雄激素受体的信号通路及调控

受体介导的转录起始调控

未结合配基的雄激素受体都定位在靶细胞的胞质区内,与热激蛋白及亲免蛋白(immunophilin)等共同组成无活性的复合体,雄激素的碳骨架与受体氨基酸残基侧链间的疏水作用决定了受体与配基结合的特异性。由于疏水作用不具有较强的特异性,许多其他的固醇类激素也可以进入并瞬时停留在受体的配基结合口袋内,可能产生浓度依赖的有限的串话效应(cross-reactive)。结合配基后,受体的构象变化使它从多蛋白复合体中脱离出来,二聚化,识别核定位信号(nuclear localization singnal,NLS)。核定位信号又能结合输入蛋白(importin)等,以其作为受体进入核内的分子伴侣。受体结合配基进入核内后,配基与受体的复合物即定位到特定的亚核区内。进入核内的雄激素受体可以特异性识别雄激素,选择性增强子中具有3个核苷酸间隔的反向重复序列5-TCTTCT-3,并结合在靶基因的雄激素应答元件(ARE)上。受体DBD表面的第二个锌指蛋白模体中585位Thr,616位Gly及617位Leu残基和部分铰链区残基决定了这一特异性。

这三个与ARE识别特异性有关的氨基酸残基位置表明,受体二聚体的表面结构影响ARE与受体结合的特异性。ARE和许多雄激素应答单元(androgen responsive units,ARU)已被定位在靶基因转录起始位点的上游或下游,与此同时AR的调控与一些辅助因子有着密切的关系。到目前为止已经鉴定出几十种AR的辅助调节因子,其中多数是AR的辅助激活因子,AR辅助抑制因子只占少数。按照分子结构和功能的相似性,可将已发现的AR辅助激活因子分为7个家族:信号转导和转录激活因子抑制蛋白(protein inhibitor of activated,PIAS)家族,F2肌动蛋白(F2 actin)结合蛋白家族,肉瘤病癌基因(SRC)家族,与AR稳定性有关的辅助激活因子,影响AR细胞核/细胞质转位的辅助激活因子,与染色质塑型相关的辅助激活因子以及细胞信号通路成员。在受体介导的转录起始调控过程中,配基的结合使具有组蛋白去乙酰基酶活性的辅助抑制因子复合体解离,辅助激活因子被相继招募聚集在靶基因的启动子区。首先是激素受体辅助激活因子(steroid receptor coactivator,SRC)被募集,通过LXXLL模体直接结合到受体上,其次以此为平台继续募集CBP的结合,MAPK介导的磷酸化作用可以增强SRC的作用。这些因子利用其组蛋白乙酰基转移酶活性使核小体发生重构化,从而使TRAP等复合物替换SRC/CBP复合体而结合到受体上,之后RNA聚合酶Ⅱ复合体被招募到TRAP/DRIP复合体上,诱导靶基因转录的起始,发挥对靶基因表达的调控作用。激素配基的结合使受体与辅助抑制因子NCoR/SMRT等解离,募集并结合辅助激活因子SRC等。受体DBD与雄激素受体应答元件(ARE)结合并引发磷酸化等反应。随后SRC复合物可能被TRAP/DRIP等复合物替换,募集并结合RNA聚合酶复合物TBP/TAF RNA聚合酶Ⅱ等,最后识别并结合到靶基因的TATA序列区介导基因转录的起始。

辅助作用因子对受体的调控

研究表明,许多非特异性的辅助因子对受体的转录调节作用是必需的。SRC能与CBP/p300相互作用,它们也能与受体直接相互作用,两者协同作用可增强受体的转录激活功能。CREB结合蛋白CBP/p300与受体的AF-2区呈配基依赖性结合,它们的组蛋白乙酰基转移酶(HAT)活性及CBP偶联因子(CAF)使激素结合的受体能够诱导染色质的重构化,有利于染色体双螺旋的打开。配基的结合也使AF-1、AF-2能够偶联一些辅助作用因子,如DRIP或TRAP等,形成辅助作用因子复合物,复合物又可以募集其他的调控蛋白,使激素-受体-辅助作用因子复合物耦联到核心启动子位置的RNA聚合酶Ⅱ及相关的转录因子上。具有LXXLL模体的p160家族主要包括SRC,糖皮质激素受体相互作用蛋白-1(GRIP-1)/转录调节因子-2(TIF-2)等,它们通过疏水作用可以与受体的LBD相作用。配基结合后,TRAPs被募集到受体LBD的AF-2核心位置,同DRIP等直接与RNA聚合酶-2相连接。辅助激活因子ASC-1通过其锌指蛋白结构可以结合基本转录因子TBPTF2A及SRC-1CBP/p300等。研究还表明在没有配基结合时,核受体辅助抑制因子(NCoR)的羧基端与受体的铰链区相耦联,抑制受体Ⅱ的活性。MEK-1激酶通路可以通过磷酸化作用对辅助抑制因子的出核起到抑制作用。辅助抑制因子对受体的抑制作用主要是与DNA结合的受体可能耦联NcoR/SMRT等,相继招募2DAC复合体的成员Sin3、2DAC1/2、RbAp46/48等,抑制受体活性的发挥。

受体核转运调控

雄激素受体的质核转运不仅需要配基的活性,而且配基与受体的结合对其在核内的停留也是必需的。一分子的雄激素受体可以多次进出核而发挥作用,说明雄激素介导的信号转导过程的终止可能是通过配基的解离或失活而完成的,而不是通过受体的降解等其他因素。因此在每次激素介导的信号转导过程完成后,保持雄激素受体的活力可能是更重要的。此外,钙网蛋白(calreliculin)也可以通过与核受体DBD中KXCFFKR(X=G,A,V)序列间的相互作用,抑制雄激素受体与DNA元件的结合。因此,钙网蛋白的上调可以调节雄激素在靶细胞中的作用强度。在受体与配基解离后,钙网蛋白也可能与受体竞争性结合DNA应答元件或促进受体的出核而成为激素对靶基因表达调控的一个终止信号。

雄激素受体与其他信号转导途径的交联

AR某些位点的磷酸化状态改变后,能通过受体构象改变,增强或抑制AR活性。多种非雄激素配体通过独立或交联的信号转导途径激活AR,促进前列腺癌细胞在无雄激素的条件下继续增殖。目前研究较清楚的激活AR交联途径主要有PKA途径、PKC途径、TPK途径和JAK/STAT途径。

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