Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа

Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа

На примере дыхания сформулирована и проанализирована проблема «начала». Под «началом» подразумевается система молекулярного датчика и подаваемого на него молекулярного сигнала, с которых начинается последовательная цепь (каскад) молекулярных преобразований, приводящих в конце всего процесса к измене...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2013
Автори: Кордюм, В.А., Шувалова, Н.С.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2013
Назва видання:Вiopolymers and Cell
Теми:
Discussions
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153222
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа / В.А. Кордюм, Н.С. Шувалова // Вiopolymers and Cell. — 2013. — Т. 29, №. 5. — С. 428-440. — Бібліогр.: 41 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-153222
record_format dspace
spelling irk-123456789-1532222019-06-14T01:26:50Z Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа Кордюм, В.А. Шувалова, Н.С. Discussions На примере дыхания сформулирована и проанализирована проблема «начала». Под «началом» подразумевается система молекулярного датчика и подаваемого на него молекулярного сигнала, с которых начинается последовательная цепь (каскад) молекулярных преобразований, приводящих в конце всего процесса к изменению фенотипа. В качестве «начала» выбраны лучше всего изученные (в роли датчика) первые участники событий – молекулярный кислород, семейства белков PHD и HIF и непосредственно взаимодействующие с ними молекулы. Указывается также на наличие дополнительных и альтернативных систем. Существенным моментом всей регуляции является отсутствие систем сигналинга на повышение (сверх необходимого, т. е. гипероксию) концентрации молекулярного кислорода в клетке. На прикладі дихання сформульовано і проаналізовано проблему «початку». Під «початком» мається на увазі система молекулярного датчика та подавання на нього молекулярного сигналу, з яких запускається послідовний каскад молекулярних перетворень, що в кінцевому підсумку призводить до зміни фенотипу. На роль «початку» обрано найвивченіші (як датчики) перші учасники подій – молекулярний кисень, родини білків PHD і HIF та молекули, які безпосередньо з ними взаємодіють. Обговорено також наявність додаткових і альтернативних систем. Істотним моментом усієї регуляції є відсутність систем сигналінгу на зростання (вище необхідної, тобто гіпероксію) концентрації молекулярного кисню в клітині. The present article analyzes the problem of «origin»by the example of respiration. The «origin» implies the system of molecular sensor and affecting signal, which start the chain (cascade) of molecular conversions, leading to the phenotypic changes. As «origin» the most studied elements of the cascade are chosen: molecular oxygen, PHD and HIF protein families and molecules interacting directly with them. The alternative and additional systems are also considered. The important point of the whole regulation is the absence of signaling systems for increasing molecular oxygen concentration (above necessary, i. e. hyperoxia) in the cell. 2013 Article Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа / В.А. Кордюм, Н.С. Шувалова // Вiopolymers and Cell. — 2013. — Т. 29, №. 5. — С. 428-440. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000835 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153222 57.053 ru Вiopolymers and Cell Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Discussions
Discussions
spellingShingle Discussions
Discussions
Кордюм, В.А.
Шувалова, Н.С.
Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
Вiopolymers and Cell
description На примере дыхания сформулирована и проанализирована проблема «начала». Под «началом» подразумевается система молекулярного датчика и подаваемого на него молекулярного сигнала, с которых начинается последовательная цепь (каскад) молекулярных преобразований, приводящих в конце всего процесса к изменению фенотипа. В качестве «начала» выбраны лучше всего изученные (в роли датчика) первые участники событий – молекулярный кислород, семейства белков PHD и HIF и непосредственно взаимодействующие с ними молекулы. Указывается также на наличие дополнительных и альтернативных систем. Существенным моментом всей регуляции является отсутствие систем сигналинга на повышение (сверх необходимого, т. е. гипероксию) концентрации молекулярного кислорода в клетке.
format Article
author Кордюм, В.А.
Шувалова, Н.С.
author_facet Кордюм, В.А.
Шувалова, Н.С.
author_sort Кордюм, В.А.
title Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
title_short Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
title_full Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
title_fullStr Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
title_full_unstemmed Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
title_sort проблема «начала» – формулировка и попытка анализа
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 2013
topic_facet Discussions
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153222
citation_txt Проблема «начала» – формулировка и попытка анализа / В.А. Кордюм, Н.С. Шувалова // Вiopolymers and Cell. — 2013. — Т. 29, №. 5. — С. 428-440. — Бібліогр.: 41 назв. — рос.
series Вiopolymers and Cell
work_keys_str_mv AT kordûmva problemanačalaformulirovkaipopytkaanaliza
AT šuvalovans problemanačalaformulirovkaipopytkaanaliza
first_indexed 2025-07-14T04:52:15Z
last_indexed 2025-07-14T04:52:15Z
_version_ 1837596657427939328
fulltext DISCUSSION UDC 57.053 Ïðîáëåìà «íà÷àëà» – ôîðìóëèðîâêà è ïîïûòêà àíàëèçà Â. À. Êîðäþì1, Í. Ñ. Øóâàëîâà2 1Èíñòèòóò ìîëåêóëÿðíîé áèîëîãèè è ãåíåòèêè ÍÀÍ Óêðàèíû Óë. Àêàäåìèêà Çàáîëîòíîãî, 150, Êèåâ, Óêðàèíà, 03680 2ÃÓ «Èíñòèòóò ãåíåòè÷åñêîé è ðåãåíåðàòèâíîé ìåäèöèíû ÍÀÌÍ Óêðàèíû» Óë. Âûøãîðîäñêàÿ, 67, Êèåâ, Óêðàèíà, 04114 riyena@yandex.ru Íà ïðèìåðå äûõàíèÿ ñôîðìóëèðîâàíà è ïðîàíàëèçèðîâàíà ïðîáëåìà «íà÷àëà». Ïîä «íà÷àëîì» ïîäðàçó- ìåâàåòñÿ ñèñòåìà ìîëåêóëÿðíîãî äàò÷èêà è ïîäàâàåìîãî íà íåãî ìîëåêóëÿðíîãî ñèãíàëà, ñ êîòîðûõ íà- ÷èíàåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíàÿ öåïü (êàñêàä) ìîëåêóëÿðíûõ ïðåîáðàçîâàíèé, ïðèâîäÿùèõ â êîíöå âñåãî ïðîöåññà ê èçìåíåíèþ ôåíîòèïà.  êà÷åñòâå «íà÷àëà» âûáðàíû ëó÷øå âñåãî èçó÷åííûå (â ðîëè äàò÷èêà) ïåðâûå ó÷àñòíèêè ñîáûòèé – ìîëåêóëÿðíûé êèñëîðîä, ñåìåéñòâà áåëêîâ PHD è HIF è íåïîñðåäñòâåííî âçàèìîäåéñòâóþùèå ñ íèìè ìîëåêóëû. Óêàçûâàåòñÿ òàêæå íà íàëè÷èå äîïîëíèòåëüíûõ è àëüòåðíàòèâ- íûõ ñèñòåì. Ñóùåñòâåííûì ìîìåíòîì âñåé ðåãóëÿöèè ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå ñèñòåì ñèãíàëèíãà íà ïî- âûøåíèå (ñâåðõ íåîáõîäèìîãî, ò. å. ãèïåðîêñèþ) êîíöåíòðàöèè ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà â êëåòêå. Êëþ÷åâûå ñëîâà: áåëêè PHD è HIF, ñèñòåìà ñèãíàëèíãà, ìîëåêóëÿðíûé êèñëîðîä. Ââåäåíèå. Èçó÷åíèå êëåòêè íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâ- íå ïîçâîëèëî â äåòàëÿõ óâèäåòü âåñü ñîñòàâ êëåòêè, âñå åå ìàêðî- è íåìàêðîìîëåêóëû è äàæå ñèíòåçè- ðîâàòü ïîëíîðàçìåðíûé ãåíîì [1]. Ñëîæíîñòü æè- âîãî îêàçàëàñü â ïîêà íå ïîääàþùåìñÿ àíàëèçó ïå- ðåñå÷åíèè ïóòåé ìåòàáîëèçìà, ñèãíàëèíãà, âàðèàí- òîâ ñàìîñáîðêè è âñåãî ýòîãî âî âçàèìîäåéñòâèè â ðåàëüíûõ âðåìåííûõ, ïðîñòðàíñòâåííûõ è äèíà- ìè÷íûõ ïðîöåññîâ â ìàñøòàáàõ êëåòêè. Íàäî ïî- íÿòü, êàê ïðè ñëîæíåéøèõ ðåãóëÿòîðíûõ, ìåòàáî- ëè÷åñêèõ è èíûõ öåïÿõ, êàñêàäàõ, ïðè èõ íåïðå- ðûâíûõ ëàáèëüíûõ ïåðåñå÷åíèÿõ âñå íå ïðåâðàùà- åòñÿ íåìåäëåííî â ïîëíûé õàîñ, à ôóíêöèîíèðóåò ñ òîé òî÷íîñòüþ è âñåì «ñàìî…», ïðè êîòîðûõ âíåø- íèå âîçäåéñòâèÿ, ñïîñîáíûå ðàçðóøèòü ñòàëü è áå- òîí, äëÿ êëåòêè ÿâëÿþòñÿ «íåîáõîäèìîé ñðåäîé îáè- òàíèÿ». Îäíîé èç íàèáîëåå ïðîäóêòèâíûõ è óæå âî ìíîãîì óñïåøíûõ ïîïûòîê ðàçîáðàòüñÿ â ýòîì ïî- ñëóæèëà èäåÿ ñóùåñòâîâàíèÿ, à çàòåì ýêñïåðèìåí- òàëüíîé èäåíòèôèêàöèè îñîáûõ «êëþ÷åâûõ òî÷åê», ó÷àñòêîâ, ãäå ïåðåñåêàþòñÿ ìíîãèå ïóòè ðåãóëÿ- öèè, ìåòàáîëèçìà è ýíåðãåòèêè. Èõ èçó÷åíèå ïîêà- çàëî, ÷òî òàêèå òî÷êè äåéñòâèòåëüíî åñòü, è îíè äå- éñòâèòåëüíî â îïðåäåëåííîé ìåðå «êëþ÷åâûå». Íà íèõ ðåçóëüòèðóþò, ÷åðåç íèõ ïðîõîäÿò, èõ ïåðåñå- êàþò ñòîëüêî ðàçíûõ öåïåé è êàñêàäîâ, ÷òî ïîíÿòü, ïî÷åìó òàêèå «òî÷êè» â îäíèõ ñëó÷àÿõ ÷òî-òî ðàç- ðåøàþò, â äðóãèõ – çàïðåùàþò, à â òðåòüèõ – âîîá- ùå íèêàê íå ðåãóëèðóþò, ïîêà íå óäàåòñÿ. Èäåò îá- û÷íûé äëÿ íàóêè ïîèñê. Íî ìîæíî âîïðîñ î òîì, ÷òî òàêîå «êëþ÷åâîå?», ïîñòàâèòü èíà÷å. Èñêàòü íå òîëüêî, ãäå âñå (ìíîãîå) ïåðåñåêàåòñÿ, à íàéòè òî, ñ ÷åãî âñå (ìíîãîå) íà÷èíàåòñÿ. Íå òî, ÷òî ñëóæèò êîììóòàòîðîì, ìíîãîôóíêöèîíàëüíûì ïåðåêëþ÷à- òåëåì. À òî, ÷òî ÿâëÿåòñÿ ïåðâè÷íûì «âêëþ÷àòå- ëåì–âûêëþ÷àòåëåì», ðåãóëÿòîðîì óðîâíÿ, äàò÷è- êîì, ñåíñîðîì. Òî, ÷òî îïðåäåëÿåò íîðìó íàðóøå- íèÿ (ïàòîëîãèþ) è ïåðåäàåò ñèãíàë äëÿ ïîääåðæà- íèÿ óðîâíÿ – íîðìàëüíîãî èëè ïàòîëîãè÷åñêîãî.  îáùåé ôîðìå – ýòî ôîðìóëèðîâêà íåêîåãî ïîëîæå- 428 ISSN 0233–7657. Biopolymers and Cell. 2013. Vol. 29. N 5. P. 428–440 doi: 10.7124/bc.000835 � Institute of Molecular Biology and Genetics, NAS of Ukraine, 2013 429 ÏÐÎÁËÅÌÀ «ÍÀ×ÀËÀ» – ÔÎÐÌÓËÈÐÎÂÊÀ È ÏÎÏÛÒÊÀ ÀÍÀËÈÇÀ íèÿ, ñîãëàñíî êîòîðîìó â æèâîì åñòü «äàò÷èê óðîâ- íÿ» êàêîãî-òî ïðîäóêòà, ìåòàáîëèòà, ôàêòîðà, ñ ÷åãî íà÷èíàåòñÿ ïðîöåññ. È âûÿñíèòü, êàê îí, äàò÷èê, âîñïðèíèìàåò ñèãíàë è ÷òî åñòü «óðîâåíü», êîòî- ðûé íàäî äåðæàòü, è êàê îí äåðæèòñÿ. ×òî åñòü «ñèã- íàë» è êàê îí ïåðåäàåòñÿ, êóäà, êàêèì ïóòåì è ÷òî ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò? Òàêàÿ ïðîáëåìà è âîïðîñû, âîçíèêàþùèå ïðè åå ôîðìóëèðîâêå, òðåáóþò êîí- êðåòèçàöèè íà êàêîì-òî ïðèìåðå. Êîíêðåòèçàöèÿ ïðèìåðà.  êà÷åñòâå ïðèìåðà âûáðàí îäèí èç êëþ÷åâûõ ïðîöåññîâ – äûõàíèå – ìíîãîóðîâíåâàÿ ñèñòåìà ñîáûòèé âñåõ ñòåïåíåé ñëîæíîñòè. Íà÷èíàåòñÿ îíî ñ ïîòðåáëåíèÿ êèñëî- ðîäà. Äûõàíèå èçó÷åíî ëó÷øå äðóãèõ ïðîöåññîâ. Íî ïðè åãî àíàëèçå ñ ïîçèöèé íå ïðîöåññà êàê òàêî- âîãî, à â ñâÿçè ñî ñôîðìóëèðîâàííîé ïðîáëåìîé «íà- ÷àëà», èñêëþ÷àþùåé «âñåîáùíîñòü» è îáåñïå÷èâà- þùåé ñòðîãóþ óïîðÿäî÷åííîñòü, ïîçâîëÿþùóþ ïî- íÿòü ýòî «íà÷àëî», âñå îáñòîèò íàìíîãî ñëîæíåå. Ó ÷åëîâåêà äîñòàâêà êèñëîðîäà èç àòìîñôåðû ê êëåò- êàì âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðÿä ñîáûòèé: ïðîõîæäåíèå êèñëîðîäà (â ñîñòàâå àòìîñôåðû) ïî àëüâåîëàì, ïàñ- ñèâíàÿ äèôôóçèÿ â ëåãî÷íûå êàïèëëÿðû, ñâÿçûâà- íèå ñ ãåìîãëîáèíîì, äâèæåíèå ïî ñîñóäàì, äèôôó- çèÿ èç ìèêðîöèðêóëÿòîðíîãî ðóñëà ÷åðåç ìåæêëå- òî÷íûé ìàòðèêñ è ìåìáðàíû êëåòîê, à âíóòðè êëå- òîê – ýòî ñîáûòèÿ, ñâÿçàííûå ñ ïîñòóïëåíèåì êèñ- ëîðîäà ê ìèòîõîíäðèÿì. Ñîäåðæàíèå åãî ïî ñðàâíå- íèþ ñ àòìîñôåðíûì (�21 %, 160 ìì ðò. ñò.) ïîñòóïà- òåëüíî ñíèæàåòñÿ ñíà÷àëà â ëåãêèõ, ïîòîì, ïî ìåðå ïðîõîæäåíèÿ êðîâè ïî àëüâåîëÿðíûì êàïèëëÿðàì, ïàäàåò äî 104 ìì. ðò. ñò. (ïðèáëèçèòåëüíî 15 %), óñ- ðåäíåííî â ñîñóäàõ òêàíåé äîñòèãàåò 20 ìì. ðò. ñò. è óæå â êàïèëëÿðàõ îñòàåòñÿ íà óðîâíå (â ñðåäíåì) 3 %, õîòÿ çíà÷åíèÿ ìîãóò êîëåáàòüñÿ îò 2 äî 5 % â çàâèñèìîñòè îò ïëîòíîñòè ðàñïîëîæåíèÿ êàïèëëÿ- ðîâ, óðîâíÿ ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè òêàíåé è ò. ä. (ðèñ. 1) [2]. Òêàíü – ýòî ñëîæíàÿ ìíîãîêëåòî÷- íàÿ ñòðóêòóðà. È îáùåå ñîäåðæàíèå â íåé êèñëîðî- äà ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé òîëüêî óñðåäíåííóþ (õîòÿ è êîëè÷åñòâåííóþ) âåëè÷èíó. Íî äàæå â «îá- ùåì» ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà ïî òêàíÿì ñóùåñòâåí- íî ðàçëè÷àåòñÿ. Íàïðèìåð, â ñåò÷àòêå ãëàçà îíî ñî- ñòàâëÿåò 25 ìì. ðò. ñò., â ñåëåçåíêå êðûñû – 16 ìì. ðò. ñò. (2 %), â òèìóñå – 10 ìì. ðò. ñò. (1,3 %) [3]. Òêàíè ìîçãà êðûñû õàðàêòåðèçóþòñÿ åùå áîëåå íèçêèìè çíà÷åíèÿìè – 4–8 ìì. ðò. ñò. è ò. ä. [4]. È âñå ýòî åùå çàâèñèò îò ìåñòà èçìåðåíèÿ. Âíóòðè òêà- íåé ïðîèñõîäèò äàëüíåéøåå ïåðåðàñïðåäåëåíèå – ìåæäó êëåòêàìè, ÷òî îáóñëîâëåíî, â ñâîþ î÷åðåäü, ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèåé òêàíè. Ðàññòîÿíèå ìåæ- äó êàïèëëÿðàìè â ðàçëè÷íûõ òêàíÿõ, ïî äàííûì ðàç- íûõ àâòîðîâ, êîëåáëåòñÿ â ïðåäåëàõ 200–300 ìêì. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî íà ðàññòîÿíèè 100–150 ìêì îò ïîâåðõíîñòè êàïèëëÿðà êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà ïà- äàåò äî íóëÿ [4] (ðèñ. 2). Ñ ó÷åòîì (î÷åíü óñëîâíî è î÷åíü óñðåäíåííî) ðàñïðåäåëåíèÿ êëåòîê (äèàìåòðà, ïîïåðå÷íèêà îñè ìåæäó ñîñåäíèìè êàïèëëÿðàìè è ò. ä.) â çîíå îò ñòåíêè îäíîãî êàïèëëÿðà äî äðóãîãî íàõîäèòñÿ 10–15 ñëîåâ êëåòîê. Äàëüíåéøèå ñîáûòèÿ ðàçâîðà÷èâàþòñÿ óæå âíóòðè êëåòêè – â öèòîïëàçìå, ò. å. òàì, ãäå è ïðîèñõîäèò ïîòðåáëåíèå êèñëîðîäà, Àòìîñôåðà, 20 % 160 ìì ðò. ñò. Ìèòîõîíäðèè 0,15 % 1 ìì ðò. ñò. Àëüâåîëû, 15 % 104 ìì ðò.ñò. Âåíû, 40 ìì ðò. ñò. Àðòåðèîëû, 11 % 80 ìì ðò. ñò. Òêàíü, 2-5 % 40-20 ìì ðò. ñò. Êàïèëëÿðû, 10-15 % 80-40 ìì ðò. ñò. Àðòåðèè, 13-14 % 90 ìì ðò. ñò. Ðèñ. 1. Ñõåìà ïàäåíèÿ êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà â îðãàíèçìå 1 2 3 ... … … … … 10 10 … … … … … … 3 2 1 100 % 100 % 0 % 150 ìêì 150 ìêì Ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèé Ðèñ. 2. Ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèé êèñëîðîäà âîêðóã êàïèëëÿðà ñîñòàâëÿþùåå ïðèìåðíî 2,5– 0,5 %. Íî è â öèòîïëàç- ìå ñóùåñòâóþò ãðàäèåíòû.  ðåçóëüòàòå â ìèòîõîíä- ðèÿõ (ò. å. òàì, ãäå èäåò 90 % ïîòðåáëåíèÿ âñåãî êèñ- ëîðîäà, óñâàèâàåìîãî îðãàíèçìîì) ñîäåðæàíèå êèñ- ëîðîäà ñîñòàâëÿåò � 0,15 %. Íî ýòî âñå – åñëè èñõî- äèòü èç îïòèìàëüíûõ óñëîâèé. Òàêîå ðàñïðåäåëåíèå êèñëîðîäà îáóñëîâëåíî ìíîãîóðîâíåâîé ðåãóëÿöè- åé: ñîñòîÿíèåì è ôóíêöèîíèðîâàíèåì ëåãêèõ; êîëè- ÷åñòâîì ýðèòðîöèòîâ è ñîäåðæàíèåì â íèõ ãåìîãëî- áèíà; ïðîöåññàìè îñâîáîæäåíèÿ êèñëîðîäà èç ãåìî- ãëîáèíà; î÷åíü íåïðîñòîé ìåìáðàíîé ýðèòðîöèòîâ, îòäåëÿþùåé âíóòðèýðèòðîöèòàðíûå ñîáûòèÿ îò ïëàçìû êðîâè, êóäà íåïîñðåäñòâåííî äîëæåí ïî- ñòóïàòü èç ýðèòðîöèòîâ êèñëîðîä; æèäêîé ôàçîé êðîâè, ÿâëÿþùåéñÿ ïåðâûì ýòàïîì íåïîñðåäñòâåí- íîé âíåýðèòðîöèòàðíîé ïåðåäà÷è êèñëîðîäà; ñòåí- êîé êàïèëëÿðà – î÷åíü äèíàìè÷íîé è íåîáû÷íîé ñòðóêòóðîé; ñëîÿìè êëåòîê òêàíè. Êîíöåíòðàöèÿ êèñ- ëîðîäà â êëåòêå – ýòî òà íóëåâàÿ òî÷êà îòñ÷åòà, ñ êî- òîðîé íà÷èíàþòñÿ çâåíüÿ, öåïè, êàñêàäû, ýíåðãåòè- êà, ìåòàáîëèçì, ðåãóëÿöèÿ, ñèãíàëèíã è ïðî÷åå, ñâÿ- çàííîå ñ êèñëîðîäîì. Êàê æå ýòî ïðîèñõîäèò – ïåðå- õîä îò «íóëåâîé òî÷êè îòñ÷åòà» ê «íà÷àëó»? Ïîäõîä ê ðåøåíèþ. Èñòîðèÿ èçó÷åíèÿ òîãî, ÷òî ïîñòåïåííî ñòàëî îòðàæåíèåì ñåãîäíÿøíåãî óðîâ- íÿ ïîçíàíèÿ ïðîáëåìû, î÷åíü èíòåðåñíà. Íî îíà – ïðåäìåò èíîãî àíàëèçà èëè îáçîðà. È ÷òîáû óïðî- ñòèòü èçëîæåíèå, äàëåå âñå áóäåò ðàññìîòðåíî íå â õðîíîëîãè÷åñêîì ïîðÿäêå, à â òîì âèäå, êîòîðûé ìàêñèìàëüíî êîíêðåòíî ìîæåò ïðîèëëþñòðèðîâàòü «íà÷àëî». «Íà÷àëî» îêàçàëîñü óæå ñ ñàìîãî íà÷àëà íåîáû÷íûì. Âûøå îïèñàíà äèíàìèêà ñíèæåíèÿ óðîâíÿ êèñëîðîäà ïî ìåðå åãî ïðîäâèæåíèÿ ê êëåò- êàì òêàíåé. È òî, ÷òî èõ äîñòèãàåò, îêàçûâàåòñÿ íà- ñòîëüêî íåáîëüøèì, ÷òî â ïðèðîäå, â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ, äàæå ñàìûõ íåîáû÷íûõ è ýêñòðåìàëüíûõ, èçáûòêà êèñëîðîäà íà óðîâíå êëåòîê, åãî ïîòðåáëÿ- þùèõ, íèêîãäà íå áûâàåò.  àòìîñôåðå ñîäåðæèòñÿ � 21 % êèñëîðîäà. Íà âåñü îðãàíèçì ìëåêîïèòàþ- ùåãî, íà âñå åãî îðãàíû, òêàíè è ñîñòàâëÿþùèå èõ êëåòêè ïðèõîäèòñÿ òîëüêî îäíà ïàðà ëåãêèõ (ïî- ñòóïëåíèå ãàçîâ ÷åðåç êîæó î÷åíü íåâåëèêî). Ãàçî- îáìåí èäåò ñ êðîâüþ, à íàñûùàòü íàäî ãåìîãëîáèí, íàõîäÿùèéñÿ âíóòðè ýðèòðîöèòîâ. Êèñëîðîä îí îò- äàåò íå âåñü (ðàáîòàþò çàêîíû ôèçõèìèè). Äàëåå èäóò ãðàäèåíòû ïàäåíèÿ êîíöåíòðàöèé, îïèñàííûå âûøå. Êèñëîðîäíûõ ïîäóøåê â ïðèðîäå íå ñóùåñò- âóåò, êèñëîðîäíûõ ïàëàòîê – òîæå. Ïîýòîìó íàñò- ðàèâàòü æèçíåííûå ïðîöåññû íà èçáûòîê êèñëîðî- äà ìëåêîïèòàþùèì íèêîãäà íå íàäî áûëî. È ðåãó- ëÿöèÿ ïðîöåññîâ íà èçáûòîê êèñëîðîäà â êëåòêàõ ìëåêîïèòàþùèõ îòñóòñòâóåò èç-çà ýâîëþöèîííîé è ýêîëîãè÷åñêîé íåâîñòðåáîâàííîñòè. À âîò íåäî- ñòàòîê êèñëîðîäà âîçíèêàåò ÷àñòî (íîðû, ÿìû, ïå- ùåðû, íåóäîáíîå ïîëîæåíèå òåëà, î÷åíü âûñîêàÿ ôèçè÷åñêàÿ íàãðóçêà, áîëåçíåííûå ñîñòîÿíèÿ, ñòðåñ- ñû è ïð.).  êëåòêàõ ìëåêîïèòàþùèõ öåíòðàëüíûì è îñíîâíûì íåïîñðåäñòâåííûì äàò÷èêîì, ñåíñî- ðîì, ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåíòîì ÿâëÿåòñÿ ôåðìåíò, ïîëó÷èâøèé èñòîðè÷åñêè íàçâàíèå «ïðîëèëãèäðî- êñèëàçíûé äîìåí» – PHD. À ñóáñòðàòîì åãî ðåàêöèè ÿâëÿåòñÿ «ôàêòîð, èí- äóöèðîâàííûé ãèïîêñèåé» – HIF. Ñ ýòîé ðåàêöèè (èëè åå îòñóòñòâèÿ!) íà÷èíàåòñÿ äëèííàÿ öåïî÷êà ïîñëåäóþùèõ ìîëåêóëÿðíûõ ñîáûòèé. Íî ïåðâûé ýòàï – ýòî íàëè÷èå â îáëàñòè âçàèìîäåéñòâèÿ ÷åòû- ðåõ êëþ÷åâûõ êîìïîíåíòîâ: ìîëåêóëû ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà – Î2 («òî÷êà îòñ÷åòà»), ìîëåêóëû 2-îêñî- ãëóòàðàòà (ìîëåêóëà èç ìèòîõîíäðèé, êîíòðîëèðó- þùàÿ ïðîöåññ), ìîëåêóëû PHD («ñåíñîð», «äàò÷èê óðîâíÿ») è ìîëåêóëû HIF (ïåðâàÿ ìîëåêóëà ïåðåäà- ÷è «ñèãíàëà óðîâíÿ»). Êðèòè÷íîé äëÿ ðåàêöèè ÿâ- ëÿåòñÿ êîíöåíòðàöèÿ ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà, à äî- ïîëíèòåëüíûì êîíòðîëåì – êîíöåíòðàöèÿ 2-îêñî- ãëóòàðàòà. PHD ïðèíàäëåæèò ê ñåìåéñòâó 2-îêñîãëóòàðàò- çàâèñèìûõ ãèäðîêñèëàç, ñîäåðæàùèõ íåãåìîâîå æå- ëåçî â êàòàëè÷åñêîì öåíòðå [5]. Åãî ñõåìàòè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3. PHD2 ñîñòîèò èç 462 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ (à. î.). Âòîðè÷íàÿ ñòðóêòóðà, âîçìîæíî, ñîäåðæèò äâà ñòðóêòóðíûõ äîìåíà [6]. N-êîíöåâîé äîìåí (à. î. 21–58) ãîìîëî- ãè÷åí äîìåíó MYND. Âåðîÿòíî, îí èíãèáèðóåò êà- òàëèòè÷åñêóþ àêòèâíîñòü Ñ-êîíöåâîãî äîìåíà, óäà- ëåíèå êîòîðîãî ïîâûøàåò àêòèâíîñòü PHD2. Äðó- ãèå áåëêè ñ äîìåíîì MYND ÿâëÿþòñÿ ðåïðåññî- ðàìè òðàíñêðèïöèè [7]. Êàòàëèòè÷åñêèé Ñ-êîíöå- âîé äîìåí (181–426) ãîìîëîãè÷åí 2-îêñîãëóòàðàò- çàâèñèìûì äèîêñèãåíàçàì. Îí ñîäåðæèò äâîéíóþ ñêëàäêó DSBH. Êðèñòàëëèçàöèÿ ïîëíîðàçìåðíîãî PHD îêàçàëàñü íåóäà÷íîé è áûëè ñîçäàíû «óðåçàí- íûå» ñ N-êîíöà êîíñòðóêöèè, ñïîñîáíûå ê êàòàëèçó 430 ÊÎÐÄÞÌ Â. À., ØÓÂÀËÎÂÀ Í. Ñ. (PHD2 – 181–426, PHD2 – 181–417 à. î.). PHD2 êðè- ñòàëëèçóåòñÿ êàê òðèìåð, ÷òî ÿâëÿåòñÿ óíèêàëüíûì ñëó÷àåì ñðåäè 2-îêñîãëóòàðàò-çàâèñèìûõ äèîêñèãå- íàç. DSBH (double-stranded�-helix) – äâîéíàÿ�-ñêëàä- êà 2-îêñîãëóòàðàò-çàâèñèìûõ äèîêñèãåíàç ñîñòîèò èç âîñüìè �-öåïåé (I–VIII).  öåïè II íàõîäÿòñÿ äâà èç òðåõ êîîðäèíèðóþùèõ Fe(II) à. î. Áîëüøîé ëèñò �-ñêëàäêè ñôîðìèðîâàí öåïÿìè I (�4), VIII (�10), III (�5) è VI (� 8). Ìåíüøèé ëèñò ñîñòîèò èç öåïåé II, VII (�9), IV (�6) è V (�7). Òðè �-ñïèðàëè (�1–�3) íàõîäÿòñÿ âîçëå áîëüøîãî ëèñòà è ñòàáèëèçèðóþò DSBH. Ãèäðîôîáíûå îñòàòêè ëîêàëèçîâàíû â îñ- íîâíîì â ìàëîì ëèñòå è, âîçìîæíî, ó÷àñòâóþò âî âçàèìîäåéñòâèè PHD2 ñ HIF-1� èëè äðóãèìè áåë- êàìè. Àêòèâíûé ñàéò ôåðìåíòà ðàçìåùàåòñÿ ìåæäó áîëüøèì è ìàëûì ëèñòàìè DSBH, ôîðìèðóÿ îòíî- ñèòåëüíî ãëóáîêèé êàðìàí ïî ñðàâíåíèþ ñ òàêîâûì äðóãèõ 2-îêñîãëóòàðàò-çàâèñèìûõ äèîêñèãåíàç.  íåì îñòàòêàìè His-313, Asp-315, His-374 êîîðäèíè- ðóåòñÿ Fe(II), 2-îêñîãëóòàðàò è ìîëåêóëà âîäû. Àê- òèâíûé ñàéò «âûñòåëåí» ïðåèìóùåñòâåííî ãèäðî- ôîáíûìè îñòàòêàìè (êðîìå ñâÿçûâàþùèõ Fe(II) è 2-îêñîãëóòàðàò). Ýòî ìîæåò îòîáðàæàòü íåîáõîäè- ìîñòü çàùèòû ôåðìåíòà îò ïîòåíöèàëüíûõ îêñèäà- òèâíûõ ïîâðåæäåíèé, ïîñêîëüêó ãèäðîôîáíûå ó÷à- ñòêè ìåíåå ïîäâåðæåíû îêèñëåíèþ ðåàêòèâíûìè ôîðìàìè êèñëîðîäà. Ïðîëèëãèäðîêñèëàçû óçíàþò êîíñåðâàòèâíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè Leu-Xaa- Xaa-Leu-Ala-Pro, êî- òîðûõ â ìîëåêóëå HIF-1� íàõîäèòñÿ äâå. Äîìåíû, ñîäåðæàùèå îäíó èç òàêèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé (LXXLAP-ìîòèâ), íàçûâàþò N-ODD è C-ODD (N- è C-terminal ODD – oxygen-dependent degradation do- mains) ñîîòâåòñòâåííî [8].  îáùåì âèäå ðåàêöèÿ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî îäèí àòîì ìîëåêóëû êèñëîðîäà ñîåäèíÿåòñÿ ñ 2-îêñîãëó- òàðàòîì, ïðèâîäÿ ê îáðàçîâàíèþ ÑÎ2 è ñóêöèíàòà, à âòîðîé – ôîðìèðóåò ãèäðîêñèëüíóþ ãðóïïó ïðîëè- íîâîãî îñòàòêà HIF.  òàêîì îáùåì âèäå ýòî ïðåä- ñòàâëåíî íà ðèñ. 4. Íî òîíêîñòè ïðîöåññà êàê ñåí- ñîðíîãî ïî îòíîøåíèþ ê êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà â êëåòêå çàêëþ÷àþòñÿ â îñîáåííîñòÿõ ïðîìåæóòî÷- íûõ ýòàïîâ ðåàêöèé. Ìåõàíèçì êàòàëèçà ñîñòîèò èç äâóõ ôàç.  ïåðâîé îáðàçóþòñÿ ãèäðîêñèëüíûå ñî- åäèíåíèÿ.  ðåçóëüòàòå ýòèõ ïðîöåññîâ êîíôîðìàöèÿ ìîëåêóëû PHD ìåíÿåòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òî ïðèîá- ðåòàåò ñïîñîáíîñòü îñóùåñòâèòü âòîðóþ ôàçó. Âî âðåìÿ âòîðîé ôàçû îáðàçîâàâøèåñÿ ãèäðîêñèëüíûå ñîåäèíåíèÿ âçàèìîäåéñòâóþò ñ HIF- 1�, ãèäðîêñè- ëèðóÿ õîòÿ áû îäèí èç ñîäåðæàùèõñÿ â íåì â ïîëî- æåíèè 402 èëè 564 ïðîëèíîâûõ îñòàòêîâ ñ ïàðàë- ëåëüíûì ôîðìèðîâàíèåì 4-ãèäðîêñèïðîëèíà [5] (ðèñ. 5). ×òîáû ðåàêöèÿ øëà, íóæíî íàëè÷èå â àêòèâ- íîì öåíòðå PHD ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà è 2-îêñî- ãëóòàðàòà [9]. Îíè ïîñòóïàþò â àêòèâíûé öåíòð âå- ðîÿòíîñòíî, â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè â öè- òîïëàçìå êëåòîê. È îáå ýòè ìîëåêóëû ÿâëÿþòñÿ ñâîå- îáðàçíûì ñîñòàâíûì «ñóììàðíûì» êîñåíñîðîì íà ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà.  îòíîøåíèè ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà ýòî ïîíÿòíî (îí è åñòü ñåíñîð «êîíñòèòó- òèâíûé»). ×òî æå êàñàåòñÿ 2-îêñîãëóòàðàòà, òî îí «êîñåíñîð» íà êîíöåíòðàöèþ êèñëîðîäà, ôóíêöèî- íàëüíûé, ñèãíàëèçèðóþùèé î åãî óðîâíå â ìèòî- õîíäðèÿõ è êîíòðîëèðóþùèé ðåàêöèþ [5]. Ýòî ðåà- ëèçóåòñÿ óñëîâèÿìè åãî ñèíòåçà. Îí (â îñíîâíîì) ÿâëÿåòñÿ ïðîìåæóòî÷íûì ìåòàáîëèòîì öèêëà òðè- êàðáîíîâûõ êèñëîò (öèêëà Êðåáñà). Ýòàï ïðåîáðà- çîâàíèÿ 2-îêñîãëóòàðàòà â ñëåäóþùèé ïðîäóêò öèê- ëà – ñóêöèíàò âûïîëíÿåòñÿ ðåàêöèåé îêñèäàòèâíîãî äåêàðáîêñèëèðîâàíèÿ, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííîãî 431 ÏÐÎÁËÅÌÀ «ÍÀ×ÀËÀ» – ÔÎÐÌÓËÈÐÎÂÊÀ È ÏÎÏÛÒÊÀ ÀÍÀËÈÇÀ Ñ-êîíöåâîé äîìåí DSBH-ìîòèâ �-ñïèðàëü � -ñï è ð à ë ü �-ñï èðàëü His-313 Asp-315 His-374 Fe(II) N-êîíöåâîé äîìåí Ðèñ. 3. Ñòðóêòóðà PHD2 ( ïî äàííûì [6]) C H 2 C H N CH 2 C H 2 O CH2 C H N CH2 C H O OH CH2 C H N CH2 C H O OH HIF-1� HIF-1� COO-CH2-CH2-C-COO- COO-CH2-CH2-COO- O=C=O + O=O Ðèñ. 4. Îáùàÿ ñõåìà ðåàêöèè ãèäðîêñèëèðîâàíèÿ HIF-1� ñ öèêëîì óñâîåíèÿ êèñëîðîäà ìèòîõîíäðèåé. Ïðè ôóíêöèîíèðîâàíèè öèêëà (êîãäà Î2 äîñòàòî÷íî) îá- ðàçóåòñÿ 2-îêñîãëóòàðàò è ÷àñòü åãî ïîñòóïàåò â öè- òîïëàçìó [10].  ðåçóëüòàòå, êîãäà êèñëîðîäà äîñòà- òî÷íî, PHD îêèñëÿåò HIF. Ïðè ïàäåíèè êîíöåíòðà- öèè êèñëîðîäà ñíèæàåòñÿ óðîâåíü îêèñëåíèÿ HIF. Êëåòêà ïåðåõîäèò íà íîâûå ïóòè ìåòàáîëèçìà. Íà- êîíåö, êîãäà óðîâåíü êèñëîðîäà ïàäàåò äî íóëÿ, âñå ïðîöåññû â êëåòêå çàìèðàþò. Äàëåå ëèáî ïîñòóïëå- íèå Î2 âîçîáíîâëÿåòñÿ è âñå âîññòàíàâëèâàåòñÿ, ëè- áî â êëåòêå íàñòóïàþò ðàçðóøèòåëüíûå ïðîöåññû è îíà â êîíöå êîíöîâ ãèáíåò. Òàê îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåð- âàÿ ñåíñîðíàÿ ðåàêöèÿ, ñ êîòîðîé íà÷èíàþòñÿ öåïè ïîñëåäóþùèõ ñîáûòèé â êëåòêå, ïåðåñòðàèâàþùèõ åå ìåòàáîëèçì â ñîîòâåòñòâèè ñ ñîäåðæàíèåì â íåé ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà. Ñëåäóåò îñîáî îòìåòèòü, ÷òî çà ñ÷åò ïîñòóïëåíèÿ â àêòèâíûé öåíòð êîìïîíåíòîâ «ñóììàðíîãî ñåíñî- ðà» Î2 è 2-îêñîãëóòàðàòà, îïðåäåëÿåìîãî èõ óðîâ- íåì â öèòîïëàçìå, ðåãóëÿöèÿ èäåò ïëàâíî. È ïåðå- ñòðîéêà îñóùåñòâëÿåòñÿ íå ñêà÷êîì, à â ñîîòâåòñò- âèè ñ êîëè÷åñòâåííûì ñîäåðæàíèåì â êëåòêå êèñ- ëîðîäà. Ïîñëåäóþùèå ñîáûòèÿ óæå ðåàëèçóþòñÿ ÷å- ðåç HIF. Êàê óêàçûâàëîñü âûøå, â çàâèñèìîñòè îò àêòèâíîñòè PHD îí (HIF) ìîæåò íàõîäèòüñÿ ëèáî â íàòèâíîì, ëèáî â îêèñëåííîì ñîñòîÿíèè. Ïåðåõîä èç îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãèå è åñòü ïåðâûé ýòàï ñèãíàëüíîãî ïóòè, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííîãî ñ ñåíñîðîì, – ïðîöåññ, ïåðâàÿ ïðîöåäóðà ïåðåäà÷è ñèãíàëà ñ äàò÷èêà íà «èñïîëíèòåëüíûé ìåõàíèçì», ñ êîòîðîãî íà÷èíàåòñÿ ñèãíàëèíã. HIF (hypoxia-in- ducible factor – ôàêòîð, èíäóöèðóåìûé ãèïîêñèåé) áûë îòêðûò è âïåðâûå îïèñàí êàê òðàíñêðèïöèîí- íûé ôàêòîð ãåíà ýðèòðîïîýòèíà Ñåìåíçîé è ñîòð. (Óíèâåðñèòåò Äæîíà Õîïêèíñà â Áàëòèìîðå, ÑØÀ) â 1992 ã. [11]. HIF-1 – ãåòåðîäèìåð, ñîñòîÿùèé èç ñóáúåäèíèö HIF-1� è HIF-1� (ðèñ. 6), ïîñëåäíÿÿ òàê- æå èçâåñòíà êàê ARNT (aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator) [12]. Îáå ñóáúåäèíèöû îòíî- ñÿòñÿ ê ñåìåéñòâó PER-ARNT-SIM òðàíñêðèïöèîí- íûõ ôàêòîðîâ basic-helix-loop-helix (bHLH)-PAS (Per, AhR è Sim) [13]. HIF-1� ìîæåò âçàèìîäåé- ñòâîâàòü ñ HIF-1� è ôîðìèðîâàòü òðàíñêðèïöèîííî àêòèâíûå êîìïëåêñû. HIF-1� è HIF-1� ïîñòîÿííî ñèíòåçèðóþòñÿ â êëåòêå. Ñ÷èòàþò, ÷òî íà ýòîò ïðî- öåññ êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà íå âëèÿåò. Íî HIF-1� èìååò êîðîòêèé ïåðèîä ïîëóæèçíè – ìåíüøå 5 ìèí, à HIF-1� ñòàáèëåí [14].  óñëîâèÿõ «íîðìàëüíîãî» äëÿ êëåòêè óðîâíÿ â íåé ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà (à äëÿ ðàçíûõ òèïîâ êëåòîê äàæå îäíîãî îðãàíèçìà «íîðìà» êîëè÷åñòâåííî îòëè÷àåòñÿ, èíîãäà î÷åíü ñóùåñòâåííî) PHD, ïî îïèñàííîìó âûøå ìåõàíèç- ìó, ãèäðîêñèëèðóåò HIF-1� ïî îñòàòêàì ïðîëèíà â ïîëîæåíèÿõ 402 è 564 â êèñëîðîä-çàâèñèìîì äåã- ðàäàöèîííîì äîìåíå [15]. Ïîñëå ðåàêöèè ñ PHD ãèäðîêñèëèðîâàííàÿ HIF-1� ïðèîáðåòàåò ñïîñîá- íîñòü ñâÿçûâàòüñÿ ñ óáèêâèòèí-ëèãàçíûì êîìïëåê- ñîì Å3 ñ ïîìîùüþ åãî êîìïîíåíòà – áåëêà pVHL 432 ÊÎÐÄÞÌ Â. À., ØÓÂÀËÎÂÀ Í. Ñ. Ðèñ. 5. Ìåõàíèçì ðåàêöèè ãèäðîêñèëèðîâàíèÿ HIF-1�: 1 – ó÷àñòíè- êè ðåàêöèè: PHD, HIF-� (â äàííîì ñëó÷àå �-ñóáúåäèíèöà HIF-1 èëè HIF-2), êèñëîðîä, 2-îêñîãëóòàðàò äî íà÷àëà ðåàêöèè; «ñòàðòîâîå» ñîñòîÿíèå, íè÷òî íå ôóíêöèîíèðóåò; 2 – íà÷àëî ðåàêöèè (ðåàêöèÿ èìååò äâå ôàçû: îáðàçîâàíèå ãèäðîêñèëèðóþùèõ ñîåäèíåíèé è ïîñëåäóþùàÿ èõ óòèëèçàöèÿ ñ ôîðìèðîâàíèåì 4-ãèäðîêñèïðîëè- íà íà HIF-1� – ïåðâàÿ ôàçà íà÷èíàåòñÿ ñ îáðàçîâàíèÿ ãèäðîêñè- ëèðóþùåãî ñîåäèíåíèÿ: îäíà èç çàïîëíåííûõ îðáèòàëåé êèñëîðîäà âçàèìîäåéñòâóåò ñ íåçàïîëåííîé îðáèòàëüþ Ñ 2 îêñîãëóòàðàòà (2-ãî àòîìà óãëåðîäà), ñâÿçàííîãî ñ Fe 2+ ); 3 – íóêëåîôèëüíîå çàìåùå- íèå: àòàêà Ñ 2 êèñëîðîäîì â ðåçóëüòàòå âûçûâàåò îáðàçîâàíèå òåò- ðàýäðè÷åñêîå ïðîìåæóòî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ; ìîëåêóëà êèñëîðîäà òåðÿåò äâîéíóþ ñâÿçü; 4 – ãèäðîêñèëèðîâàíèå ïðîëèíà; îñâîáîæ- äåíèå ÑÎ 2 ñîâïàäàåò ñ ôîðìèðîâàíèåì ñóêöèíàòà è èîíà æåëåçà (+4), ãèäðîêñèëèðóþùåãî ïðîëèíîâûé îñòàòîê â HIF-1�; 5 – äèñ- ñîöèàöèÿ ó÷àñòíèêîâ ðåàêöèè. Ìîëåêóëà ãîòîâà ê íîâîìó öèêëó (von Hippel-Lindau tumour suppressor protein).  êîì- ïëåêñ, êðîìå pVHL, âõîäÿò ýëîíãèí Â, ýëîíãèí Ñ, Cul2 è Rbx 1 [16]. Êîìïëåêñ Å3 «îòìå÷àåò» ãèäðîê- ñèëèðîâàííûé HIF-1� ïîëèóáèêâèòèíîâûì «õâîñ- òîì», ïîñëå ÷åãî HIF-1� ðàçðóøàåòñÿ â ïðîòåîñîìå (ðèñ. 7) [17]. HIF-1� íå ÿâëÿåòñÿ ñóáñòðàòîì äëÿ PHD è ïîñòîÿííî ïðèñóòñòâóåò â êëåòêå, ëîêàëèçó- ÿñü â ÿäðå â íåêîåì «ðåæèìå îæèäàíèÿ».  óñëîâèÿõ ãèïîêñèè PHD íå ãèäðîêñèëèðóåò HIF-1� íà äîñòàòî÷íîì óðîâíå (ïî ïðè÷èíàì, îïè- ñàííûì âûøå), è ñîõðàíèâøàÿñÿ HIF-1� òðàíñëî- öèðóåòñÿ â ÿäðî, äèìåðèçóåòñÿ ñ HIF-1� è ñâÿçûâà- åòñÿ ñ ýëåìåíòàìè, ÷óâñòâèòåëüíûìè ê ãèïîêñèè, òàê íàçûâàåìûìè HRE, â ðåãóëÿòîðíûõ ó÷àñòêàõ öå- ëåâûõ ãåíîâ. Äèìåðèçàöèÿ – íåîáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ ñâÿçûâàíèÿ ñ ÄÍÊ. Åå îáåñïå÷èâàþò bHLH- è PAS-äîìåíû íà êàæäîé ñóáúåäèíèöå HIF [18]. Êîãäà HIF-1 ñîáðàí íà HRE, îí ïðèîáðåòàåò ñïî- ñîáíîñòü âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ òðàíñêðèïöèîííû- ìè êîàêòèâàòîðàìè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ àêòèâíîãî êîìïëåêñà. Ýòîò ïðîöåññ îïîñðåäîâàí òðàíñàêòèâà- öèîííûìè äîìåíàìè �-ñóáúåäèíèöû (ðèñ. 8). HIF- 1� è HIF-2� ñîäåðæàò ïî äâà òàêèõ äîìåíà: CAD (786–826 à. î. HIF-1�) è NAD (531–575 à. î.). CAD è NAD HIF-1� î÷åíü êîíñåðâàòèâíû – áîëåå ÷åì 90 % èäåíòè÷íîñòè äëÿ ðàçíûõ âèäîâ, è 100 %-ÿ èäåí- òè÷íîñòü äëÿ ìûøè è ÷åëîâåêà. Íî ìåæäó ñîáîé CAD è NAD HIF-1� ÷åëîâåêà èìåþò ìàëî îáùåãî. È ðåêðóòèðóþò ðàçíûå êîàêòèâàòîðû (CBP/p300, SRC-1 è TIF-2) [19]. Îïðåäåëåíî áîëåå 200 âåðîÿòíûõ ãåíîâ – ìèøå- íåé HIF, ýêñïðåññèÿ êîòîðûõ òàê èëè èíà÷å íàïðàâ- ëåíà íà âûæèâàíèå êëåòêè â óñëîâèÿõ ïîíèæåííîãî ñîäåðæàíèÿ êèñëîðîäà. Îíè ðåãóëèðóþò àíãèîãå- íåç, òîíóñ ñîñóäîâ, ýðèòðîïîýç, êîíòðîëü âíóòðè- êëåòî÷íîãî pH, ýíåðãåòè÷åñêèé ìåòàáîëèçì (ïî- ñòóïëåíèå ãëþêîçû â êëåòêó), âûæèâàíèå, ïðîëè- ôåðàöèþ è äð. Èíäèâèäóàëüíûìè ìèøåíÿìè ÿâëÿ- þòñÿ VEGF, òðàíñïîðòåð ãëþêîçû (GLUT-1), ôåð- ìåíòû ãëèêîëèçà, àëüäîëàçà À, ýíîëàçà 1, ëàêòàòäå- ãèäðîãåíàçà À, ôîñôîãëèöåðàòêèíàçà 1, iNOS (èíäó- öèáåëüíàÿ NO-ñèíòàçà) ôàêòîðû àíãèîãåíåçà, PDGF, TGFà, ýðèòðîïîýòèí, SDF-1, à òàêæå ãåíû ôàêòîðîâ ìèãðàöèè êëåòîê, ñèãíàëüíûå ìîëåêóëû êëåòî÷íî- ãî öèêëà (c-Met, TGFb, CXCR4 (ðåöåïòîð SDF-1), ìàòðèêñíûõ ìåòàëëîïðîòåèíêèíàç [20]. Êàæäûé èç ãåíîâ òàêèõ áåëêîâ âêëþ÷àåò HRE-ïîñëåäîâàòåëü- íîñòü èç 100 ï. í., ñîäåðæàùóþ îäèí èëè áîëüøå ñàéòîâ ñâÿçûâàíèÿ HIF â èìåþùåéñÿ â íåì êîðîâîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè 5-RCGTG-3 [21]. Ñ÷èòàþò, ÷òî íà óðîâíå òðàíñêðèïöèè äî 1–1,5 % ãåíîìà ìîæåò ðåãóëèðîâàòüñÿ ôàêòîðàìè HIF. Êàê ïðèìåð ôóíêöèîíèðîâàíèÿ êàñêàäà ìîæíî ïðèâåñòè îäèí èç ýëåìåíòîâ àäàïòàöèè ýìáðèîíàëü- íûõ ôèáðîáëàñòîâ ìûøè. Äëÿ àäàïòàöèè ê óñëîâè- ÿì õðîíè÷åñêîé ãèïîêñèè èì íåîáõîäèìà àêòèâ- íîñòü HIF, ïðîÿâëÿþùàÿñÿ â ñëåäóþùåì: HIF-1 àê- òèâèðóåò ãåí êèíàçû ïèðóâàòäåãèäðîãåíàçû 1, èí- àêòèâèðóþùèé êàòàëèòè÷åñêóþ ñóáúåäèíèöó ïèðó- âàòäåãèäðîãåíàçû è ïðåïÿòñòâóþùèé âõîäó ïèðó- âàòà â öèêë òðèêàðáîíîâûõ êèñëîò, è ãåí, êîäèðóþ- ùèé BNIP3 – áåëîê ìèòîõîíäðèàëüíîé àóòîôàãèè, óìåíüøàÿ, òàêèì îáðàçîì, òðàíñïîðò ýëåêòðîíîâ ïî ýëåêòðîííî-òðàíñïîðòíîé öåïè (ÝÒÖ), ÷òî ïðåäîò- âðàùàåò óâåëè÷åíèå ïðîäóêöèè ðåàêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà (ÐÔÊ) [12]. Åñëè áû â æèâîì âñå áûëî áû òàê ïðîñòî!  æèâîì íåò (è áûòü íå ìîæåò) òîëüêî îäíîãî êàêî- ãî-ëèáî ôàêòîðà, êàñêàäà, ôåðìåíòà, ñåíñîðà èëè ÷åãî-ëèáî åùå, ÿâëÿþùåãîñÿ åäèíñòâåííûì, óíè- 433 ÏÐÎÁËÅÌÀ «ÍÀ×ÀËÀ» – ÔÎÐÌÓËÈÐÎÂÊÀ È ÏÎÏÛÒÊÀ ÀÍÀËÈÇÀ bHLH bHLH PAS PAS ODD N-TAD NLS-C C-TAD TAD H IF -1 � � NLS-N Äèìåðèçàöèÿ Ðèñ. 6. Ôóíêöèîíàëüíûå ñàéòû HIF-1� è HIF-1�: HIF-1 – ãåòåðîäè- ìåð, ñîñòîÿùèé èç ñóáúåäèíèö HIF-1� è HIF-1� (äèìåðèçàöèÿ – íå- îáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ ñâÿçûâàíèÿ ñ ÄÍÊ, åå îáåñïå÷èâàþò bHLH- è PAS-äîìåíû íà êàæäîé ñóáúåäèíèöå [11]; êîãäà HIF-1 ñîáðàí íà HRE, îí äîëæåí ïðèâëå÷ü òðàíñêðèïöèîííûå êîàêòèâàòîðû äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ èíòàêòíîãî êîìïëåêñà; ïðîöåññ îïîñðåäîâàí òðàíñ- àêòèâàöèîííûìè äîìåíàìè �-ñóáúåäèíèöû: CAD, (786–826 à. î.) è NAD (531–575 à. î.)); N-TAD (òàêæå NAD) – N-òåðìèíàëüíèé äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-1� è HIF-2�, ïðèâëåêàåò êîàêòèâàòî- ðû CBP è p300, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè ãå- òåðîäèìåðîì HIF; C-TAD (òàêæå CAD) – C-òåðìèíàëüíèé äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-1� è HIF-2�, ïðèâëåêàåò êîàêòèâàòîðû CBP è p300, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè äèìåðîì HIF; TAD – äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-1�; bHLH-PAS –äîìåíû íà ñóáúåäèíèöàõ, íåîáõîäèìûå äëÿ äèìåðèçàöèè òðàíñêðèïöèîííî àêòèâíîãî ôàêòîðà; ODD – êèñëîðîä-÷óâñòâèòåëüíûé äîìåí HIF, ñîäåðæèò êîíñåðâàòèâíóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü Leu-Xaa-Xaa-Leu- Ala-Pro – LXXLAP-ìîòèâ, â êîòîðîì ñîäåðæàòñÿ ïðîëèíû, ãèäðî- êñèëèðóþùèåñÿ PHD; NLS-N è NLS-C – ñèãíàëû ÿäåðíîé ëîêàëè- çàöèè, àìèíîêèñëîòíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòü, «îòìå÷àþùèå» áåë- êè äëÿ òðàíñïîðòèðîâêè â ÿäðî êàëüíûì, îïðåäåëÿþùèì æèçíåííî âàæíóþ ñèñ- òåìó. Íå ÿâëÿåòñÿ èñêëþ÷åíèåì, êîíå÷íî æå, è ðåãó- ëÿöèÿ îòâåòà íà êîíöåíòðàöèþ, ñîäåðæàíèå ñâî- áîäíîãî êèñëîðîäà. Ýòî íà÷èíàåòñÿ óæå íà ñàìîì ïåðâîì óðîâíå – ñåíñîðà è ýôôåêòîðà. È ñâÿçàíî îíî ñ òåì, ÷òî PHD è HIF èìåþò èçîôîðìû. Èçîôîðìû PHD. Ñóùåñòâóþò òðè èçîôîðìû: PHD1, PHD2 è PHD3. Ïîëíîðàçìåðíûå PHD1 è PHD2 ñîäåðæàò áîëåå 400 (äëÿ ÷åëîâåêà – 407 è 426 ñîîòâåòñòâåííî) à. î. PHD3 ó ÷åëîâåêà íàìíîãî êî- ðî÷å (239 à. î.), âêëþ÷àåò ãèäðîêñèëàçíûé äîìåí è íåáîëüøóþ âàðüèðóþùóþ N-òåðìèíàëüíóþ ïîñëå- äîâàòåëüíîñòü [22]. Ïðè íàëè÷èè íåêîòîðûõ îáùèõ ÷åðò PHD1–3 îòëè÷àþòñÿ ïðîôèëåì ýêñïðåññèè â òêàíÿõ [23], ñóáêëåòî÷íîé ëîêàëèçàöèåé [24], âçàèìîäåéñòâèåì ñ äðóãèìè áåëêàìè, ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê ãèïîêñèè. PHD1 (44 êÄà) ýêñïðåññèðóåòñÿ êîíñòèòóòèâíî. Ñó- ùåñòâóþò äâà âàðèàíòà èçîôîðìû PHD1 (40–43 êÄà), ÿâëÿþùèåñÿ ðåçóëüòàòîì àëüòåðíàòèâíîé èíèöèà- öèè òðàíñëÿöèè. PHD2 (46 êÄà) âî ìíîãèõ òèïàõ êëåòîê – ãëàâíàÿ èçîôîðìà, îïîñðåäóþùàÿ äåãðà- äàöèþ HIF�. Ïîêàçàíî, ÷òî íàèáîëüøóþ àêòèâíîñòü PHD2 ïðîÿâëÿåò ê èçîôîðìå HIF1-�.  óñëîâèÿõ ãèïîê- ñèè ðåãóëÿòîðíûé ìåõàíèçì âêëþ÷àåò óñèëåíèå òðàíñêðèïöèè PHD2 è PHD3 [25–27]. Îïèñàíû äâà òèïà àëüòåðíàòèâíîãî ñïëàéñèíãà PHD3. Îäíàêî ñïåöèôè÷åñêèå ôóíêöèè PHD3- âàðè- àíòîâ íåèçâåñòíû. PHD3 ñèêâåíñ-ñïåöèôè÷åñêè ãèä- ðîêñèëèðóåò ïðîëèí â ïîëîæåíèè 564 HIF -1�, òîãäà êàê PHD1 è PHD2 óçíàþò ñàéò ãèäðîêñèëèðîâàíèÿ ïî ïðîñòðàíñòâåííîé êîíôîðìàöèè [28]. Âñå òðè èçîôîðìû ñïîñîáíû ãèäðîêñèëèðîâàòü HIF1� in vitro. Èõ àêòèâíîñòü ðàñïîëàãàåòñÿ â ðÿäó: PHD2 > PHD3 > PHD1 [29]. PHD2 íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíà â öèòîïëàçìå è, êàê ñ÷èòàþò, êîíòðîëèðóåò ïîñòîÿííóþ êîíöåíòðà- öèþ HIF1�. Ïðè äîñòàòî÷íîé êîíöåíòðàöèè êèñëî- ðîäà âíóòðèêëåòî÷íûå óðîâíè PHD1 è PHD3 î÷åíü íèçêèå. 434 ÊÎÐÄÞÌ Â. À., ØÓÂÀËÎÂÀ Í. Ñ. HIF-1� CBP/p300CBP/p300 ÄÍÊ NAD CAD TAD ODD nNLScNLS PASPAS bHLH bHLH HIF-1� Ðèñ. 8. Âçàèìîäåéñòâèå ôóíêöèîíàëüíûõ ñàéòîâ HIF-1� è HIF-1�. Äèìåðèçàöèÿ – íåîáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ ñâÿçûâàíèÿ ñ ÄÍÊ. Åå îáåñïå÷èâàþò bHLH- è PAS-äîìåíû íà êàæäîé ñóáúåäè- íèöå. Êî- ãäà HIF-1 ñîáðàí íà HRE, îí äîëæåí ïðèâëå÷ü òðàíñ- êðèïöèîííûå êîàêòèâàòîðû äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ èíòàêòíîãî êîì- ïëåêñà. Ïðîöåññ îïîñðåäîâàí òðàíñàêòèâàöèîííûìè äîìåíàìè �-ñóáúåäèíèöû: CAD (786–826 àìèíîêèñëîòíûå îñòàòêè) è NAD (531–575). N- TAD (òàêæå NAD) – N-òåðìèíàëüíèé äîìåí òðàíñ- àêòèâàöèè HIF 1� è HIF 2� – ïðèâëåêàåò êîàêòèâàòîðû CBP è p300, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè ãåòåðîäèìå- ðîì HIF. C-TAD (òàê- æå CAD) – C-òåðìèíàëüíèé äîìåí òðàíñ- àêòèâàöèè HIF-1� è HIF- 2� – ïðèâëåêàåò êîàêòèâàòîðû CBP è p300, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè äèìåðîì HIF. TAD – äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-1�. bHLH è PAS – äîìåíû íà ñóáúåäèíèöàõ, íóæíûå äëÿ äèìåðèçàöèè òðàíñêðèïöèîííî àê- òèâíîãî ôàêòîðà. ODD – êèñëîðîä-÷óâñòâèòåëüíûé äîìåí HIF, âêëþ÷àåò êîíñåðâàòèâíóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü Leu-Xaa-Xaa- Leu-Ala-Pro (LXXLAP-ìîòèâ), â êîòîðîé ñîäåðæàòñÿ ïðîëèíû, ãèäðîêñèëèðóåìûå PHD. NLS-N è NLS-C – ñèãíàëû ÿäåðíîé ëî- êàëèçàöèè, àìèíîêèñëîòíûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòü, «îòìå÷àþùèå» áåëêè äëÿ òðàíñïîðòèðîâêè â ÿäðî HIF-1� HIF-1� HRE HRE Å3 ðVHL PHDPHD UB OH OH OH OH HIF-1� HIF-1� HIF-1� HIF-1� HIF-1� HIF-1� Ðèñ. 7. Ñõåìà ðåãóëÿöèè êàñêàäà HIF. HIF-1� ïîñòîÿííî ñèíòåçè- ðóåòñÿ â êëåòêå. Âíóòðèêëåòî÷íàÿ HIF-1� ýêñïåðèìåíòàëüíî íå îïðåäåëÿåòñÿ â óñëîâèÿõ íîðìîêñèè. Ïðè ãèïîêñè÷åñêèõ óñëîâè- ÿõ HIF-1� áûñòðî íàêàïëèâàåòñÿ â ÿäðàõ êëåòîê. HIF-1� òàêæå ïî- ñòîÿííî ýêñïðåññèðóåòñÿ â êëåòêå, à â ÿäðå ïðèñóòñòâóåò ïîñòîÿí- íî. Êëþ÷åâûìè â ïðîöåññå àäàïòàöèè êëåòêè ê ãèïîêñèè ÿâëÿþò- ñÿ âçàèìîäåéñòâèÿ HIF-1� ñ PHD, áåëêàìè ñåìåéñòâà 2-îêñîãëó- òàðàò-çàâèñèìûõ äèîêñèãåíàç, ãèäðîêñèëèðóåìûõ HIF-1� ïî îñ- òàòêàì ïðîëèíà â ïîëîæåíèÿõ 402 è 564 â êèñëîðîä-çàâèñèìîì äåãðàäàöèîííîì äîìåíå (ODD). Ïîñëå ðåàêöèè ñ PHD ãèäðîêñè- ëèðîâàííàÿ HIF-1� ñâîáîäíî ñâÿçûâàåòñÿ ñ óáèêâèòèí-ëèãàçíûì êîìïëåêñîì Å3 ñ ïîìîùüþ åãî êîìïîíåíòà, áåëêà ðVHL, ïîñëå ÷å- ãî HIF-1� ðàçðóøàåòñÿ â ïðîòåîñîìå.  óñëîâèÿõ ãèïîêñèè PHD èç-çà îòñòóòâèÿ êèñëîðîäà íå ãèäðîêñèëèðóåò HIF-1�; ñóáúåäèíè- öà òðàíñëîöèðóåòñÿ â ÿäðî, äèìåðèçóåòñÿ ñ HIF-1� è ñâÿçûâàåòñÿ ñ ýëåìåíòàìè, ÷óâñòâèòåëüíûìè ê ãèïîêñèè (HRE) â ðåãóëÿòîðíûõ ó÷àñòêàõ öåëåâûõ ãåíîâ Ôîðìà PHD1 îïðåäåëÿåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî â ÿäðå, PHD3 ñòîõàñòè÷åñêè ðàñïðåäåëåíà ìåæäó ÿä- ðîì è öèòîïëàçìîé, áîëüøèíñòâî PHD2 ñîäåðæèò- ñÿ â öèòîïëàçìå, õîòÿ äëÿ PHD2 è PHD3 ïîêàçàíî âûðàæåííîå ïðèñóòñòâèå â ÿäðå êàê íîðìàëüíûõ, òàê è íåîïëàñòè÷åñêèõ êëåòîê. Ãèïîêñèÿ íå âëèÿåò íà ëîêàëèçàöèþ ôåðìåíòîâ. Ýêñïðåññèðóÿñü â ðàçíûõ òêàíÿõ, PHD îòëè÷à- þòñÿ êîëè÷åñòâîì òðàíñêðèáèðîâàííîé ìÐÍÊ â çà- âèñèìîñòè îò òèïà êëåòêè. Ýêñïðåññèÿ ãåíîâ PHD2 è PHD3 ïîâûøàåòñÿ ïðè ãèïîêñèè, òîãäà êàê îá- ùèé ñèíòåç áåëêà ñíèæàåòñÿ [29]. Ôóíêöèîíèðîâàíèå êèñëîðîä-÷óâñòâèòåëüíûõ áåëêîâ in vitro íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå èçó÷åíî óæå âåñüìà äåòàëüíî. Íî îðãàíîñïåöèôè÷åñêèå ôóíêöèè in vivo è ñèñòåìíûå ýôôåêòû íåâîçìîæíî îïðåäåëèòü òîëüêî èç àíàëèçîâ in vitro. Äàííûõ æå in vivo ïîêà ñëèøêîì ìàëî è îíè ôðàãìåíòàðíû. Òàê, in vitro ïîêàçàíî, ÷òî PHD1 ãèäðîêñèëèðóåò HIF�. Íî íîêàóòíûå ïî PHD1 ìûøè íå èìåþò î÷å- âèäíûõ äåôåêòîâ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ êàñêàäà HIF. Îäíàêî èõ ñêåëåòíûå ìûøöû îòëè÷àþòñÿ ïîíè- æåííûì óðîâåíåì ìèòîõîíäðèàëüíîãî ïîòðåáëå- íèÿ êèñëîðîäà è áîëåå ñëàáîé àêòèâíîñòüþ ïèðó- âàòäåãèäðîãåíàçíîãî êîìïëåêñà. PHD2-íîêàóòíûå ýìáðèîíû óìèðàþò íà 12–14-å ñóò. Ýòà âðåìåíí<ÿ òî÷êà ñîâïàäàåò ñ âîçðàñòàíèåì óðîâíÿ PHD2 ó ìû- øåé äèêîãî òèïà. PHD2 ýêñïðåññèðóåòñÿ ïðàêòè- ÷åñêè âî âñåõ òêàíÿõ. Äëÿ PHD1 è PHD3 ýòîò ñïåêòð íàìíîãî væå, õîòÿ â ñèñòåìàõ in vitro íàèáîëåå äå- òàëüíî èçó÷åí èìåííî PHD1. Ìûøè, íîêàóòíûå ïî 1-ìó ýêçîíó PHD3, íåæèçíåñïîñîáíû. Íî ñ ÷åì ýòî ñâÿçàíî, ïîêà äî êîíöà íåïîíÿòíî, õîòÿ èçâåñòíî, ÷òî PHD3, êðîìå ó÷àñòèÿ â ðåãóëÿöèè êîëè÷åñòâà HIF�, in vitro èãðàåò êàêóþ-òî ðîëü â àïîïòîçå íåé- ðîíîâ [30]. Äëÿ ìÐÍÊ PHD ðàçíûõ èçîôîðì èìååò õàðàêòåðíî ðàçëè÷íîå ðàñïðåäåëåíèå ïî òêàíÿì. ìÐÍÊ PHD2 ýêñïðåññèðóåòñÿ â áîëüøîì êîëè÷åñò- âå òêàíåé, îñîáåííî â æèðîâîé. ìÐÍÊ PHD3 îáíà- ðóæèâàþò âî ìíîãèõ òêàíÿõ, íî îñîáåííî – â ñåðä- öå è ïëàöåíòå. PHD1 òàêæå ýêñïðåññèðóåòñÿ â áîëü- øîì êîëè÷åñòâå òêàíåé, îñîáåííî â ñåìåííèêàõ. Óðîâíè ìÐÍÊ PHD3 â öåëîì íèæå, ÷åì PHD1 è PHD2. Èññëåäîâàíèå ðàñïðåäåëåíèÿ èçîôîðì PHD â ðàçíûõ òêàíÿõ ñ ïîìîùüþ èìóíîöèòîõèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ âèçóàëèçèðîâàëî êàðòèíó ýêñïðåññèè ìÐÍÊ èçîôîðì [31]. PHD1 è PHD2 èìåþò ñõîäíûå çîíû ýêñïðåññèè, õîòÿ â ýïèòåëèàëüíîé òêàíè çàìåòíû îòëè÷èÿ. Äëÿ PHD3 â ðÿäå ñëó÷àåâ îïðåäåëåí áîëåå øèðîêèé ñïåêòð ýêñïðåññèè, â ÷àñòíîñòè, â ýïèòå- ëèè è ãëàäêîìûøå÷íûõ êëåòêàõ ñîñóäîâ. Èçîôîðìû HIF. Îñíîâíîé â êëåòêå ñ÷èòàþò èçîôîðìó HIF-1�. HIF-2� – òêàíåñïåöèôè÷åñêèé ôàêòîð, åå òàêæå íàçûâàþò «ýíäîòåëèàëüíûé áåëîê ñ PAS-äîìåíîì» (EPAS1), HIF-1-ïîäîáíûé ôàêòîð (HLF) è HIF-1-ðîäñòâåííûé ôàêòîð (HRF). HIF-1� è HIF-2� èäåíòè÷íû íà 48 %, ó îáîèõ åñòü êîíñåð- âàòèâíûé äîìåí äåãðàäàöèè, çàâèñèìûé îò êèñëî- ðîäà [32]. HIF-2� òàêæå äèìåðèçóåòñÿ ñ HIF-1� è ìîæåò ñâÿçûâàòüñÿ ñ HRE. Åñòü ðÿä ãåíîâ, àêòèâè- ðóþùèõñÿ è HIF-1, è HIF-2 [33]. Ïîñêîëüêó ìûøè, äåôåêòíûå ïî HIF-1� è HIF-2�, èìåþò ðàçíûå ôå- íîòèïû, ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ðîëü ôàêòî- ðîâ õîòÿ è ñõîäíà, íî íå èäåíòè÷íà. Åñòü îòëè÷èå íà óðîâíå ìîëåêóëÿðíûõ âçàèìîäåéñòâèé ñ äðóãè- ìè ôàêòîðàìè (HIF-2� ìîæåò ñâÿçûâàòüñÿ ñ NEMO (NF-kappaB essential modulator)) è ãåíàìè-ìèøåíÿ- ìè. Ãåí VEGFR1 ðåãóëèðóåòñÿ HIF-1 [34]. Ïî íåêî- òîðûì äàííûì, HIF-2� ðåãóëèðóåò ýêñïðåññèþ Oct- 4 [33]. Äëÿ HIF-3� íå îïèñàíà ôóíêöèÿ òðàíñêðèï- öèîííîãî ôàêòîðà, õîòÿ îí ìîæåò äèìåðèçîâàòüñÿ ñ HIF-1� è ñâÿçûâàòüñÿ ñ HRE [35]. Åãî ñ÷èòàþò íåãà- òèâíûì ðåãóëÿòîðîì HIF-îïîñðåäîâàííîé òðàíñ- êðèïöèè. Ïðîäóêò àëüòåðíàòèâíîãî ñïëàéñèíãà ãå- íà, êîäèðóþùåãî HIF-3�, òàê íàçûâàåìûé IPAS (èí- ãèáèòîðíûé áåëîê ñ PAS-äîìåíîì), äèìåðèçóåòñÿ ñ HIF-1� (ñ àìèíîòåðìèíàëüíûì êîíöîì) è èíãèáèðó- åò òðàíñêðèïöèþ ãåíîâ-ìèøåíåé, «îòäåëÿÿ» HIF- 1� îò HIF-1� (èëè ïðåäîòâðàùàÿ ñâÿçûâàíèå ñ ÄÍÊ). Óðîâåíü IPAS òàêæå çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè êèñ- ëîðîäà. Îí èíäóöèðóåòñÿ ïðè ãèïîêñèè â ïå÷åíè è ëåãêèõ è òàêèì îáðàçîì âûñòóïàåò â ðîëè íåãàòèâ- íîãî îáðàòíîãî ðåãóëÿòîðà äëÿ HIF-1�. Åãî ýêñïðåñ- ñèÿ ðåãèñòðèðóåòñÿ â êëåòêàõ Ïóðêèíüå è ýïèòåëèè ðîãîâèöû [29]. Ðåãóëÿöèÿ ñòàáèëüíîñòè HIF òàêæå îïîñðåäóåò- ñÿ êèñëîðîä-íåçàâèñèìûì ïóòåì.  öèòîïëàçìå HIF-1� ñâÿçûâàåòñÿ ñ áåëêîì òåïëîâîãî øîêà Hsp90, ÷òî ïîâûøàåò ñòàáèëüíîñòü ñóáúåäèíèöû. Ïî-âèäè- ìîìó, ýòî èìååò çíà÷åíèå ïðè ðàçëè÷íûõ ñòðåññî- âûõ ñèòóàöèÿõ. Âëèÿíèå èíãèáèòîðîâ Hsp90 (íàïðè- ìåð, RACK1, ðåöåïòîðà àêòèâèðîâàííîé ïðîòåèíêè- 435 ÏÐÎÁËÅÌÀ «ÍÀ×ÀËÀ» – ÔÎÐÌÓËÈÐÎÂÊÀ È ÏÎÏÛÒÊÀ ÀÍÀËÈÇÀ íàçû Ñ) ñïîñîáíî âûçûâàòü ñâÿçûâàíèå HIF-1� ñ óáèêâèòèíîì, àêòèâàöèþ óáèêâèòèí-ëèãàçíîé ñèñ- òåìû è ñòèìóëèðîâàòü äåãðàäàöèþ HIF-1�-ñóáúåäè- íèöû [19]. Õîòÿ ñèñòåìà PHD–HIF ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé â ðå- ãóëÿöèè îòâåòà êëåòêè íà ïîñòóïëåíèå â íåå êèñëî- ðîäà â ìîëåêóëÿðíîé ôîðìå, òåì íå ìåíåå, èìåþò- ñÿ è ðåçåðâíûå ñèñòåìû, à òàêæå ñèñòåìû «òîíêîé íàñòðîéêè». Íî ñòåïåíü èõ èçó÷åííîñòè ïîêà äîñòà- òî÷íà òîëüêî äëÿ òîãî, ÷òîáû ïðèçíàòü èõ íàëè÷èå. Êðîìå âûøåïåðå÷èñëåííûõ, ó PHD ñóùåñòâóþò äî- ïîëíèòåëüíûå ôóíêöèè ðåãóëÿöèè, ñîçäàþùèå óñ- ëîâèÿ äëÿ ñîïðÿæåíèÿ ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ. Òàê, ïîêàçàíî, ÷òî PHD1, êðîìå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ HIF, ãèäðîêñèëèðóåò Pro191 ôàêòîðà IkB, âëèÿÿ òàêèì îáðàçîì íà àêòèâàöèþ NF-�B [36].  ïðèñóòñòâèè êèñëîðîäà êîíñåðâàòèâíûé îñòàòîê â CTAD HIF-1 � ãèäðîêñèëèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ äðóãîé æåëåçî- è 2-îêñîãëóòàðàò-çàâèñèìîé äèîêñèãåíàçû – FIH (fac- tor inhibiting HIF). Ãèäðîêñèëèðîâàíèå ïðåäîòâðà- ùàåò ñâÿçûâàíèå HIF1 ñ êîàêòèâàòîðàìè p300 è CBP, ÷åì áëîêèðóåò àêòèâíîñòü ãåíîâ, ó÷àñòâóþùèõ â îò- âåòå íà ãèïîêñèþ (HIF1-çàâèñèìóþ òðàíñêðèïöèþ) [37].  óñëîâèÿõ ãèïîêñèè óðîâåíü àñïàðàãèíîâîãî è ïðîëèíîâîãî ãèäðîêñèëèðîâàíèÿ ïàäàåò, pVHL íå ñâÿçûâàåòñÿ ñ HIF-1� è ýòîò ôàêòîð ñòàáèëèçè- ðóåòñÿ, òðàíñëîöèðóåòñÿ â ÿäðî, ñîåäèíÿåòñÿ ñ HIF-1� è p300/CBP è îïîñðåäóåò òðàíñêðèïöèþ ñî- îòâåòñòâóþùèõ ãåíîâ [20]. Ôàêòîð FIH åùå îñòàåò- ñÿ àêòèâíûì ïðè ïîíèæåííûõ ñîäåðæàíèÿõ êèñëî- ðîäà (ïîñêîëüêó èìååò ìåíüøóþ àôôèííîñòü ê êèñëîðîäó) äàæå òîãäà, êîãäà PHD àêòèâíîñòü óæå óòðàòèë.  ðåçóëüòàòå â êëåòêå àêòèâèðóþòñÿ äî- ïîëíèòåëüíûå «íàáîðû» ãåíîâ àäåêâàòíîãî îòâåòà íà êîëè÷åñòâåííûå âàðèàöèè óðîâíåé ãèïîêñèè è ïðîèñõîäèò òîíêàÿ íàñòðîéêà îòâåòà ïðè íåäîñòàò- êå êèñëîðîäà [38]. Äàæå ñàì áàëàíñ ìåæäó âíóòðèêëåòî÷íîé êîí- öåíòðàöèåé HIF-1� è PHD êàêèì-òî îáðàçîì âëèÿåò íà êîíå÷íûé ðåçóëüòàò ðåãóëÿöèè ãåíîâ, ñâÿçàííûõ ñ ãèïîêñèåé [38]. Êðîìå HIF, íà ðîëü ñåíñîðîâ êèñ- ëîðîäà ïðåäëàãàþò ÍÀÄÔÍ-îêñèäàçó, ãåì-ñîäåð- æàùèå áåëêè. Ñî âðåìåíåì, êîãäà âñå ýòè ôàêòîðû, ðåçåðâíûå ìåõàíèçìû, ïåðåñå÷åíèå ðåãóëÿòîðíûõ öåïåé áóäóò èññëåäîâàíû äîñòàòî÷íî äåòàëüíî, ìîæíî áóäåò ñîçäàòü ïîëíóþ êàðòèíó îòâåòà êëåò- êè íà óðîâåíü â íåé ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà è äè- íàìèêó âî âðåìåíè è ïðîñòðàíñòâå. Íî ïîêà ðåàëü- íî îòñëåäèòü ëèøü ïåðâûå ýòàïû – íà óðîâíå ñåíñî- ðà è ïåðåäà÷è ñ íåãî ñèãíàëà. Äà è òî òîëüêî íà ïðè- ìåðå îäíîãî, äîñòàòî÷íî õîðîøî èçó÷åííîãî âàðè- àíòà PHD2 (ò. å. ëèøü îäíîé èç èçîôîðì) è HIF-1. Íî ýòî – óæå áàçîâîå, ðåïåðíîå èçó÷åíèå. Îíî, ñòàâ ïîëíîñòüþ ïðîðàáîòàííûì, äàñò âîçìîæíîñòü ñîîò- íîñèòü ê íåìó, ñðàâíèâàòü, ñîïîñòàâëÿòü äðóãèå ïà- ðàëëåëüíûå è îáõîäíûå ïóòè. Äàëåå, ïî ìåðå íàêîï- ëåíèÿ çíàíèé, ýòî ìîæíî áóäåò ðàñøèðÿòü. Ïîêà æå âñå «îñòàëüíîå» ñóùåñòâóåò òîëüêî íà óðîâíå ïðåä- ïîëîæåíèé è îïèñàíèÿ îòäåëüíûõ ýêñïåðèìåíòîâ. È î÷åíü ðàäèêàëüíî è áûñòðî âñå ìåíÿåòñÿ. Òàê, äî ïîñëåäíåãî âðåìåíè ñ÷èòàëè, ÷òî êèñëîðîä ñâîáîä- íî äèôôóíäèðóåò ÷åðåç êëåòî÷íûå ìåìáðàíû. Îä- íàêî îêàçàëîñü, ÷òî ñïîñîáíîñòü Î2 ïðîõîäèòü ÷å- ðåç ëèïèäíûé áèñëîé íèæå, ÷åì ïðîãíîçèðîâàëè. Ýòî íàòàëêèâàåò íà ìûñëü î ñóùåñòâîâàíèè ìåìá- ðàííûõ «êèñëîðîäíûõ êàíàëîâ», íà ðîëü êîòîðûõ ïðåäëàãàþò àêâàïîðèíû, â ÷àñòíîñòè àêâàïîðèí-1. Îí ïðèñóòñòâóåò â çíà÷èòåëüíîì êîëè÷åñòâå â ìåì- áðàíàõ ýðèòðîöèòîâ è êëåòêàõ ýíäîòåëèÿ ñîñóäîâ, èìåþùèõ îñîáûé ìåõàíèçì îáìåíà ãàçîâ (Î2/ÑÎ2) [39]. Çàêëþ÷åíèå. Äëÿ áîðüáû ñ ãèïîêñèåé îðãàíèçì èìååò ìíîãîóðîâíåâóþ ñèñòåìó: óñèëåíèå âåíòè- ëÿöèè ëåãêèõ; óâåëè÷åíèå ÷èñëà ýðèòðîöèòîâ (ïðè ïðîäîëæèòåëüíîì ñîñòîÿíèè íåõâàòêè êèñëîðîäà); íà óðîâíå òêàíè – ïîâûøåíèå âàñêóëÿðèçàöèè. Èìåþòñÿ è ñïåöèàëèçèðîâàííûå, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ãèïîêñèè «îðãàíû»: íåéðîýïèòåëèàëüíûå òåëüöà (ðàñïîëîæåííûå â âîçäóõîíîñíûõ ïóòÿõ), êàðîòè- íîèäíûå òåëüöà (ëîêàëèçîâàííûå â ñîñóäàõ), ñïî- ñîáíûå ïðè ïîíèæåíèè êèñëîðîäà ïåðåäàâàòü ñèã- íàëû â ÖÍÑ. Íî âî âñåõ ñëó÷àÿõ è íà âñåõ óðîâíÿõ, äàæå äëÿ ñèñòåìíîãî îòâåòà îðãàíèçìà, íåîáõîäè- ìû âíà÷àëå àäåêâàòíûå èçìåíåíèÿ â îòäåëüíûõ êëåòêàõ. Èçìåíåíèÿ, áàçèðóþùèåñÿ íà âîñïðèÿòèè «äàò÷èêîì» (ìîëåêóëÿðíûì ñåíñîðîì) óðîâíÿ êèñ- ëîðîäà â êëåòêå è çàïóñêà ðåàêöèé ðåàãèðîâàíèÿ.  îñíîâå âñåõ ýòèõ ðåàêöèé ëåæèò ñïîñîáíîñòü èíäè- âèäóàëüíîé êëåòêè «îöåíèâàòü» ïàäåíèå êîíöåí- òðàöèè êèñëîðîäà, â çàâèñèìîñòè îò ÷åãî ìåíÿòü ñâîé ìåòàáîëèçì. È ïðè ýòîì, ïðè òàêîì èçìåíå- íèè, ïðîäîëæàòü âûïîëíÿòü êàê æèçíåííî íåîáõî- 436 ÊÎÐÄÞÌ Â. À., ØÓÂÀËÎÂÀ Í. Ñ. äèìûå âíóòðèêëåòî÷íûå ïðîöåññû, òàê è îáåñïå÷è- âàòü ñóùåñòâîâàíèå âñåãî îðãàíèçìà. Äëÿ êëåòêè – ýòî óâåëè÷åíèå ïðîäóêöèè ÀÒÔ çà ñ÷åò ãëèêîëèçà, «âêëþ÷åíèå» àíòèàïîïòè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ è ïå- ðåâîä âñåõ ñèñòåì íà ñíèæåíèå óðîâíÿ ïîòðåáëåíèÿ êèñëîðîäà. Ê òàêèì ñîáûòèÿì êëåòêà õîðîøî ïðèñïîñîáëå- íà. Äëÿ ïåðåæèâàíèÿ ãèïîêñèè ó íåå èìååòñÿ è äàò- ÷èê, è âêëþ÷àåìûå èì ìåõàíèçìû. Èíà÷å ïðîèñõî- äèò ïðè ñèòóàöèÿõ, îòñóòñòâóþùèõ â ïðèðîäå, íî ñîçäàþùèõñÿ èñêóññòâåííî – ïðè èçúÿòèè êëåòêè èç îðãàíèçìà è âûðàùèâàíèè åå â ïèòàòåëüíîé ñðå- äå. Îáùåïðèíÿòûé äëÿ ýòîãî ãàçîâûé ñîñòàâ – îáû÷- íûé âîçäóõ (èíîãäà åùå è ñïåöèàëüíî î÷èùåííûé) ñ äîáàâëåíèåì 5 % ÑÎ2. Ýòî ëèøü íåçíà÷èòåëüíî ñíèæàåò êîíöåíòðàöèþ êèñëîðîäà – â òàêîé ãàçî- âîé ñìåñè åãî áóäåò íå 21, à 19,95 %. Íî â îðãàíèçìå (êàê óêàçàíî âûøå) èìååòñÿ âåñüìà êðóòîé ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèé ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà, è âîêðóã êëåòîê åãî ñîäåðæàíèå íèçêîå. Èíòåðåñíî ñðàâíèòü ýòè âåëè÷èíû äëÿ êëåòîê â îðãàíèçìå è êóëüòóðå. Äëÿ êëåòîê â îðãàíèçìå êîí- öåíòðàöèÿ ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà â îêðóæàþùåé ìåæêëåòî÷íîé æèäêîñòè ñîñòàâëÿåò � 1–2 %. Çäåñü íåîáõîäèìî óòî÷íåíèå. Îöåíêà (íåïîñðåäñòâåííàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ, à íå ðàñ÷åòíàÿ) äëÿ òêàíåé ìå- òîäè÷åñêè î÷åíü òðóäíîâûïîëíèìà. È â òåõ ñëó÷à- ÿõ, êîãäà åå îñóùåñòâëÿþò, êàê ïðàâèëî, èçìåðÿþò «â òêàíè», ò. å. â ìàññå òêàíè áåç òîíêîé ëîêàëèçà- öèè. À âñÿ òêàíü ïðîíèçàíà êàïèëëÿðàìè. Ïîýòîìó âåëè÷èíû, ïîëó÷àåìûå áåç ó÷åòà íåïîñðåäñòâåí- íîé òî÷êè èçìåðåíèÿ, áóäóò ñðåäíèìè: è ìåæäó òåì, ÷òî â êàïèëëÿðàõ, è ïî÷òè íóëåì íà ðàâíîóäà- ëåííîì ïðîñòðàíñòâå ìåæäó íèìè. Êëåòêè æå ïî- òðåáëÿþò â òêàíè êèñëîðîä íå «â ñðåäíåì», à â ñî- âåðøåííî êîíêðåòíîì ñâîåì îêðóæåíèè. Ïîýòîìó çíà÷åíèÿ äëÿ îöåíêè êîíöåíòðàöèé êèñëîðîäà â îêðóæåíèè êëåòîê â òêàíè íàäî ñîîòíîñèòü ñ àäåê- âàòíûìè èçìåðåíèÿìè. Íî è ýòî òîëüêî ÷àñòü ïðî- áëåìû îöåíêè êîíöåíòðàöèé êñèñëîðîäà, îêðóæà- þùèõ êëåòêè. Òî÷íûå âåëè÷èíû îïðåäåëèòü íåâîç- ìîæíî, òàê êàê ìåæäó êàïèëëÿðàìè â ñëîÿõ êëåòîê ãðàäèåíò âîîáùå ìîæåò äîõîäèòü äî íóëÿ (÷åãî, ñêîðåå âñåãî, â ðåàëüíîñòè íå áûâàåò – êëåòêè â òà- êèõ óñëîâèÿõ íå æèâóò, à «íóëü» ÿâëÿåòñÿ óæå âåëè- ÷èíîé ðàñ÷åòíîé).  ðàçíûõ òêàíÿõ – ñâîÿ íîðìà. Ôèçèîëîãè÷åñêèå óñëîâèÿ è àêòèâíîñòü ìåòàáîëèç- ìà òîæå áóäóò âëèÿòü íà ïîãëîùåíèå (è êàê ñëåä- ñòâèå – îêîëîêëåòî÷íîå ñîäåðæàíèå) êèñëîðîäà. Ïîýòîìó ïðèíöèïèàëåí äèàïàçîí «íîðìû». Äëÿ êëåòîê â îðãàíèçìå – ýòî áóäóò äåñÿòûå ïðîöåíòà. Èíîå äåëî èñêóññòâåííûå óñëîâèÿ. Êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà âîêðóã êëåòîê â êóëüòóðå áóäåò çàâèñåòü îò êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà â ãàçîâîé ôàçå óñòðî- éñòâà, â êîòîðîì îíè âûðàùèâàþòñÿ. Ðåçóëüòàòû ïðÿìûõ èçìåðåíèé ýòîãî ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå. È ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî ïðè ñòàíäàðòíîì êóëüòèâè- ðîâàíèè (ÑÎ2-èíêóáàòîð) êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà âîêðóã êëåòîê âî ìíîãî ðàç âûøå, ÷åì âîêðóã êëå- òîê â îðãàíèçìå. À ðåãóëÿöèè ñèñòåì îòâåòà íà ïî- âûøåííîå ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà â êëåòêàõ íåò.  ïðèðîäå òàêîãî íå áûâàåò, îðãàíèçì ñ ïîäîáíûì íèêîãäà íå ñòàëêèâàëñÿ, è ñîçäàâàòü ìîëåêóëÿðíóþ àäàïòàöèþ ê òîìó, ÷åãî íåò, ýâîëþöèîííî íå ðåàëè- çóåìî. È â ëèòåðàòóðå óæå íåñêîëüêî ëåò ïîäíèìà- åòñÿ âîïðîñ îá èçìåíåíèè òåðìèíîëîãèè, êîòîðàÿ ñòàëà äåçèíôîðìèðóþùåé. Ïðåäëàãàåòñÿ äëÿ êëå- òîê êàê â êóëüòóðå, òàê è â îðãàíèçìå òå êîíöåíòðà- öèè êèñëîðîäà, êîòîðûå èõ îáû÷íî îêðóæàþò â òêà- íè, íàçûâàòü íå ãèïîêñèåé, à ôèçèîëîãè÷åñêèìè. È èñïîëüçîâàòü ýòî ïðè àïïàðàòíîì âûðàùèâàíèè êëåòîê â êóëüòóðå [41]. Íî ïðîáëåìà «íà÷àëà», äàò÷èêà, ñåíñîðà âûõî- äèò äàëåêî çà ðàìêè òîëüêî êóëüòèâèðîâàíèÿ. Èíòåðåñíî ðàññìîòðåòü âîçìîæíîå ìåñòî äàò- ÷èêà (ñåíñîðà) êàê íåêîåãî íà÷àëà «òî÷êè îòñ÷åòà» â êîíöåïöèè ñîçäàíèÿ ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ. Ïðåäñòàâèì ñåáå íåêóþ «àáñòðàêòíî-ïðèíöèïèàëü- íî-îáîáùåííóþ» ñèòóàöèþ. Íà÷àë íåïðàâèëüíî ðàáîòàòü ÑÎ2-èíêóáàòîð – îáû÷íîå 5 %-å ñîäåðæà- íèå óãëåêèñëîãî ãàçà â íåì âîçðîñëî äî 10 %. Íà÷à- ëîñü çàêèñëåíèå ñðåä, ïåðåñòàëè ðàñòè êëåòêè, à òå, êîòîðûå ðîñëè, ñòàëè «íå òàêèìè» è ò. ä. Ïðèñòóïè- 437 ÏÐÎÁËÅÌÀ «ÍÀ×ÀËÀ» – ÔÎÐÌÓËÈÐÎÂÊÀ È ÏÎÏÛÒÊÀ ÀÍÀËÈÇÀ Àòìîñôåðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ, % Îêîëîêëåòî÷íàÿ êîíöåíòðàöèÿ, %* 20,9 15,1 ± 0,281 2 0,23 ± 0,008 1 0,14 ± 0,011 Ðåçóëüòàòû 16 íåçàâèñèìûõ èçìåðåíèé [40]. Êîððåëÿöèÿ ìåæäó êîíöåíòðàöèåé êèñëîðîäà â àòìîñôåðå è åãî äàâëåíèåì â îêîëîêëåòî÷íîì ïðîñòðàíñòâå ëè ê «ëå÷åíèþ» ÑÎ2-èíêóáàòîðà. Ïî îäíîé «òåõíî- ëîãèè ëå÷åíèÿ» íà÷àëè ïåðåêðûâàòü ðåäóêòîð íà áàëëîíå, ÷òîáû ñíèçèòü â êîíå÷íîì èòîãå â èíêóáà- òîðå ñîäåðæàíèå óãëåêèñëîòû. Ïî äðóãîé – ñòàëè ïåðåæèìàòü ïîäàþùèå ÑÎ2-øëàíãè, âñòàâëÿòü áî- ëåå óçêèå òðóáêè, ñíèæàòü (èëè ïîâûøàòü) ïîäà÷ó ýëåêòðè÷åñòâà íà êëàïàíû äîçàòîðà è âñå òàêîå ïðî- ÷åå. Íî äàò÷èê ïîäàåò ñèãíàë (èñõîäÿ èç ñâîåé ñáè- òîé íàñòðîéêè) íà ïîääåðæàíèå 10 %. È âñÿ ñèñòå- ìà ðåãóëÿöèè â ñòðîãîì ñîîòâåòñòâèè ñ ñèãíàëîì îò äàò÷èêà äàåò êîìàíäû (à èñïîëíèòåëüíûå ìåõàíèç- ìû èõ âûïîëíÿþò) íà ïîâûøåíèå êîíöåíòðàöèè äî íåíóæíûõ, íî «âûñòàâëåííûõ» â ðåçóëüòàòå íåèñ- ïðàâíîñòè äàò÷èêà 10 %. È, â êîíöå êîíöîâ, âñå çà- êîí÷èòñÿ ïîëîìêîé ïðèáîðà. À íàäî (÷òî ïðè íà- ñòðîéêå ïðèáîðà è äåëàþò) îòðåãóëèðîâàòü äàò÷èê ÑÎ2. Èíêóáàòîð, êîíå÷íî æå, íå ÷åëîâåê. Íî îáùèå ïðèíöèïû óïðàâëåíèÿ, ðåãóëÿöèè, îáðàòíûõ ñâÿçåé – óíèâåðñàëüíûå, äåéñòâóþùèå âî âñåì ìèðîçäàíèè. Èõ ýêñòðàïîëèðóþò (ñ ó÷åòîì ðåàëüíîãî îáúåêòà) íà âñå è íà âñåõ. Õîðîøî áû òàêîå ó÷èòûâàòü è ïðè ñîçäàíèè ëå- êàðñòâ. Ïîêà æå ëåêàðñòâà äåéñòâóþò íå íà äàò÷èê, à íà ïðîìåæóòî÷íûå ñèñòåìû. Äà è äàò÷èêè – ìîëå- êóëÿðíûå ñåíñîðû è ïåðâûå (åùå äî ðàçâåòâëåíèé) ñèãíàëüíûå ýòàïû äëÿ ñèñòåì êëåòêè îðãàíèçìà – íåèçâåñòíû (è íå èçó÷åíû), çà ðåä÷àéøèìè èñêëþ- ÷åíèÿìè. À íàäî áû íà÷èíàòü ñ íèõ. Ñ òàêîé ïîñòà- íîâêîé ïðîáëåìû ïîäõîäà ê ðàçðàáîòêå ëåêàðñò- âåííûõ ñðåäñòâ ìîæíî íå ñîãëàøàòüñÿ, âîîáùå «îò- ìàõíóòüñÿ» îò íåå, íî êîíöåïòóàëüíî îíà áîëåå «òàðãåòíà», áîëåå ïðèöåëüíà è óçêîíàïðàâëåííà, ÷åì èäåÿ áëîêèðîâàíèÿ àêòèâíûõ öåíòðîâ ôåðìåí- òîâ èëè ôóíêöèîíàëüíûõ ó÷àñòêîâ ïðîìåæóòî÷- íûõ èëè êëþ÷åâûõ ìàêðîìîëåêóë (â êëþ÷åâûõ òî÷- êàõ) êàêîãî-òî ñèãíàëüíîãî ïóòè (èëè òî÷êàõ ïåðå- ñå÷åíèÿ ñèãíàëüíûõ ïóòåé). Èõ ìîæíî êàê óãîäíî ìåíÿòü. Íî äàò÷èê, åñëè îí ñáèò, áóäåò âûäàâàòü êî- ìàíäû íà ïîääåðæàíèå ïàòîëîãèè. È ñèñòåìû îðãà- íèçìà áóäóò ïåðåñòðàèâàòüñÿ íà åå, ïàòîëîãèè, ñî- õðàíåíèå, ïîääåðæàíèå. Ïðîáëåìà «äàò÷èêà» â ðå- ãóëÿöèè êëåòî÷íûõ ïðîöåññîâ òàê æå êðèòè÷íà, êàê è öåíòðàëüíûå òî÷êè ñèãíàëüíûõ ïóòåé.  öåíò- ðàëüíûõ òî÷êàõ ìíîãîå ïåðåñåêàåòñÿ. À ñ äàò÷èêîâ ìíîãîå íà÷èíàåòñÿ. Èõ ïîèñê è àíàëèç íåîáõîäè- ìû.  êîíöå êîíöîâ, âñå íà÷èíàåòñÿ ñ «íà÷àëà». Ï ð è ë î æ å í è å ARNT – aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator, äðó- ãîå íàçâàíèå HIF-�; bHLH – basic-helix-loop-helix – ñòðóêòóðíûé ìîòèâ áåë- êîâ, õàðàêòåðèçóåò ñåìåéñòâî òðàíñêðèïöèîííûõ ôàêòîðîâ; bHLH-PAS – äîìåíû HIF-� è HIF-�, íåîáõîäèìûå äëÿ äè- ìåðèçàöèè ñóáúåäèíèö HIF; ÑÂÐ è ð300 – êîàêòèâàòîðû HIF, íåîáõîäèìûå äëÿ òðàíñ- êðèïöèè ãåíîâ-ìèøåíåé; C-ODD – C-òåðìèíàëüíûé ÷óâñòâèòåëüíûé ê êèñëîðîäó äîìåí HIF-�; ñîäåðæèò êîíñåðâàòèâíóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü Leu- Xaa-Xaa-Leu-Ala-Pro (LXXLAP-ìîòèâ), êîòîðàÿ âêëþ÷à- åò ïðîëèíû, ãèäðîêñèëèðóþùèåñÿ PHD; C-TAD – C-òåðìèíàëüíûé äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-1� è HIF-2�, ïðèâëåêàåò êîàêòèâàòîðû ÑÂÐ è ð300, ÷òî íåîáõîäè- ìî äëÿ èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè äèìåðîì HIF; FIH – ôàêòîð, èíãèáèðóþùèé HIF, ïðîëèëãèäðîêñèëàçà, ãèäðîêñèëèðóåò àñïàðàãèíîâûé êîíñåðâàòèâíûé îñòàòîê â CTAD, ÷òî ïðåïÿòñòâóåò ñâÿçûâàíèþ äèìåðà HIF1 ñ êîàêòèâà- òîðàìè ð300 è ÑÂÐ è èíäóöèðóåìóþ èìè òðàíñêðèïöèþ; HIF – ôàêòîð, èíäóöèðóåìûé ãèïîêñèåé. Òðàíñêðèïöèîí- íûé ôàêòîð ðÿäà ãåíîâ, ýêñïðåññèÿ êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ îòâåòîì íà ñíèæåíèè êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà â îêðóæåíèè êëåòêè. Ãåòåðîäèìåð, ñîñòîèò èç ñóáúåäèíèö: HIF-� è HIF-�. HIF-� – �-ñóáúåäèíèöà ôàêòîðà, èíäóöèðóåìîãî ãèïîêñè- åé. Ñóùåñòâóåò â âèäå èçîôîðì. Ïîñòîÿííî ýêñïðåññèðóåòñÿ â êëåòêå.  óñëîâèÿõ íîðìîêñèè ãèäðîêñèëèðóåòñÿ ôåðìåíòîì PHD, âñëåäñòâèå ÷åãî ðàçðóøàåòñÿ â ïðîòåîñîìàõ. Ïðè ãèïîê- ñèè ñòàáèëèçèðóåòñÿ, òðàíñïîðòèðóåòñÿ â ÿäðî è ñîåäèíÿåòñÿ ñ HIF-�, ôîðìèðóÿ ãåòåðîäèìåð, ðàáîòàþùèé êàê òðàíñêðèïöè- îííûé ôàêòîð. HIF-� – �-ñóáúåäèíèöà ôàêòîðà, èíäóöèðóåìîãî ãèïîêñè- åé. HIF-� ïîñòîÿííî ýêñïðåññèðóåòñÿ â óñëîâèÿõ íîðìîêñèè, îïðåäåëÿåòñÿ â ÿäðå. Ñóùåñòâóåò â âèäå èçîôîðì. Ïðè ãèïîê- ñèè ñîåäèíÿåòñÿ ñ HIF-�, ôîðìèðóÿ äèìåð, ðàáîòàþùèé êàê òðàíñêðèïöèîííûé ôàêòîð. HRE – ýëåìåíòû, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ãèïîêñèè; ïîñëåäîâà- òåëüíîñòü â ïðîìîòîðíûõ ó÷àñòêàõ ãåíîâ. Óçíàþòñÿ ãåòåðîäè- ìåðîì HIF; IPAS – èíãèáèòîðíûé áåëîê ñ PAS-äîìåíîì. Ïðîäóêò àëü- òåðíàòèâíîãî ñïëàéñèíãà ãåíà, êîäèðóþùåãî HIF-3�, èíãèáè- ðóåò òðàíñêðèïöèþ ãåíîâ-ìèøåíåé, «îòáèðàÿ» HIF-1� îò HIF- 1� (èëè ïðåäîòâðàùàÿ ñâÿçûâàíèå ñ ÄÍÊ); MYND – áåëêîâûé äîìåí «öèíêîâûé ïàëåö». Âñòðå÷àåòñÿ âî ìíîãèõ ãðóïïàõ áåëêîâ, îáíàðóæåí ó äðîææåé, äðîçîôèëû è ìëåêîïèòàþùèõ. N-ODD – N-òåðìèíàëüíûé ÷óâñòâèòåëüíûé ê êèñëîðîäó äîìåí HIF-�, ñîäåðæèò êîíñåðâàòèâíóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü 438 ÊÎÐÄÞÌ Â. À., ØÓÂÀËÎÂÀ Í. Ñ. Leu- Xaa-Xaa-Leu-Ala-Pro (LXXLAP-ìîòèâ), êîòîðàÿ âêëþ÷à- åò ïðîëèíû, ãèäðîêñèëèðóþùèåñÿ PHD; N-TAD – N-òåðìèíàëüíûé äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-1� è HIF-2�, ïðèâëåêàåò êîàêòèâàòîðû ÑÂÐ è ð300, ÷òî íåîáõîäè- ìî äëÿ èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè ãåòåðîäèìåðîì HIF; PAS – per-ARNT-Sim – áåëêîâûé äîìåí, øèðîêî ðàñïðîñò- ðàíåí êàê êîìïîíåíò ñèãíàëüíûõ áåëêîâ. Îïîñðåäóåò êîíòàê- òû ìåæäó áåëêàìè. Ïðèñóòñòâóåò ó ïðî- è ýóêàðèîòîâ; PHD – «ïðîëèëãèäðîêñèëàçíûå äîìåíû», êèñëîðîä-÷óâñò- âèòåëüíûé áåëîê êàñêàäà HIF. Îòíîñèòñÿ ê ñåìåéñòâó 2-îêñî- ãëóòàðàò-çàâèñèìûõ ãèäðîêñèëàç, ãèäðîêñèëèðóåò HIF-1�. Ðå- àêöèÿ ãèäðîêñèëèðîâàíèÿ çàâèñèò îò äîñòóïíîñòè êèñëîðîäà, æåëåçà, 2-îêñîãëóòàðàòà. Ýòî äåëàåò ðåàêöèþ, îñóùåñòâëÿþ- ùóþ PHD, âîñïðèèì÷èâîé ê êîëåáàíèÿì êîíöåíòðàöèé ýòèõ âåùåñòâ â öèòîïëàçìå è «îïðåäåëÿåò ãèïîêñè÷åñêèå óñëîâèÿ». Ñóùåñòâóåò â âèäå èçîôîðì; pVHL – áåëîê «ôîí Ãèïïåëü-Ëèíäàó», ñóïðåññîð îïóõî- ëåé (von Hippel-Lindau tumour suppressor protein). Êîìïîíåíò óáèêâèòèíëèãàçíîãî êîìïëåêñà ÅÇ, óçíàåò ãèäðîêñèëèðîâàí- íûå ïðîëèíîâûå îñòàòêè â ODD HIF-�. TAD – äîìåí òðàíñàêòèâàöèè HIF-�; ÏÄÊ – ïàðöèàëüíîå äàâëåíèå êèñëîðîäà (â äàííîé ðàáîòå – â ïëàçìå êðîâè è òêàíåâîé æèäêîñòè). Êàæäîìó çíà÷åíèþ ñî- äåðæàíèÿ ãàçà â æèäêîñòè ñîîòâåòñòâóåò îïðåäåëåííîå çíà÷å- íèå åãî ïàðöèàëüíîãî äàâëåíèÿ íàä æèäêîñòüþ, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ðàñòâîðåíèå. Íàïðèìåð, åñëè ïàðöèàëüíîå äàâëå- íèå êèñëîðîäà â ïëàçìå ðàâíî 90 ìì ðò. ñò., ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â ïëàçìå â ðàñòâîðåííîì ñîñòîÿíèè ñîäåðæèòñÿ ñòîëüêî êèñëî- ðîäà, ñêîëüêî åãî ìîãëî ðàñòâîðèòüñÿ, åñëè áû ïëàçìà íàõîäè- ëàñü â êîíòàêòå ñ âîçäóõîì, â êîòîðîì ïàðöèàëüíîå äàâëåíèå êèñëîðîäà ñîñòàâëÿåò 90 ìì ðò. ñò.; ÐÔÊ – ðåàêòèâíûå ôîðìû êèñëîðîäà, ñâîáîäíûå ðàäèêà- ëû, èîíû êèñëîðîäà, ïåðåêèñè. Âûñîêîðåàêòèâíûå ìåòàáîëè- òû êèñëîðîäà, âîçíèêàþò ïðè ôóíêöèîíèðîâàíèè ÝÒÖ è íåêî- òîðûõ äðóãèõ ïðîöåññàõ â êëåòêå. V. A. Kordium 1 , N. S. Shuvalova 2 The concept of «origin» – problem definition and attempt of analysis 1 Institute of Molecular Biology and Genetics, NAS of Ukaine 150, Akademika Zabolotnogo Str., Kyiv, Ukraine, 03680 2 State Institute of Genetic and Regenerative Medicine, NAMS of Ukraine 67, Vyshgorodska Str., Kyiv, Ukraine, 04114 Summary The present article analyzes the problem of «origin»by the example of respiration. The «origin» implies the system of molecular sensor and affecting signal, which start the chain (cascade) of molecular conver- sions, leading to the phenotypic changes. As «origin» the most studied elements of the cascade are chosen: molecular oxygen, PHD and HIF protein families and molecules interacting directly with them. The al- ternative and additional systems are also considered. The important point of the whole regulation is the absence of signaling systems for in- creasing molecular oxygen concentration (above necessary, i. e. hy- peroxia) in the cell. Keywords: PHD and HIF protein, signaling systems, molecular oxygen. Â. À. Êîðäþì, Í. Ñ. Øóâàëîâà Ïðîáëåìà «ïî÷àòêó» – ôîðìóëþâàííÿ ³ ñïðîáà àíàë³çó Ðåçþìå Íà ïðèêëàä³ äèõàííÿ ñôîðìóëüîâàíî ³ ïðîàíàë³çîâàíî ïðîáëåìó «ïî÷àòêó». Ï³ä «ïî÷àòêîì» ìàºòüñÿ íà óâàç³ ñèñòåìà ìîëåêó- ëÿðíîãî äàò÷èêà òà ïîäàâàííÿ íà íüîãî ìîëåêóëÿðíîãî ñèãíàëó, ç ÿêèõ çàïóñêàºòüñÿ ïîñë³äîâíèé êàñêàä ìîëåêóëÿðíèõ ïåðåòâî- ðåíü, ùî â ê³íöåâîìó ï³äñóìêó ïðèçâîäèòü äî çì³íè ôåíîòèïó. Íà ðîëü «ïî÷àòêó» îáðàíî íàéâèâ÷åí³ø³ (ÿê äàò÷èêè) ïåðø³ ó÷àñíè- êè ïîä³é – ìîëåêóëÿðíèé êèñåíü, ðîäèíè á³ëê³â PHD ³ HIF òà ìîëå- êóëè, ÿê³ áåçïîñåðåäíüî ç íèìè âçàºìîä³þòü. Îáãîâîðåíî òàêîæ íàÿâí³ñòü äîäàòêîâèõ ³ àëüòåðíàòèâíèõ ñèñòåì. ²ñòîòíèì ìî- ìåíòîì óñ³º¿ ðåãóëÿö³¿ º â³äñóòí³ñòü ñèñòåì ñèãíàë³íãó íà çðî- ñòàííÿ (âèùå íåîáõ³äíî¿, òîáòî ã³ïåðîêñ³þ) êîíöåíòðàö³¿ ìîëå- êóëÿðíîãî êèñíþ â êë³òèí³. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: á³ëêè PHD ³ HIF, ñèñòåìè ñèãíàë³íãó, ìîëåêó- ëÿðíèé êèñåíü. REFERENCES 1. Gibson D. G., Glass J . I., Lartigue C., Noskov V. N., Chuang R. Y., Algire M. A., Benders G. A., Montague M. G., Ma L., Moodie M. M., Merryman C., Vashee S., Krishnakumar R., Assad-Gar- cia N., Andrews-Pfannkoch C., Denisova E. A., Young L., Qi Z. Q., Segall-Shapiro T. H., Calvey C. H., Parmar P. P., Hutchison C. A. 3rd, Smith H. O., Venter J. C. Creation of a bacterial cell con trolled by a chemically synthesized genome // Science.– 2010.– 329, N 5987.–P. 52–56. 2. Brahimi-Horn M. C., Pouyssegur J. Oxygen, a source of life and stress // FEBS Letters.–2007.–581, N 19.–P. 3582–3591. 3. Braun R. D., Lanzen J. L., Snyder S. A., Dewhirst M. W. Compa- rison of tumor and normal tissue oxygen tension measurements using OxyLite or microelectrodes in rodents // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.–2001.–280, N 6.–H2533–2544. 4. Erecinska M., Silver I. A. Tissue oxygen tension and brain sensi- tivity to hypoxia // Respir. Physiol.–2001.–128, N 3.–P. 263–276. 5. Siddiq A., Aminova L. R., Ratan R. R. Hypoxia inducible factor prolyl 4-hydroxylase enzymes: center stage in the battle against hypoxia, metabolic compromise and oxidative stress // Neuro- chem Res.–2007.–32, N 4–5.–P. 931–946. 6. McDonough M. A., Li V., Flashman E., Chowdhury R., Mohr C., Lienard B. M., Zondlo J., Oldham N. J., Clifton I. J., Lewis J., McNeill L. A.,Kurzeja R. J., Hewitson K. S., Yang E., Jordan S., Syed R. S., Schofield C. J. Cellular oxygen sensing: Crystal struc- ture of hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase (PHD2) // Proc. Natl Acad. Sci. USA.–2006.–103, N 26.–P. 9814–9819. 7. Choi K., Lee T., Lee N., Kim J. H., Yang E. G., Yoon J. M., Kim J. H., Lee T. G., Park H. Inhibition of the catalytic activity of hypo- xia-inducible factor-1�-prolyl-hydroxylase 2 by a MYND-type zinc finger // Mol. Pharmacol.–2005.–68, N 68.–P. 1803–1809. 8. Metzen E. Enzyme substrate recognition in oxygen sensing: how the HIF trap snaps // Biochem. J.–2007.–408, N 2.–P. e5–6. 439 ÏÐÎÁËÅÌÀ «ÍÀ×ÀËÀ» – ÔÎÐÌÓËÈÐÎÂÊÀ È ÏÎÏÛÒÊÀ ÀÍÀËÈÇÀ 9. Dalgard C. L., Lu H., Mohyeldin A., Verma A. Endogenous 2- oxoacids differentially regulate expression of oxygen sensors // Biochem. J.–2004.–380, Pt 2.–P. 419–424. 10. Schofield C. J., Ratcliffe P. J. Oxygen sensing by HIF hydroxy- lases // Nat. Rev. Mol. Cell Biol.–2004.–5, N 5.–P. 343–354. 11. Semenza G. L., Wang G. L. A nuclear factor induced by hypoxia via de novo protein synthesis binds to the human erythropoietin gene enhancer at a site required for transcriptional activation // Mol. Cell Biol.–1992.–12, N 12.–P. 5447–5454. 12. Shi Y. H., Fang W. G. Hypoxia-inducible factor-1 in tumour an- giogenesis // World J. Gastroenterol.–2004.–10, N 8.–P. 1082– 1087. 13. Semenza G. L. Oxygen homeostasis // Wiley Interdiscip. Rev. Syst. Biol. Med.–2010.–2, N 3.–P. 336–361. 14. Wang G. L., Jiang B. H., Rue E. A., Semenza G. L. Hypoxia in- ducible factor 1 is a basic-helix-loop-helix-PAS heterodimer re- gulated by cellular O2 tension // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.– 1995.–92, N 12.–P. 5510–5514. 15. Qutub A. A., Popel A. S. A computational model of intracellular oxygen sensing by hypoxia-inducible factor HIF1� // J. Cell Sci.–2006.–119, Pt.16.–P. 3467–3480. 16. Kaelin W. G. Jr., Ratcliffe P. J. Oxygen sensing by metazoans: the central role of the HIF hydroxylase pathway // Mol. Cell.– 2008.–30, N 4.–P. 393–402. 17. Rankin E. B., Rha J., Selak M. A., Unger T. L., Keith B., Liu Q., Haase V. H. Hypoxia-inducible factor 2 regulates hepatic lipid metabolism // Mol. Cell Biol.–2009.–29, N 16.–P. 4527–4538. 18. Zagorska A., Dulak J. HIF-1: the knowns and unknowns of hy- poxia sensing // Acta Biochim. Pol.–2004.–51, N 3.–P. 563–585. 19. Lisy K., Peet D. J. Turn me on: regulating HIF transcriptional activity // Cell Death Differ.–2008.–15, N 4.–P. 642–649. 20. Fulda S., Debatin K. M. HIF-1-regulated glucose metabolism: a key to apoptosis resistance? // Cell Cycle.–2007.–6, N 7.– P. 790–792. 21. Haddad J. J. Oxygen-sensing mechanisms and the regulation of redox-responsive transcription factors in development and pa- thophysiology // Respir. Res.–2002.–3.–P. 26. 22. Fong G. H., Takeda K. Role and regulation of prolyl hydroxy- lase domain proteins // Cell Death Differ.–2008.–15, N 4.– P. 635–641. 23. Metzen E., Berchner-Pfannschmidt U., Stengel P., Marxsen J. H., Stolze I., Klinger M., Huang W. Q., Wotzlaw C., Hellwig-Burgel T., Jelkmann W., Acker H., Fandrey J. Intracellular localisation of human HIF-1 alpha hydroxylases: implications for oxygen sensing // J. Cell. Sci.–2003.–116, Pt 7.–P. 1319–1326. 24. Hirsila M., Koivunen P., Gunzler V., Kivirikko K.I., Myllyharju J. Characterization of the human prolyl 4-hydroxylases that mo- dify the hypoxia-inducible factor // J. Biol. Chem.–2003.–278, N 33.–P. 30772–30780. 25. Metzen E., Stiehl D. P., Doege K., Marxsen J. H., Hellwig-Bur- gel T., Jelkmann W. Regulation of the prolyl hydroxylase do- main protein 2 (phd2/egln-1) gene: identification of a functional hypoxia-responsive element // Biochem J.–2005.–387, Pt. 3.– P. 711–717. 26. Berra E., Ginouves A., Pouyssegur J. The hypoxia-inducible- factor hydroxylases bring fresh air into hypoxia signalling // EMBO Rep.–2006.–7, N 1.–P. 41–45. 27. Cervera A. M., Apostolova N., Luna-Crespo F., Sanjuan-Pla A., Garcia-Bou R., McCreath K. J. An alternatively spliced trans- cript of the PHD3 gene retains prolyl hydroxylase activity // Cancer Lett.–2006.–233, N1.–P. 131–138. 28. Chan D. A., Sutphin P. D., Yen S. E., Giaccia A. J. Coordinate re- gulation of the oxygen-dependent degradation domains of hypo- xia-inducible factor 1 alpha // Mol. Cell Biol.–2005.–25, N 15.– P. 6415–6426. 29. Ke Q., Costa M. Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) // Mol. Pharmacol.–2006.–70, N 5.–P. 1469–1480. 30. Katschinski D. M. In vivo functions of the prolyl-4-hydroxylase domain oxygen sensors: direct route to the treatment of anaemia and the protection of ischaemic tissues // Acta Physiol. (Oxf.).– 2009.–195, N 4.–P. 407–414. 31. Soilleux E. J., Turley H., Tian Y. M., Pugh C. W., Gatter K. C., Harris A. L. Use of novel monoclonal antibodies to determine the expression and distribution of the hypoxia regulatory factors PHD-1, PHD-2, PHD-3 and FIH in normal and neoplastic hu- man tissues // Histopathology.–2005.–47, N 6.–P. 602–610. 32. Tian H., McKnight S. L.,Russell D. W. Endothelial PAS domain protein 1 (EPAS1), a transcription factor selectively expressed in endothelial cells // Genes Dev.–1997.–11, N 1.–P. 72–82. 33. Covello K. L., Kehler J., Yu H., Gordan J. D., Arsham A. M., Hu C. J., Labosky P. A., Simon M. C., Keith B. HIF-2� regulates Oct- 4: effects of hypoxia on stem cell function, embryonic develop- ment, and tumor growth // Genes Dev.–2006.–20, N 5–P. 557–570. 34. Okuyama H., Krishnamachary B., Zhou Y.F., Nagasawa H., Bosch-Marce M., Semenza G. L. Expression of vascular endo- thelial growth factor receptor 1 in bone marrow-derived me- senchymal cells is dependent on hypoxia-inducible factor 1 // J. Biol. Chem.–2006.–281, N 22.–P. 15554–15563. 35. Gu Y. Z., Moran S. M., Hogenesch J. B., Wartman L., Bradfield C. A. Molecular characterization and chromosomal localization of a third alpha-class hypoxia inducible factor subunit, HIF3 alpha // Gene Expr. 1998.–7, N 3.–P. 205–213. 36. Aragones J., Frais P., Baes M., Carmeliet P. Oxygen sensors at the crossroad of metabolism // Cell Metabolism.–2009.–9, N 1.– P. 11–22. 37. Koivunen P., Hirsila M., Gunzler V., Kivirikko K.I., Myllyharju J. Catalytic properties of the asparaginyl hydroxylase (FIH) in the oxygen sensing pathway are distinct from those of its prolyl 4-hydroxylases // J. Biol. Chem.–2004.–279, N 11.–P. 9899– 9904. 38. Acker H. The oxygen sensing signal cascade under the influence of reactive oxygen species // Philos Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci.–2005.–360, N 1464–P. 2201–2210. 39. Echevarria M., Munoz-Cabello A. M., Sanchez-Silva R., Toledo- Aral J. J., Lopez-Barneo J. Development of cytosolic hypoxia and HIF stabilization are facilitated by aquaporin 1 expression // J. Biol. Chem.–2007.–282, N 41.–P. 30207–30215. 40. Fink T., Abildtrup L., Fogd K., Abdallah B. M., Kassem M., Eb- besen P., Zachar V. Induction of adipocyte-like phenotype in hu- man mesenchymal stem cells by hypoxia // Stem Cells.–2004.– 22, N 7.–P. 1346–1355. 41. Haque N., Rahman M. T., Abu Kasim N. H., Alabsi A. M. Hypo- xic culture conditions as a solution for mesenchymal stem cell based regenerative therapy // Sci. World J.–2013.–2013.–P. 1–12. Received 02.01.13 440 ÊÎÐÄÞÌ Â. À., ØÓÂÀËÎÂÀ Í. Ñ.

Схожі ресурси