Изменение экспрессии актин-связывающих белков в почке при дегидратации

Актин относится к основным структурным белкам эукариотов. В отличие от мышечного альфа-актина бета-актин экспрессируется во всех типах клеток. В немышечных клетках наблюдается постоянная реорганизация актинового цитоскелета. Фибриллярный актин, собранный из глобулярных мономеров, взаимодействует с актин-связывающими белками. Альфа-актинин формирует поперечные сшивки в актиновой фибриллярной сети, а также концентрируется в области фокальных контактов. Тропомиозин относится к регуляторным компонентам бета-актина и за счет продольной укладки молекулы в бороздку актинового микрофиламента стереохимически экранирует сайты других актин-связывающих белков. Важнейшей функцией актинового цитоскелета рассматривается участие в транспортировке везикул с аквапоринами второго типа в главных клетках эпителия собирательных трубок мозгового вещества почки. Вазопрессин стимулирует выход тетрамеров аквапоринов из цитоплазматических депо в апикальную плазматическую мембрану. Участие и роль отдельных белков цитоскелета в процессе встраивания аквапоринов и организации дополнительных пор для воды слабо изучено в молекулярной физиологии почки. Исследована реактивность белков актинового цитоскелета на осморегулирующее действие продолжительной гидратации и дегидратации у крыс в зависимости от наличия или отсутствия в геноме активно экспрессирующегося гена вазопрессина. Нами установлено, что эффективность концентрирующей системы почки, регулируемой вазопрессином, зависит от экспрессии актин-связывающих белков в мозговом веществе почки. На фоне стабильного уровня внутриклеточного бета-актина наблюдается изменение экспрессии альфа-актинина и тропомиозина. Дегидратация организма сопровождается существенным снижением альфа-актинина. В отсутствие вазопрессина снижение альфа-актинина имеет меньшую амплитуду. Наличие в геноме нормального гена вазопрессина, независимо от транзиторного уровня экспрессии и секреции гормона, является фактором более низкого тропомиозина в почке. Наиболее вероятным молекулярным механизмом изменения экспрессии генов альфа-актинина и тропомиозина может быть трансдукция V2-опосредованного гормонального сигнала вазопрессина на протеинкиназу А, фосфорилирование цАМФ-респонсивного транскрипционного фактора CREB и внутриядерное взаимодействие CREB с генными CRE-сайтами чувствительности к нему.

вазопрессин, почка, концентрирующая система, дегидратация, актиновый цитоскелет, вестерн-иммуноблоттинг, бета-актин, альфа-актинин, тропомиозин

1. Altarejos J., Montminy M. CREB and the CRTC co-activators: sensors for hormonal and metabolic signals. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2011;12(3):141-151. DOI 10.1038/nrm3072.

2. DiGiovanni S.R., Nielsen S., Christensen E.I., Knepper M.A. Regulation of collecting duct water channel expression by vasopressin in Brattleboro rat. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994;91(19):8984-8988.

3. Dominguez R., Holmes K.C. Actin structure and function. Annu. Rev. Biophys. 2011;40:169-186. DOI 10.1146/annurev-biophys-042910-155359.

4. Ginetsinski A.G., Vasilyeva V.F., Zaks M.G., Natochin J.V., Sokolova M.M. Methods of investigation of the osmoregulatory system in fish. Rukovodstvo po metodike issledovaniy fiziologii ryb [Handbook on Methods of Physiological Studies in Fish]. Moscow: AS USSR Publ., 1962;204-216. (in Russian)

5. Khegai I.I. Phenotypic expression of the mutant gene diabetes insipidus in rats and criteria of genotyping by phenotype. Russ. J. Genet. 2003;39(1):57-60.

6. Knepper M.A. Molecular physiology of urinary concentrating mechanism: regulation of aquaporin water channels by vasopressin. Am. J. Physiol. 1997;272(1):F3-F12.

7. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970;227(5259):680-685.

8. Mayr B., Montminy M. Transcriptional regulation by the phosphorylation-dependent factor CREB. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2001;2(8): 599-609. DOI 10.1038/35085068.

9. Ribeiro Ede.A., Pinotsis N., Ghisleni A., Salmazo A., Konarev P.V., Kostan J., Sjoblom B., Schreiner C., Polyansky A.A., Gkougkoulia E.A., Holt M.P., Aachmann F.L., Zagrovic B., Bordignon E., Pirker K.F., Svergun D.I., Gautel M., Djinovic-Carugo K. The structure and regulation of human muscle α-actinin. Cell. 2014;159(6):1447- 1460. DOI 10.1016/j.cell.2014.10.056.

10. Schmale H., Richter D. Single base deletion in the vasopressin gene is the cause of diabetes insipidus in Brattleboro rats. Nature. 1984; 308(5961):705-709.

11. Seret G., Cañas F., Pougnet-Di Costanzo L., Hanrotel-Saliou C., Jousse-Joulin S., Le Meur Y., Saraux A., Valeri A., Putterman C., Youinou P., Rojas-Villarraga A., Anaya J.M., Renaudineau Y. Antialpha-actinin antibodies are part of the anti-cell membrane antibody spectrum that characterize patients with lupus nephritis. J. Autoimmun. 2015;61(1):54-61. DOI 10.1016/j.jaut.2015.05.009.

12. Sjоblom B., Salmazo A., Djinovic-Carugo K. α-Actinin structure and regulation. Сell. Mol. Life Sci. 2008;65(17):2688-2701. DOI 10.1007/s00018-008-8080-8.

13. Smillie L.B. Tropomyosin. Ed. M. Barany. Biochemistry of Smooth Muscle Contraction. San Diego: Acad. Press, 1996;63-90.