1.2 Ген MGP та його поліморфізм

 

 

Ген MGP у людини представлено однією копією, яка міститься в короткому плечі 12-ї хромосоми (12p12.3-13.1) [20]. У ньому закодовано 84 амінокислотні залишки зрілого білка і 19 залишків трансмембранного сигнального пептиду. Довжина гена – 3900 нуклеотидів, він складається з 4 екзонів, розділених трьома великими проміжними послідовностями (інтронами), на які припадає більш ніж 80% загальної довжини гена [20] (рис. 1). Кожна з трьох функціональних ділянок білка – трансмембранний сигнальний пептид, сайт розпізнавання γ-карбоксилази і домен, що містить залишки Gla, – кодується окремим екзоном гена MGP. Четвертий екзон кодує ділянку білка, що складається з 11 амінокислотних залишків (α-helical domain) і лежить між трансмембранним сигнальним пептидом та сайтом розпізнавання γ-карбоксилази. Функція цієї ділянки MGP поки що не відома. Подібна 4-екзонна організація характерна і для гена остеокальцину (BGP). Вона істотним чином відрізняється від 2-екзонної організації генів, які кодують відповідні ділянки в інших відомих сьогодні вітамін К-залежних білках. Аналіз промоторної частини гена MGP показав, що поряд з типовими TATA і CAT-боксами, вона містить регуляторні послідовності (putative regulatory sequences), гомологічні раніше ідентифікованим елементам, що відповідають на дію гормонів і транскрипційних факторів (hormone and transcription factor responsive elements). Зокрема, окреслено дві ділянки промотора, що містять можливі сайти зв’язування рецепторів ретиноєвої кислоти і вітаміну D [20].

Сьогодні описано понад 120 видів поліморфізму поодиноких нуклеотидів (SNP) у гені MGP людини. З них найкраще досліджено з огляду їхньої асоціації з різними хворобами три види: (1) T-138C (rs 1800802); (2) G-7A (rs 1800801); (3) Ala83Thr (rs 4236) (рис. 1).

 

Поліморфізм T-138C стосується промоторної частини гена – ділянки, яка утворює комплекси з ядерними білками і сприймає їх регуляторні впливи; G-7A локалізований у початковому відрізку промотора, з якого стартує власне процес транскрипції; Thr83Ala – у четвертому екзоні, що кодує Gla-місткий домен. Останній варіант SNP зумовлює заміну треоніну на аланін у передостанньому 83-у залишку молекули MGP. Питання про те, як різні види поліморфізму гена MGP впливають на його експресію і здатність сприймати різні регуляторні впливи, перебуває сьогодні у центрі уваги дослідників. Як один з підходів до його розв’язання використовують введення в культивовані клітини генетичних конструкцій, що містять "нормальний" і "патологічний" варіанти промотора MGP та ген люциферази (люциферазний тест). Перше таке дослідження було проведено Herrmann et al. [5]. Автори показали, що поліморфізм G-7A не впливає на промоторну активність гена MGP, тимчасом як активність промотора з мінорним алелем -138C (патологічний варіант), при порівнянні з -138T (нормальним варіантом), була менша на 20% у ГМК судин щура і на 50% у культивованих фібробластах людини.

Зовсім інші дані було отримано у дослідженні Farzaneh et al. [28]. Автори  встановили, що промотори з поліморфізмами G-7A і T-138C істотно змінюють транскрипційну активність гена MGP в судинних ГМК щурів in vitro. Так, варіант промотора з мінорним алелем -7A виявляв активність у 1,5 рази вищу, ніж -7G, а варіант -138C був у 4 рази активніший за -138T. Аналіз промотора гена MGP показав, що поліморфізм T-138C стосується ділянки, що є критичною для процесів транскрипції в судинних ГМК. Саме тут, у позиції між -142 і -136, розташований елемент, що може зв’язувати активаційний протеїн-1 (AP-1). Встановлено, що при поліморфізмі T-138C змінюється зв’язування цієї ділянки промотора з комплексом AP-1. Варіант промотора з алелем -138T добре зв’язує комплекси AP-1, до складу яких входять c-Jun, JunB, Fra-1 і Fra-2, і активується форболовими сполуками, тим часом здатність до зв’язування AP-1 і наступної активації у промотора з алелем -138C є дуже низькою [28]. Наведені вище дані підтверджуються роботою Kobayashi et al. [6], у якій встановлено, що варіант промотора -138T, на відміну від -138C, здатен утворювати комплекси з ядерними білками (AP-1). Проте, що стосується активності цих варіантів, то японські дослідники прийшли до зовсім інших, ніж Farzaneh et al., висновків: при введенні промоторів гена MGP в культивовані клітини раку молочної залози людини активність промотора з алелем -138T була набагато вищою, якщо порівнювати з алелем -138C.

Таким чином, неоднозначні дані щодо впливу різних видів поліморфізму гена MGP на його транскрипційну активність свідчать про складність проблеми і зумовлюють необхідність продовжувати дослідження в цьому напрямі.