2.2.2. Действие транскрипционных факторов семейства stat на клетку и транскрипционные мишени stat-белков

Выводы об общем значении данного STAT-белка для организма можно сделать на основании фенотипов мышей с нокаутом соответствующего гена (табл. 2). Нокауты по STAT2, STAT4, STAT6 подтверждают, что роль этих белков в основном сводится к передаче сигнала от IFNα/β, IL-12 и IL-4 соответственно. IL-12 и IL-4 активируют разные пути дифференцировки Т-хелперов. Интерфероны типа I (IFNα/β) синтезируются клетками при вирусной инфекции и способствуют активации системы противовирусной защиты, остановке клеточного цикла и повышению чувст-

STAT-белок	Основные цитокины, активирующие данный STAT	Активация факторами роста	Фенотип мыши, нокаутной по данному STAT-белку	Характерное влияние на клеточные процессы
STAT1	IFNα/β, IFNγ	+ (обычно при повышенной экспрессии рецепторов)	Ослаблен врожденный иммунитет из-за ослабленного ответа на IFNγ. Повышенный риск онкогенеза. Нарушение контроля роста.	Противовирусные ответы, стимуляция апоптоза, ингибирование пролиферации, дифференцировка, экспрессия MHC.
STAT 2	IFNα/β	-	Ослаблен врожденный иммунитет из-за ослабленного ответа на интерфероны.	Противовирусные ответы, стимуляция апоптоза, ингибирование пролиферации.
STAT3	IL-6, IL-11, IL-20, CNTF, онкостатин М, G‑CSF, LIF	+	Леталь, гибнут до гаструляции. В условных нокаутах – усиление или ослабление гибели клеток, нарушения иммунного ответа.	Супрессия апоптоза, стимуляция пролиферации, дифференцировка,
STAT 4	IL-12	-	Ослаблен клеточный иммунитет из-за отсутствия функции Т‑хелперов 1.	Дифференцировка Т‑хелперов в Т‑хелперы 1.
STAT 5A,5B	Пролактин, гормон роста, эритропоэтин, тромбопоэтин, IL‑2, IL‑3, IL‑5, IL‑7, IL‑9, IL‑15, GM‑CSF	+	5A – дефект развития молочной железы и лактации (пролактин). 5B – медленный рост организма (гормон роста). 5A+5B – как в каждом из нокаутов + снижение пролиферации Т-лимфоцитов	Дифференцировка, супрессия апоптоза, стимуляция пролиферации.
STAT 6	IL-4, IL-13	-	Ослаблен гуморальный и клеточный иммунитет из-за отсутствия функции Т‑хелперов 2.	Дифференцировка Т‑хелперов в Т‑хелперы 2.
Табл. 2. Транскрипционные факторы семейства STAT. Информация по Levy, Darnell, 2002; O’Shea et al., 2002; Gadina et al., 2003. CNTF – цилиарный нейротропный фактор, G‑CSF – колониестимулирующий фактор гранулоцитов, GM‑CSF – колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов.

вительности к апоптозу в рецептирующих клетках, а также активации клеток иммунной IRF9системы. От рецептора IFNα/β STAT2 передает сигнал в комплексе со STAT1 и IRF9 (так называемый комплекс ISGF-3) и связывается на ДНК не с последовательностями GAS, а с другими последовательностями – ISRE (Levy, Darnell, 2002).

Транскрипционные факторы STATl, STAT3 и STAT5 могут активироваться различными цитокинами, а также факторами роста. STATl, помимо его роли как партнера STAT2, обычно передает сигнал от IFNγ, а в некоторых случаях, чаще в опухолевых клетках – и от факторов роста. IFNγ продуцируется NK-клетками, Т-хелперами 1 и цитотоксическими Т-лимфоцитами подтипа TC1. Сигналом к его секреции является рецепция клетками продуцируемого макрофагами интерлейкина 12 или самого IFNγ, а также неспецифическая активация T-лимфоцитов. Биологические эффекты действия IFNγ разнообразны, хотя многие из них сводятся к стимуляции защиты от патогенных факторов. IFNγ способствует активации макрофагов (продукция интерлейкина 12, синтез оксида азота индуцибельной NO-синтазой (iNOS), индукция субъединицы gp91-phox НАДФН-оксидазы, секреция хемокинов). Опосредованно через интерлейкин 12 это обеспечивает дифференцировку Т-хелперов в сторону Т-хелперов 1 и, соответственно, стимулирует цитотоксические Т-лимфоциты. IFNγ способствует повышению уровня антиген-презентирующих рецепторов главного комплекса гистосовместимости (MHC) как типа I, так и типа II, причем MHCII под действием интерферона гамма начинает экспрессироваться не только в специализированных антиген-презентирующих клетках, а практически в любом типе клеток. IFNγ вызывает переключение классов иммуноглобулинов с образованием IgG2, регулирует продукцию компонентов системы комплемента, стимулирует метаболизм триптофана (Bach et al., 1997; Chawla-Sarkar et al., 2003; Maher et al., 2007).

Во многих случаях IFNγ способен ингибировать белковый синтез в клетке (при участии киназы PKR), останавливать клеточный цикл и стимулировать апоптоз (подробнее см. раздел 2.2.5). Вышеизложенные направления действия IFNγ обеспечивают его интегральное противоопухолевое и противовирусное влияние на организм. Кроме этого, IFNγ способен стимулировать прямые противовирусные пути в клетке, такие, как индукция протеинкиназы R (PKR), 2-5 олигоаденилатсинтаз OAS (приводящих далее к активации РНКазы L) и аденозиндеаминазы ADAR1. Все эти белки активируются вирусной двуцепочечной РНК и препятствуют размножению вирусов (Samuel, 2001). Из дополнительных эффектов IFNγ можно упомянуть стимуляцию дифференцировки клеток эпидермиса (кератиноцитов) в направлении образования роговых чешуек.

Большую часть биологических эффектов IFNγ связывают с передачей сигнала через STAT1. Так, в целом показана STAT1-зависимость для противовирусного ответа, индукции блоков клеточного цикла, стимуляции апоптоза, индукции интерферон-зависимых белков - MHCI и II, iNOS, PKR, OAS, а также антипролиферативных и проапоптотических p21^waf1, Fas, FasL, TRAIL. Основное действие STAT1 оказывает через индукцию транскрипционного фактора IRF-1, который далее активирует транскрипцию генов других белков. Результат нокаута гена STAT1 – потеря механизмов врожденного иммунитета – свидетельствует о том, что наиболее важные физиологические функции STAT1 связаны с передачей сигнала от интерферонов (Samuel, 2001; Levy, Darnell, 2002; Chawla-Sarkar et al., 2003; Maher et al., 2007).

Мыши с нокаутом STAT3 не доживают до гаструляции, что свидетельствует о важной роли STAT3 в раннем эмбриональном развитии. Действительно, особую значимость передачи сигнала через STAT3 подчеркивают работы на эмбриональных стволовых клетках мыши. Именно активация STAT3 в ответ на LIF обеспечивает поддержание плюрипотентности эмбриональных стволовых клеток. В данном случае основное действие STAT3 заключается в супрессии дифференцировки (Niwa et al., 1998). Интересно, что в эмбриональных стволовых клетках человека этот механизм не функционирует. По-видимому, функционирование LIF/STAT3 пути у мышей связано с наличием диапаузы и необходимостью на время приостанавливать развитие эмбриона, чего не наблюдается у человека (Nichols et al., 2001).

Невозможность получения мыши, нокаутной по STAT3, привела к необходимости создания условных нокаутов в определенных тканях и органах. Таким образом была показана физиологическая роль STAT3 в IL-6 зависимом выживании Т-лимфоцитов и экспрессии рецептора IL-2, в выживании нейронов, в миграции кератиноцитов, в торможении пролиферации гранулоцитов, в физиологическом апоптозе при инволюции молочной железы. Во многих нормальных и опухолевых клетках STAT3 передает сигнал к выживанию или пролиферации (см. раздел 2.2.5) (Bromberg, 2001; Levy, Darnell, 2002).

Для двух изоформ STAT5 показаны частично перекрывающиеся роли в передаче сигнала от пролактина (развитие молочных желез, экспрессия β-казеина), гормона роста (размер тела, включая половые различия), эритропоэтина (пролиферация предшественников эритроцитов), IL-2 (пролиферация Т-лимфоцитов) (Bromberg, 2001; Levy, Darnell, 2002).