Рецептор X печени ( LXR ) является членом семейства ядерных рецепторов факторов транскрипции и тесно связан с ядерными рецепторами, такими как PPAR , FXR и RXR . Рецепторы X печени (LXR) являются важными регуляторами гомеостаза холестерина , жирных кислот и глюкозы . Ранее LXR были классифицированы как сиротские ядерные рецепторы, однако после открытия эндогенных оксистеролов в качестве лигандов они были впоследствии десирфаннизированы.
Были идентифицированы две изоформы LXR, которые называются LXRα и LXRβ . Рецепторы X печени классифицируются в подсемейство 1 ( подобное рецептору тиреоидного гормона ) суперсемейства ядерных рецепторов и имеют номенклатурные символы ядерных рецепторов NR1H3 (LXRα) и NR1H2 (LXRβ) соответственно.
LXRα и LXRβ были открыты по отдельности в 1994-1995 годах. Изоформа LXRα была независимо идентифицирована двумя группами и первоначально названа RLD-1 [1] и LXR, [2], тогда как четыре группы идентифицировали изоформу LXRβ и назвали ее UR, [3] NER, [4] OR-1, [5] и RIP-15. [6] Ген человека LXRα расположен на хромосоме 11p 11.2, тогда как ген LXRβ расположен на хромосоме 19q 13.3.
Выражение
В то время как экспрессия LXRα и LXRβ в различных тканях перекрывается, картина распределения этих двух изоформ в тканях значительно различается. Экспрессия LXRα ограничена печенью , почками , кишечником , жировой тканью, макрофагами , легкими и селезенкой и является самой высокой в печени , отсюда и название печеночный рецептор X α (LXRα). LXRβ экспрессируется почти во всех тканях и органах , отсюда и раннее название UR (повсеместный рецептор). [7] Различная картина экспрессии предполагает, что LXRα и LXRβ играют разные роли в регуляции физиологической функции.
Структура
Кристаллическая структура человеческого печеночного X-рецептора β (LXRβ) образует гетеродимер со своим партнером ретиноидным X-рецептором α (RXRα) на его родственном элементе AGGTCA-прямом повторе, разнесенном на 4 нуклеотида, показывая расширенное X-образное расположение с ДНК- и лиганд-связывающими доменами, перекрещенными. Напротив, параллельное расположение доменов других NR связывает AGGTCA-прямой повтор, разнесенный на 1 нуклеотид. Ядро LXRβ связывает ДНК через канонические контакты и вспомогательные контакты ДНК, которые усиливают сродство к элементу ответа. [8]
Кристаллическая структура человеческого печеночного X-рецептора α (LXRα) также образует гетеродимер со своим партнером ретиноидным X-рецептором β (RXRβ). Гетеродимер LXRα-RXRβ (PDB 1UHL) связывает синтетический агонист LXR оксистерола T-0901317. Карман связывания лиганда в основном состоит из гидрофобных остатков. Наиболее критические остатки для кармана связывания включают E267, R305, H421 и W443. Карман связывания вмещает оксистеролы с молекулярными объемами до 400 Å3 , а T-0901317 легко позиционирует себя с молекулярным объемом 304 Å3 . H421 образует водородную связь с гидроксильной головной группой T-0901317, что снижает pKa боковой цепи имидазола H421. В результате боковая цепь имидазола электростатически взаимодействует с π-электронами боковой цепи индола W443, стабилизируя активную конформацию спиралей. [9]
Фенильная группа T-0901317 простирается в направлении β-слоя кармана связывания и частично занимает его. Незанятая часть содержит гидрофильные, полярные остатки E267 и R305. H421 и W443 закрепляют 22-, 24- или 27-гидроксильную группу оксистерола в кармане связывания посредством водородных связей и электростатических взаимодействий. Конформационная гибкость R305 позволяет ему связывать 3-гидроксильную группу и стабилизировать оксистерол. [9]
Активация/лиганды
LXRα и LXRβ образуют гетеродимеры с обязательным партнером рецептором ретиноида X ( RXR ), который активируется 9-цис-13,14-дигидроретиноевой кислотой. [10] Гетеродимер LXR/RXR может быть активирован либо агонистом LXR (оксистеролами), либо агонистом RXR (9-цис-13,14-дигидроретиноевой кислотой). Оксистеролы, кислородсодержащие производные холестерина , такие как 22(R)-гидроксихолестерин , 24(S)-гидроксихолестерин, 27-гидроксихолестерин и холестеновая кислота, являются естественными лигандами для LXR. [11] [12] [13] [14] После активации LXR связывается с элементом ответа LXR (LXRE), обычно вариантом идеализированной последовательности AGGTCAN4AGGTCA, в промоторах целевых генов LXR . Были разработаны некоторые синтетические агонисты LXR, включая нестероидные агонисты LXR T0901317 [15] и GW3965.
Гексациклические ароматические кетоны, (-)антрабензоксоцинон и (-)бисхлорантрабензоксоцинон ((-)-BABX), полученные из Streptomyces sp., имеют микромолярное сродство к LXR-α. [16]
LXR-623 (WAY 252623) CAS: [875787-07-8].
Целевые гены
Гетеродимеры ядерных рецепторов LXR-RXR функционируют как транскрипционные регуляторы генов, участвующих в метаболизме липидов, гомеостазе липидов и воспалении. [9] Целевые гены LXR участвуют в регуляции холестерина и метаболизма липидов , [17] включая:
Лечение агонистами LXR (гипохоламидом, T0901317, GW3965 или N,N-диметил-3бета-гидрокси-холенамидом (DMHCA)) снижает уровень холестерина в сыворотке и печени и подавляет развитие атеросклероза в моделях заболеваний у мышей. [24] [25] [26] [27] Синтетический агонист LXR GW3965 улучшает толерантность к глюкозе в модели ожирения , вызванного диетой , и резистентности к инсулину у мышей , регулируя гены, участвующие в метаболизме глюкозы в печени и жировой ткани. [28] GW3965 подавляет экспрессию воспалительных медиаторов в культивируемых макрофагах и воспаление у мышей. [29]
Аберрантная сигнализация LXR в макрофагах из-за окисленного холестерина 7-кетохолестерин способствует воспалению, которое приводит к атеросклерозу . [30] По этой причине 7-кетохолестерин является терапевтической мишенью для профилактики и лечения атеросклероза. [30]
Когда липогенез увеличивается за счет фармакологической активации рецептора X печени, продукция печеночных ЛПОНП увеличивается в 2,5 раза, и печень производит крупные частицы ЛПОНП, богатые ТГ. Глюкоза вызывает экспрессию целевых генов LXR, участвующих в гомеостазе холестерина, таких как ABCA1 , который дефектен при болезни Танжера . Общей чертой многих метаболических путей является их контроль гетеродимерами рецептора ретиноида X (RXR). LXR гетеродимеризуется с RXR. Беспорядочный RXR также гетеродимеризуется с членами PPAR. PPAR-α играет ключевую роль в катаболизме жирных кислот в печени, повышая экспрессию многочисленных генов, участвующих в митохондриальном окислении жирных кислот. Таким образом, RXR является общим партнером двух ядерных рецепторов, действующих в противоположных направлениях в отношении метаболизма жирных кислот. Таким образом, и LXR, и PPAR-α конкурируют за ограниченный пул RXR, и это динамическое равновесие определяет направление липидного метаболизма. [31]
Разработка новых мощных и эффективных агонистов LXR без нежелательных побочных эффектов может быть полезной для клинического использования. [32] В этой связи сообщалось, что DMHCA снижает атеросклероз у мышей с дефицитом аполипопротеина E, не вызывая гипертриглицеридемию и стеатоз печени. [27]
болезнь Альцгеймера
Лечение с помощью T0901317 снижает выработку бета-амилоида в мышиной модели болезни Альцгеймера . [33] Однако сообщалось, что и T0901317, и GW3965 повышают уровень триглицеридов в плазме и печени в некоторых мышиных моделях, что указывает на то, что T0901317 и GW3965 могут не быть хорошими кандидатами на роль терапевтических средств.
^ Apfel R, Benbrook D, Lernhardt E, Ortiz MA, Salbert G, Pfahl M (октябрь 1994 г.). «Новый рецептор-сирота, специфичный для подмножества элементов, чувствительных к тиреоидным гормонам, и его взаимодействие с подсемейством рецепторов ретиноидных/тиреоидных гормонов». Mol. Cell. Biol . 14 (10): 7025–35. doi :10.1128/mcb.14.10.7025. PMC 359232. PMID 7935418 .
^ Willy PJ, Umesono K, Ong ES, Evans RM, Heyman RA, Mangelsdorf DJ (май 1995). "LXR, ядерный рецептор, который определяет отдельный путь ответа на ретиноид". Genes Dev . 9 (9): 1033–45. doi : 10.1101/gad.9.9.1033 . PMID 7744246.
^ Song C, Kokontis JM, Hiipakka RA, Liao S (ноябрь 1994 г.). «Повсеместный рецептор: рецептор, который модулирует активацию генов рецепторами ретиноевой кислоты и тиреоидных гормонов». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 91 (23): 10809–13. Bibcode :1994PNAS...9110809S. doi : 10.1073/pnas.91.23.10809 . PMC 45115 . PMID 7971966.
^ Шинар ДМ, Эндо Н, Ратледж СДж, Фогель Р, Родан ГА, Шмидт А (сентябрь 1994 г.). "NER, новый член семейства генов, кодирующих ядерный рецептор человеческого стероидного гормона". Gene . 147 (2): 273–6. doi :10.1016/0378-1119(94)90080-9. PMID 7926814.
^ Teboul M, Enmark E, Li Q, Wikström AC, Pelto-Huikko M, Gustafsson JA (март 1995). "OR-1, член суперсемейства ядерных рецепторов, который взаимодействует с рецептором 9-цис-ретиноевой кислоты". Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 92 (6): 2096–100. Bibcode :1995PNAS...92.2096T. doi : 10.1073/pnas.92.6.2096 . PMC 42430 . PMID 7892230.
^ Seol W, Choi HS, Moore DD (январь 1995). «Выделение белков, которые специфически взаимодействуют с рецептором ретиноида X: два новых рецептора-сироты». Mol. Endocrinol . 9 (1): 72–85. doi : 10.1210/mend.9.1.7760852 . PMID 7760852.
^ Chuu CP, Kokontis JM, Hiipakka RA, Liao S (сентябрь 2007 г.). «Модуляция сигнализации рецептора X печени как новая терапия рака простаты». J. Biomed. Sci . 14 (5): 543–53. doi :10.1007/s11373-007-9160-8. PMID 17372849.
^ abc Hoerer S, Schmid A, Heckel A, Budzinski RM, Nar H (декабрь 2003 г.). «Кристаллическая структура лиганд-связывающего домена бета-рецептора X печени человека в комплексе с синтетическим агонистом». Журнал молекулярной биологии . 334 (5): 853–61. doi :10.1016/j.jmb.2003.10.033. PMID 14643652. S2CID 43844694.
^ Rühl R, de Lera AD, Krezel W (июнь 2015 г.). «9-цис-13,14-дигидроретиноевая кислота — эндогенный ретиноид, действующий как лиганд RXR у мышей». PLOS Genetics . 11 (6): e1005213. doi : 10.1371 /journal.pgen.1005213 . PMC 4451509. PMID 26030625.
^ Janowski BA, Willy PJ, Devi TR, Falck JR , Mangelsdorf DJ (октябрь 1996 г.). "Путь сигнализации оксистерола, опосредованный ядерным рецептором LXR альфа". Nature . 383 (6602): 728–31. Bibcode :1996Natur.383..728J. doi :10.1038/383728a0. PMID 8878485. S2CID 4361170.
^ Forman BM, Ruan B, Chen J, Schroepfer GJ, Evans RM (сентябрь 1997 г.). «Орфанный ядерный рецептор LXRα положительно и отрицательно регулируется различными продуктами метаболизма мевалоната». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 94 (20): 10588–93. Bibcode :1997PNAS...9410588F. doi : 10.1073/pnas.94.20.10588 . PMC 23411 . PMID 9380679.
^ Lehmann JM, Kliewer SA, Moore LB, Smith-Oliver TA, Oliver BB, Su JL, Sundseth SS, Winegar DA, Blanchard DE, Spencer TA, Willson TM (февраль 1997 г.). «Активация ядерного рецептора LXR оксистеролами определяет новый путь гормонального ответа». J. Biol. Chem . 272 (6): 3137–40. doi : 10.1074/jbc.272.6.3137 . PMID 9013544.
^ Song C, Liao S (ноябрь 2000 г.). «Холестеновая кислота — это естественный лиганд для рецептора X печени альфа». Эндокринология . 141 (11): 4180–4. doi : 10.1210/endo.141.11.7772 . PMID 11089551.
^ Schultz JR, Tu H, Luk A, Repa JJ, Medina JC, Li L, Schwendner S, Wang S, Thoolen M, Mangelsdorf DJ, Lustig KD, Shan B (ноябрь 2000 г.). «Роль LXR в контроле липогенеза». Genes Dev . 14 (22): 2831–8. doi :10.1101/gad.850400. PMC 317060. PMID 11090131 .
^ Herath KB, Jayasuriya H, Guan Z, Schulman M, Ruby C, Sharma N, MacNaul K, Menke JG, Kodali S, Galgoci A, Wang J, Singh SB (сентябрь 2005 г.). «Антрабензоксоциноны из Streptomyces sp. как лиганды рецепторов X печени и антибактериальные агенты». J. Nat. Prod . 68 (9): 1437–40. doi :10.1021/np050176k. PMID 16180833.
^ Edwards PA, Kennedy MA, Mak PA (апрель 2002 г.). «LXR; ядерные рецепторы, активируемые оксистеролом, которые регулируют гены, контролирующие липидный гомеостаз». Vascul. Pharmacol . 38 (4): 249–56. doi :10.1016/S1537-1891(02)00175-1. PMID 12449021.
^ Peet DJ, Turley SD, Ma W, Janowski BA, Lobaccaro JM, Hammer RE, Mangelsdorf DJ (май 1998). «Обмен холестерина и желчных кислот нарушен у мышей, у которых отсутствует ядерный оксистериновый рецептор LXR alpha». Cell . 93 (5): 693–704. doi : 10.1016/S0092-8674(00)81432-4 . PMID 9630215. S2CID 5856580.
^ Yoshikawa T, Shimano H, Amemiya-Kudo M, Yahagi N, Hasty AH, Matsuzaka T, Okazaki H, Tamura Y, Iizuka Y, Ohashi K, Osuga J, Harada K, Gotoda T, Kimura S, Ishibashi S, Yamada N (май 2001 г.). «Идентификация рецептора X печени — рецептора ретиноида X как активатора промотора гена белка, связывающего регуляторный элемент стерола 1c». Mol. Cell. Biol . 21 (9): 2991–3000. doi :10.1128/MCB.21.9.2991-3000.2001. PMC 86928. PMID 11287605 .
^ Repa JJ, Liang G, Ou J, Bashmakov Y, Lobaccaro JM, Shimomura I, Shan B, Brown MS, Goldstein JL, Mangelsdorf DJ (ноябрь 2000 г.). "Регуляция гена белка-1c, связывающего регуляторный элемент стерола у мышей (SREBP-1c), рецепторами оксистерола, LXRα и LXRβ". Genes Dev . 14 (22): 2819–30. doi :10.1101/gad.844900. PMC 317055. PMID 11090130 .
^ Wang L, Schuster GU, Hultenby K, Zhang Q, Andersson S, Gustafsson JA (октябрь 2002 г.). «Рецепторы X печени в центральной нервной системе: от липидного гомеостаза до нейрональной дегенерации». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 99 (21): 13878–83. Bibcode : 2002PNAS...9913878W. doi : 10.1073 /pnas.172510899 . PMC 129791. PMID 12368482.
^ Andersson S, Gustafsson N, Warner M, Gustafsson JA (март 2005 г.). «Инактивация β-рецептора X печени приводит к дегенерации двигательных нейронов у самцов мышей во взрослом возрасте». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 102 (10): 3857–62. Bibcode :2005PNAS..102.3857A. doi : 10.1073/pnas.0500634102 . PMC 553330 . PMID 15738425.
^ Hafiane A, Gasbarrino K, Daskalopoulou SS (2019). «Роль адипонектина в оттоке холестерина и биогенезе и метаболизме ЛПВП». Метаболизм: клинический и экспериментальный . 100 : 153953. doi : 10.1016/j.metabol.2019.153953. PMID 31377319. S2CID 203413137.
^ Alberti S, Schuster G, Parini P, Feltkamp D, Diczfalusy U, Rudling M, Angelin B, Björkhem I, Pettersson S, Gustafsson JA (март 2001 г.). «Метаболизм холестерина в печени и устойчивость к пищевому холестерину у мышей с дефицитом LXRβ». J. Clin. Invest . 107 (5): 565–73. doi :10.1172/JCI9794. PMC 199420. PMID 11238557 .
^ Джозеф С.Б., Маккиллигин Э., Пей Л., Уотсон М.А., Коллинз А.Р., Лаффит Б.А., Чен М., Но Г., Гудман Дж., Хаггер Г.Н., Тран Дж., Типпин Т.К., Ван X, Лусис А.Дж., Сюэ В.А., Лоу Р.Э., Коллинз Дж.Л., Уилсон Т.М., Тонтоноз П. (май 2002 г.). «Синтетический лиганд LXR подавляет развитие атеросклероза у мышей». Учеб. Натл. акад. наук. США . 99 (11): 7604–9. Бибкод : 2002PNAS...99.7604J. дои : 10.1073/pnas.112059299 . ПМК 124297 . ПМИД 12032330.
^ Song C, Hiipakka RA, Liao S (июнь 2001 г.). «Автоокисленные сульфаты холестерина являются антагонистическими лигандами рецепторов X печени: последствия для развития и лечения атеросклероза». Steroids . 66 (6): 473–9. doi :10.1016/S0039-128X(00)00239-7. PMID 11182136. S2CID 11199331.
^ Аб Кратцер А, Бухебнер М, Пфайфер Т, Беккер ТМ, Урай Г, Миядзаки М, Миядзаки-Анзай С, Эбнер Б, Чандак П.Г., Кадам Р.С., Калайир Э, Ратке Н, Ахаммер Х, Радович Б, Траунер М, Хефлер Г., Компелла У.Б., Фаулер Г., Леви М., Левак-Франк С., Костнер Г.М., Кратки Д. (февраль 2009 г.). «Синтетический агонист LXR ослабляет образование бляшек у мышей apoE-/-, не вызывая стеатоза печени и гипертриглицеридемии». Дж. Липид Рес . 50 (2): 312–26. doi : 10.1194/jlr.M800376-JLR200 . ПМК 2636920 . PMID 18812595.
^ Laffitte BA, Chao LC, Li J, Walczak R, Hummasti S, Joseph SB, Castrillo A, Wilpitz DC, Mangelsdorf DJ, Collins JL, Saez E, Tontonoz P (апрель 2003 г.). «Активация рецептора X печени улучшает толерантность к глюкозе посредством координированной регуляции метаболизма глюкозы в печени и жировой ткани». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 100 (9): 5419–24. Bibcode : 2003PNAS..100.5419L. doi : 10.1073 /pnas.0830671100 . PMC 154360. PMID 12697904.
^ Joseph SB, Castrillo A, Laffitte BA, Mangelsdorf DJ, Tontonoz P (февраль 2003 г.). «Взаимная регуляция воспаления и метаболизма липидов рецепторами X печени». Nat. Med . 9 (2): 213–9. doi :10.1038/nm820. PMID 12524534. S2CID 10356659.
^ ab Anderson A, Campo A, Fulton E, Corwin A, Jerome WG 3rd, O'Connor MS (2020). "7-кетохолестерин при заболеваниях и старении". Redox Biology . 29 : 101380. doi : 10.1016/j.redox.2019.101380. PMC 6926354. PMID 31926618 .
^ Sanal MG (2008). «Слепые «видят» слона — многоликость жировой болезни печени». World J. Gastroenterol . 14 (6): 831–44. doi : 10.3748/wjg.14.831 . PMC 2687050. PMID 18240340 .
^ Im SS, Osborne TF (апрель 2011 г.). «X-рецепторы печени при атеросклерозе и воспалении». Circulation Research . 108 (8): 996–1001. doi :10.1161/CIRCRESAHA.110.226878. PMC 3082200. PMID 21493922 .
^ Koldamova RP, Lefterov IM, Staufenbiel M, Wolfe D, Huang S, Glorioso JC, Walter M, Roth MG, Lazo JS (февраль 2005 г.). «Лиганд рецептора X печени T0901317 снижает продукцию бета-амилоида in vitro и в мышиной модели болезни Альцгеймера». J. Biol. Chem . 280 (6): 4079–88. doi : 10.1074/jbc.M411420200 . PMID 15557325.
^ Fukuchi J, Kokontis JM, Hiipakka RA, Chuu CP, Liao S (ноябрь 2004 г.). «Антипролиферативный эффект агонистов рецептора X печени на клетки рака простаты человека LNCaP». Cancer Res . 64 (21): 7686–9. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-04-2332 . PMID 15520170.
^ Chuu CP, Hiipakka RA, Kokontis JM, Fukuchi J, Chen RY, Liao S (июль 2006 г.). «Ингибирование роста опухоли и прогрессирования клеток рака простаты LNCaP у бестимусных мышей андрогеном и агонистом рецептора X печени». Cancer Res . 66 (13): 6482–6. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-06-0632 . PMID 16818617.