Протеасомы головного мозга грызунов в раннем развитии и при функциональных нарушениях нервной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, кандидат наук Радченко, Александра Шамилевна

• Радченко, Александра Шамилевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Радченко, Александра Шамилевна

Содержание

1 Введение

1.1 Актуальность проблемы

1.2 Степень разработанности темы

1.3 Цель работы

1.4 Задачи исследования

1.5 Научная новизна

1.6 Теоретическая и практическая значимость работы

1.7 Личное участие автора

1.8 Степень достоверности и апробация результатов

1.9 Публикации

2 Обзор литературы

2.1 Строение и типы протеасом

2.2 Регуляторы протеасом

2.3 Роль протеасом в ЦНС

2.4 Связь У ПС с транскрипционным фактором 21£268

2.5 УПС и моноаминергическая система в пластичности ЦНС

2.6 Заключение

3 Материалы и методы

3.1 Животные

3.2 Получение осветленных гомогенатов отделов мозга

3.3 Определение активностей протеасом

3.4 Исследование содержания белков

3.5 ЗОБ-электрофорез в ПААГ и Вестерн-блоттинг

3.6 Перфузия, фиксация и иммунофлуоресцентное мечение клеток

3.7 Высокоэффективная жидкостная хроматография

с электрохимической детекцией

3.8 Статистический анализ

4 Результаты

4.1 Протеасомы в коре, гиппокампе и стволе головного мозга крыс линии Вистар в эмбриональном и раннем пост-натальном развитии

4.2 Связь субъединичного состава протеасом с обменом 5-

НТ и Б А в головном мозге крыс линий Август и Вистар

4.3 Протеасомы в головном мозге мышей, нокаутных по В2ш

5 Обсуждение

5.1 Протеасомы в коре, гиппокампе и стволе головного мозга крыс линии Вистар в эмбриональном и раннем пост-натальном развитии

5.2 Связь субъединичного состава протеасом с обменом 5-

НТ и Б А в головном мозге крыс линий Август и Вистар

5.3 Протеасомы в головном мозге мышей, нокаутных по В2ш

6 Заключение

7 Выводы

8 Список сокращений 86 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Протеасомы головного мозга грызунов в раннем развитии и при функциональных нарушениях нервной системы»

1 Введение

1.1 Актуальность проблемы

Одним из основополагающих свойств нервной системы, обеспечивающих адекватный поведенческий ответ организма на изменяющиеся условия среды, является её пластичность. Синаптическая пластичность считается важным условием адаптивных изменений в мозге, а также компенсации нарушений функционирования нейрональных сетей при нейродегенеративных процессах, вызванных наследственными нарушениями либо патологическими воздействиями. Формирование и элиминация синапсов в зависимости от активности нейронов, рост и ликвидация аксонов зависят от активности и специфичности работы убиквитин-протеасомной системы (УПС). В экспериментальных моделях на животных показано, что ингибирование активности протеасом снижает пластичность как нервной, так и иммунной систем. Известно, что при патологиях развития более всего страдают отделы конечного мозга, вносящие наибольший вклад в осуществление когнитивных функций. В связи с этим в настоящей работе приводятся данные об особенностях функционирования У ПС в эмбриональном и раннем постнатальном развитии коры и гиппокампа, которым принадлежит ведущая роль в осуществлении организации движения и реализации процесса обучения, а также ствола мозга, содержащего ядра жизненно важных центров у млекопитающих. Важно также было изучить особенности функционирования УПС в головном мозге грызунов, развитие которого проходило в генетически обусловленных стрессовых физиологических условиях. Эти исследования мы проводили на двух моделях: мышах, нокаутных по белку /32-микроглобулину (В2т), и крысах линии Август с нарушением обмена моноаминов. У В2т-нокаутных мышей отсутствуют молекулы главного комплекса гистосовместимости класса I (ГКГ I), для которых иммунные протеасомы образуют олигопептиды. В норме молеку-

лы ГКГ I представляют олигопептиды на поверхности клеток, обеспечивая специфические межклеточные взаимодействия. Инбредная линия крыс Август характеризуется нарушениями синтеза моноаминов и выбрана нами ввиду тесной связи моноаминергической системы с формированием эмоций, памяти, мотивации и обучения, а также с дифференцировкой, миграцией нейронов и синаптогенезом. Выявление особенностей функционирования протеасом в реализации молекулярных механизмов нейрональной пластичности поможет биологам и медикам продвинуться в понимании ключевых механизмов нарушений развития и функционирования центральной нервной системы

(ЦНС).

1.2 Степень разработанности темы

С момента открытия протеасом в конце 1980-х годов А. Чеханове-ром (A. Ciechanover), А. Гершко (A. Hershko) и И. Роузом (I. Rose), получившими за свое открытие Нобелевскую премию в 2004 г., внимание многих научных групп приковано к изучению структуры и функций этого уникального протеолитического комплекса. Исследованию роли протеасом в обеспечении пластичности ЦНС посвящены работы десятков авторов. Имеются данные о важной роли протеасом в обеспечении нейронального и синаптического гомеостаза. Доказано участие протеасом в процессах синаптической пластичности и долговременной потенциации в ЦНС [1]. Известно, что распределение протеасомных субъединиц варьирует в различных отделах головного мозга взрослых особей грызунов [2,3]. Протеасомы регулируют уровень специфических белков: NMDA-рецепторных субъединиц, глутаматного транспортера и других белков-переносчиков, участвующих в синаптической передаче. Была выдвинута гипотеза о том, что в ЦНС именно глутаматергическая активность регулирует экспрессию иммунных протеасом через активацию транскрипционных

факторов, среди которых Zif268 и CREB [4]. Исследования гп vivo показывают вовлеченность УПС в формирование памяти [5]. Некоторые данные позволяют полагать, что деградация белков играет важную роль на определенном этапе реконсолидации памяти. Молекулы ГКГ I, представляющие на поверхности клетки пептиды, продуцируемые протеасомами, регулируют синаптическую функцию нейронов и их морфологию [6]. Показано, что процессы старения в ЦНС связаны с изменениями в структуре и функциях протеасом [7]. Нарушения протеасомной активности наблюдаются при окислительном стрессе и процессах нейродегенерации [8].

Однако перечисленные работы не затрагивали вопроса функционирования пула протеасом и его регуляции в ходе эмбрионального и раннего постнатального развития ЦНС млекопитающих, когда пластичность играет критическую роль. Также детально не изучено участие УПС в проявлениях пластичности мозга у животных с генетически обусловленными отклонениями в функционировании нервной системы, то есть, на моделях нарушения развития нервной системы. В связи с этим нами были изучены особенности функционирования УПС в головном мозге у крыс в период эмбрионального и раннего постнатального развития, а также у мышей, нокаутных по В2ш, и у инбредной линии крыс Август с метаболическими нарушениями в серотонинергической и дофаминергической системах.

1.3 Цель работы

Выявить особенности пула протеасом головного мозга грызунов в раннем развитии, а также при генетически обусловленных нарушениях обмена моноаминов и в отсутствие молекул ГКГ I.

1.4 Задачи исследования

1. Изучить изменение пула протеасом (активности протеасом, содержание регуляторов и субъединиц протеасом) в связи с динамикой содержания транскрипционного фактора в коре, гиппокампе и стволе головного мозга в эмбриональном (Э19-Э21) и раннем постнатальном (П1-П15) развитии крыс линии Вистар.

2. Изучить особенности пула протеасом, а также экспрессию белка Н8Р70 и транскрипционного фактора Zif268 в коре, стриатуме и стволе головного мозга у крыс линии Август с генетически обусловленными нарушениями метаболизма моноаминов в ЦНС.

3. Исследовать особенности функционирования протеасом и связанных с ними сигнальных путей в коре, стриатуме, мозжечке и стволе головного мозга у мышей, нокаутных по /32-микроглобулину, входящему в состав молекул ГКГ I.

1.5 Научная новизна

Впервые изучена динамика содержания конститутивных и иммунных протеасом, а также регуляторов РА28, РА200 и РА700 протеасом в коре, гиппокампе и стволе головного мозга крыс в эмбриональном и раннем постнатальном развитии. Показано повышение уровня иммунных субъединиц ЬМР2 и/или ЬМР7 протеасом во всех изученных структурах мозга в периоды развития Э19-Э21 и П7-П15. В период П7-П15 это повышение сопряжено с увеличением содержания транскрипционного фактора Zif268.

Впервые выявлена связь субъединичного состава протеасом с обменом серотонина (5-НТ) и дофамина (ОА) в мозге крыс. Показана повышенная экспрессия иммунных протеасом, содержащих субъединицы ЬМР2 и/или ЬМР7, НБР70 и транскрипционного фактора Zif268

в коре, стриатуме и стволе головного мозга крыс линии Август, отличающихся сниженной активностью ферментов синтеза 5-HT и DA. Содержание регуляторов РА28, РА200 и РА700 протеасом повышено в коре и снижено в стриатуме крыс Август.

Впервые исследованы особенности функционирования протеасом в различных отделах головного мозга у мышей, нокаутных по В2т. Обнаружено, что фронтальная кора и ствол В2ш-нокатуных мышей характеризуются противоположными изменениями в пулах протеасом при постоянном общем уровне протеасом у В2ш-нокаутных мышей по сравнению с контрольными животными. Отсутствие в мозге молекул ГКГ I связано с повышенной экспрессией иммунных протеасом и регулятора РА28 протеасом в коре и мозжечке.

1.6 Теоретическая и практическая значимость работы

Полученные результаты важны для понимания молекулярных механизмов развития и функционирования ЦНС млекопитающих на уровне регуляции работы синаптических структур и межклеточных взаимодействий. Установленные особенности пула протеасом клеток головного мозга в изменённых условиях выявили потенциальные мишени воздействия (иммунные субъединицы LMP2 и/или LMP7 и регулятор РА28) для будущих разработок терапевтических и генно-инженерных подходов в коррекции отклонений функционирования

ЦНС.

1.7 Личное участие автора

Все эксперименты выполнены непосредственно автором или при его активном участии совместно с сотрудниками лаборатории биохимии процессов онтогенеза ФГБУН Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН. Автором было изучено изменение пула протеасом в связи с динамикой содержания транскрипционного фактора Zif268

в коре, гиппокампе и стволе головного мозга в эмбриональном (Э19-Э21) и раннем постнатальном (П1-П15) развитии крыс линии Вистар, исследованы особенности функционирования протеасом (активности протеасом, содержания субъединиц протеасом и их регуляторов) в коре, гиппокампе и стволе головного мозга у крыс линии Август с нарушениями метаболизма моноаминов в ЦНС, а также в коре, стри-атуме, мозжечке и стволе головного мозга у мышей, нокаутных по В2т.

1.8 Степень достоверности и апробация результатов

Работа прошла апробацию на 2-й Всероссийской научной конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, 12-14 ноября 2012 г.); на конференциях молодых ученых ИБР РАН (Москва, 29-30 ноября 2012 г. и 5-6 декабря 2013 г.); VI российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Уфа, 11-15 июня 2013 г.); на 30-м Международном конгрессе по клинической нейрофизиологии (1СС]М) сообщества IFCN (Берлин, Германия, 20-23 марта 2014 г.); на VII Всероссийской конференции «Протеоли-тические ферменты: структура, функции, эволюция» (Петрозаводск, 30 июня-4 июля 2014 г.).

1.9 Публикации

По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них статей в журналах, соответствующих Перечню ВАК - 3, тезисов докладов и материалов конференций - 7.

2 2.1

Обзор литературы

Строение и типы протеасом

А

субчастица

19S-субчастица

20S-

Р кольца

а кольцо

а кольцо

Рис. 1: Модель 26S (А) и 20S (Б) протеасом (Столяров, лаб. биохимии процессов онтогенеза ИБР им. Н.К. Кольцова РАН).

Развитие и жизнеспособность многоклеточного организма зависят от правильной работы У ПС. У млекопитающих до 90% клеточных белков (не только всех короткоживущих, но и большинства долгожи-вущих) подвергается гидролизу в протеасомах. Ингибирование проте-асомной активности оказывает цитостатический эффект и в конечном итоге приводит к гибели клетки и всего многоклеточного организма. В последние годы накопилось большое количество сведений о важной роли УПС в регуляции нейральных функций. Клетки ЦНС, как и других органов и тканей позвоночных, содержат множественные формы протеасом. Белки, деградируюмые с помощью протеасом можно разделить на два пула: медленно деградируемые белки (SDPs; slowly degraded polepetides) и быстро деградируемые белки (RDPs; rapidly

degraded polepetides) [9]. Одной из форм быстро деградируемых белков являются так называемые DRiPs (defective ribosomal products) белки. Это полипептиды, которые повреждены в результате различных ошибок синтеза (транскрипции, трансляции) или ошибок в процессе сворачивания и процессинга. Для оперативной деградации таких неправильных белков из синтезирующихся продуктов протеасома образует комплекс с работающей рибосомой. Если среди них будет обнаружен DRiPs, он будет незамедлительно гидролизован [10,11]. Такая система имеет несколько преимуществ. Во-первых, происходит защита клетки от повреждений, которые могут быть вызваны функционированием поврежденных белков. Во-вторых, большое количество эпитопов получается именно в результате гидролиза DRiPs [10,12], что значительно ускоряет процесс представления антигена и соответственно ответ клетки на воздействие стимула.

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СУБЪЕДИНИЦЫ ПРОТЕАСОМ

X Y Z

Центры:

ХНМОфППСПН •

подобный

кясп.иа-

подобный

трипсин-

подобный

КОНСТИТУТИВНЫЕ СУБЪЕДШШЦЫ

19S

20S

Конститутивная ^ протеасома

LMP7

LMP2 Q

MECL1 Щ (LMP10)

ИММУННЫЕ СУБЪЕДШШЦЫ

Субтипы иммунных протеасом

_^

ПУЛ ПРОТЕАСОМ

Рис. 2: Множественные формы протеасом.

Протеасомы различаются по субъединичному составу, субстратной специфичности и функциям. Кратко можно представить, что из всего многообразия выделяются два основных пула протеасом: 26S- и 208-протеасомы. К первому пулу относятся собственно 26S-протеасомы, состоящие из протеолитического 208-«ядра» и двух ре-гуляторных 198-субчастиц (РА700), и смешанные протеасомы, у которых одна из 198-субчастиц замещена на другой регулятор (РА28, РА200) (рисунок 1). Пул 268-протеасом регулирует многочисленные клеточные процессы посредством АТФ-зависимого гидролиза убик-витинированных белков [13-15]. Пул 20S протеасом уничтожает белки, поврежденные окислением, независимо от убиквитинирования и АТФ. По составу протеолитически активных субъединиц пулы 26S-H 208-протеасом млекопитающих делятся на две группы: конститутивные и иммунные [15,16]. Иммунные протеасомы содержат каталитические субъединицы LMP7 (/?5г, LMP2 (/31г и MECL1 (f32i вместо каталитических субъединиц X (/35, Y (¡31 и Z (/52 конститутивных протеасом (рисунок 2). Найдено три субтипа иммунных протеасом: субтип, содержащий все иммунные каталитические субъединицы; субтип, содержащий субъединицы LMP2 и MECL1; и субтип, обладающий только LMP7 [15,17,18]. Замена конститутивных субъединиц на иммунные происходит в процессе сборки новых протеасом. Причем субъединицы LMP2 и MECL1 встраиваются совместно и независимо от субъединицы LMP7. Включение субъединицы LMP7 во вновь образующуюся протеасому, хотя и облегчается наличием LMP2 и MECL1, но может осуществляться и в их отсутствие [19].

Существуют особые формы 208-протеасом в тимусе млекопитающих, названные тимопротеасомами. В цитоплазме эпителиальных клеток кортикальной зоны тимуса 5/?t субъединица (каталитическая субъединица /?-типа тимопротеасомы) может встраиваться в протеасому вместо субъединиц /36 или /ЗЫ и совместно с /ЗН и /32i, при этом изменяя функциональную активность протеасомы. Тимопротеасомы

играют важную роль в положительной селекции Т-клеток [20]. У хрящевых рыб, но не у бесчелюстных позвоночных и беспозвоночных, обнаружен ген PSMB11, кодирующий /35t субъединицу. Интересно, что у костистых рыб есть две копии функциональных PSMB11 генов, названные PSMBlla и PSMBllb, которые кодируют /35t субъединицы с разными аминокислотами в S1 кармане [21]. Ген PSMB11 у человека и Psmbll у мыши, кодирующий /35t субъединицу тимопротеасомы, не имеет интронов и находится рядом с геном, кодирующим /35 субъединицу протеасомы (PSMB5 у человека и Psmb5 у мыши) [20]. По-видимому, ген, кодирующий ßbt субъединицу, уникальный компонент тимопротеасомы, появился у общего предка челюстных позвоночных в результате тандемной дупликации PSMB5 гена [21]. Примечательно, что птицы имеют только стандартные 208-протеасомы и, таким образом, могут рассматриваться как «естественный нокаут» животных с дефицитом как иммунных, так и тимопротеасом.

Биогенез протеасом. Биогенез протеасом в эукариотических клетках - процесс, сложный и многоступенчатый, локализованный главным образом в эндоплазматическом ретикулуме. Для сборки протеасомы необходимо присутствие специального белка POMP, также называемого протоассомблином или UMP1 у человека и мыши, и некоторых шаперонов, например: Hsc73 [22]. Известно, что все ß субъединицы протеасомы синтезируются в виде пробелков. За треонином на N-концевом участке располагается достаточно длинная последовательность аминокислот, которая защищает белки клетки от случайного гидролиза [23]. Начальные этапы сборки протеасомы у эукариотических клеток еще недостаточно изучены, наиболее простыми на данный момент выделенными комплексами-предшественниками являются комплекс субъединиц /32, /33 и /34 (13S комплекс) и комплекс из /35, /36, /37 и /31 (16S комплекс) [24,25]. Позднее был обнаружен комплекс, состоящий из уже собранного а-кольца и 13S комплекса [26]. Следу-

ющим стабильным промежуточным звеном является «полупротеасо-ма» из одного а- и одного /3-кольца, причем /3-кольцо состоит из еще непроцессированных с N-конца ß субъединиц и РОМРа. Димериза-ция двух половинок протеасом происходит в «футляре» из РОМРа, который взаимодействует с субъединицей /35 и индуцирует автокатализ этой субъединицей всех остальных ß субъединиц. Этот процесс приводит к образованию зрелой протеасомы, первым субстратом которой и становится белок POMP [22,27].

Рис. 3: Представление олигопептида в комплексе с ГКГ I [28]. 1 - олигопептиды; 2 - протеасома; 3 - молекула белка; 4 - транспортный белок ТАР; 5 - молекула ГКГ I с антигенным эпитопом (олигопептидом); б - везикула; 7 - ГКГ I. Протеасомы (2) расщепляют белковые молекулы (3) на олигопептиды (1), которые в составе транспортного белка ТАР (4) направляются в ЭПР. В ЭПР олигопептиды (1) связываются с молекулами ГКГ I (7). Везикулы (6) с комплексом (ГКГ I + олигопептид) встраиваются в цитоплазматическую мембрану, представляя новый антигенный эпитоп.

При действии на клетки 7-IFN (или a-TNF) происходит встраивание не конститутивных, а иммунных субъединиц в синтезируемые протеасомы [29,30]. В клетках увеличивается уровень иммунных субъединиц, но содержание POMP в цитоплазме уменьшается. Этот факт объясняется тем, что иммунные протеасомы собираются быстрее, чем конститутивные, что влечет за собой ускоренную деградацию POMP, поскольку он является первым субстратом вновь собранной протеасомы. Кроме того, было показано, что уменьшение уровня POMP влияет на функционирование именно /?5г субъединицы, с которой он связывается аналогично связыванию с /35 субъединицей [31]. Несмотря на то, что сборка иммунных протеасом происходит быстрее, чем конститутивных, их стабильность значительно снижена. Время полужизни иммунных протеасом меньше времени полужизни конститутивных. Это свойство является постоянной характеристикой протеасомы и не зависит от времени или силы воздействия 7-IFN [32]. Синтезирующиеся в клетке аномальные или чужеродные белки подвергаются протеолизу в каталитических центрах иммунных протеасом с образованием потенциальных антигенных олигопептидов со специфическим С-концом, содержащим остатки гидрофобных аминокислот или аргинина [29,33]. Олигопептиды длиной 8-10 аминокислотных остатков являются, как правило, антигенными эпитопа-ми. Более длинные олигопептиды, образуемые иммунными протеа-сомами, укорачиваются до нужной длины под действием аминопеп-тидаз. Антигенные эпитопы соединяются в цитоплазме с белками-транспортерами (ТАР1 и ТАР2, Transporter Associated with Antigen Presentation), переносятся в эндоплазматическую сеть, где связываются с молекулами ГКГ I и выносятся вместе с ними на поверхность клетки в составе трансмембранного пузырька, что служит своеобразной меткой [13,34,35] (рисунок 3).

Убиквитинирование белков-мишеней. Убиквитин или разветвленная цепочка из нескольких молекул убиквитина присоединяются к остаткам лизина в белке-мишени многочисленной системой ферментов убиквитинлигаз ЕЗ (Enzyme 3), каждая из которых специфична в отношении определенной группы белков-мишеней. Вспомогательную роль в убиквитинировании белков играют менее многочисленные факторы Е2 (Enzyme 2), которые связывают убиквитин, и уникальный фактор El (Enzyme 1), который активирует убиквитин. Дальнейшая судьба убиквитинированного белка зависит от структуры метки - размера цепочки полиубиквитина и от того, какие остатки лизина в молекуле убиквитина были использованы для формирования цепочки. УПС высоко специфична и избирательна за счет того, что построена по принципу иерархического усложнения. Фермент Е1 (в клетке он только один) запускает работу УПС, активируя молекулу убиквитина, и передает ее одному из ферментов семейства Е2 (их называют конъюгирующими). Затем в каскад реакций вступает третий участник — представитель семейства ЕЗ-лигаз, «сшивающих» ферментов. Он принимает убиквитин от Е2, соединяется с белком-субстратом и ковалентно пришивает к нему цепочку убиквитина. Если Е1 не имеет разновидностей, то семейство Е2 насчитывает 13 членов в клетке дрожжей Saccharomyces cerevisiae, а у млекопитающих — гораздо больше. В семействе ЕЗ сейчас известно более 100 разных лигаз. Структурные аберрации в ферменте Е1 (запускающем УПС) имеют, как правило, летальный эффект, мутации в ферментах Е2 и ЕЗ приводят к многочисленным фенотипическим нарушениям. Белки, предназначенные для деградации и маркированные убиквитином, транспортируются в протеасомы, где связываются с эффекторными субъединицами регуляторных комплексов. Затем с белков удаляется полиу-биквитиновая метка, и белки гидролизуются ферментативным аппаратом протеасом. Эффективное убиквитинирование поврежденных, денатурированных или инактивированных белков позволяет удалить

из клетки потенциально токсичные или нефункциональные продукты и генерировать эпитопы для представления их совместно с адгезивными молекулами другим клеткам. Все этапы работы убиквитин-протеасомной системы от выбора белка-мишени до процессинга в про-теасомах строго регулируются многочисленными факторами, чтобы надежно обеспечивать качество клеточного протеома [36-38].

2.2 Регуляторы протеасом

Активность протеасом является центральным аспектом многих клеточных функций, включая контроль качества белков, репарацию ДНК, транскрипцию, рагуляцию клеточного цикла, трансдукцию сигнала и презентацию антигенов [39]. Протеолитические сайты протеасом заключены внутри закрытой бочонкообразной структуры 20S-кора. Для обеспечения доступа субстратов к протеолитическим сайтам требуется активация 20S протеасомы и регуляция активности и специфичности протеолиза. Известны три семейства регуляторов, обеспечивающих доступ к центральной протеолитической камере, с которыми связывается 20S протеасома. Наиболее консервативное семейство включает в себя регулятор PA700/19S у эукариот, PAN у архей и эубактериальный гомолог ARC/Mpa. Эти регуляторы используют гидролиз АТФ для активации деградации белковых субстратов. Регулятор РА700 может связываться с одной или с двух сторон 20S протеасомы, образуя 26S протеасому, и распознает по-лиубиквитинированные субстраты. Два других семейства регуляторов: РА28/11S/REG/PA26 и РА200/В1т10 - менее консервативны и АТФ-независимы. Их функции понятны лишь отчасти, но достаточно хорошо известны механизмы активации протеасом этими регуляторами [39].

Регулятор РА700. Основным регулятором протеасом является РА700, обеспечивающий АТФ- и убиквитин-зависимый протеолиз. РА700 может фланкировать 20S протеасому с одной или с двух сторон, формируя 26S протеасому. РА700 состоит из 19 субъединиц, образующих биохимически разделяемый субкомплексы — крышку и основание (рисунок 4). Основание располагается в непосредственной близости к воротам протеасомы и состоит из шести гомологичных АТФ-азных (семейство AAA АТФ-аз) субъединиц Rptl-Rpt6, формирующих гексамерное кольцо. Кроме АТФ-аз основание содержит крупные субъединицы Rpnl и Rpn2, а также рецепторы убиквитина RpnlO и Rpnl3. Крышка состоит из девяти не-АТФ-азных субъединиц, одна из которыхДрп11, обладает деубиквитинилирующей активностью и располагается близко к поре, сформированной АТФ-азными субъединицами. РА700 разворачивает белковые структуры и проталкивает цепочку аминокислот в протеолитическую камеру протеасомы, используя энергию гидролиза АТФ [40].

Рис. 4: Структура регулятора РА700/РА1Ч/198 с субстратом (субстрат обозначен красным цветом) [39].

(а) (б)

Рис. 5: Структура регулятора РА200/В1т10 [39]. (а) Вид сбоку; (б) Комплекс РА200/В1т10 с 20Э протеасомой в разрезе; (в) Вид сверху, стрелкой обозначена пора; (г) Пора, обозначенная стрелкой на (в).

Регулятор РА200. Регуляторы семейства РА200/В1ш10 протеасом консервативны от дрожжей до человека и представляют собой мономерные белки с молекулярной массой около 250 кДа (рисунок 5). Они формируют гибридные комплексы, в которых РА200/В1т10 связывается с одним концом кора протеасомы, а регулятор РА700/198 - с противоположным. РА200 связывается с протеасомой на поздних стадиях созревания и, как и РА700 представляется необходимым для окончательного созревания протеасомного комплекса [41]. Одной из известных на данный момент физиологических мишеней для комплексов РА200-208 является транскрипционный фактор 8£р1, осуществляющий регуляцию рибосомальных генов [42]. Существует версия, что РА200 служит для поддержания митохондриального гомео-стаза и наследственности, подтверждаемая данными, полученными на нокаутных РА200-/- мышах. РА200~/~ мыши демонстрируют дефекты мужской фертильности, вызванные нарушениями сперматогенеза, процесса, требующего полноценной работы митохондриального аппарата и метаболических процессов [43]. Дальнейшие исследования показали вовлеченность регулятора РА200/В1шЮ в репарацию ДНК, окислительных повреждений, а также в обеспечение стабильности хромосом [44-46], через АТФ- и убиквитин-независимую деградацию ацетилированных гистонов [47].

Третичная структура белков РА200/В1ш10 характеризуется набором НЕАТ-повторов, формирующих куполообразную структуру (рисунок 5). НЕАТ-повторы активно контактируют с поверхностью кольца из а-субъединиц. Кристаллографический анализ комплекса В1т10-208 показал, что в результате связывания происходит частичное открытие ворот кора протеасомы [48]. Структурные изменения достаточны для прохождения малых неструктурированных субстратов, например, белка tau-441 [49]. Существует предположение, что РА200 в составе гибридных протеасом стабилизирует пору, облегчая и ускоряя выход продуктов протеолиза. По другой версии РА200 яв-

ляется своеобразной док-станцией для взаимодействия с ферментами УПС [50].

Регулятор РА28. Семейство регуляторов РА28/118/11ЕС протеасом экспрессируется у высших эукариот и некоторых одноклеточных эу-кариот (трипаносомы). У млекопитающих существует три изоформы этого белка, формирующих два типа регуляторов с различной локализацией, индуцибельностью и регуляторными свойствами. Белки РА28а и РА28/3 с молекулярной массой 28 кДа формируют гетерогеп-тамерный комплекс в форме кольца у позвоночных [51,52] (рисунок 6). Они связываются с 20Э протеасомой с обеих сторон или формируют гибридный комплекс РА28-203-РА700 [53-55]. Обе субъединицы индуцируются интерфероном-7, что предполагает потенциальную роль РА28а/? в представлении антигенов, опосредованном молекулами ГКГ I [56]. Связывание РА28а/3 с 20Б протеасомой влияет на продукцию и представление набора вирусных антигенов [57]. Однако индуцируемый цитокинами регулятор РА28а/3 присутствует на базовом уровне во всех тканях [58]. Третья изоформа, РА287 формирует гомо-гептамерные кольца и локализуется в ядре клеток позвоночных и беспозвоночных [51,52]. У мышей отсутствие РА28у ведет к уменьшенному размеру тела, а полученные от таких мышей эмбриональные фибровласты имеют дефекты клеточного цикла [59]. В соответствии с этими данными, РА287 активирует АТФ- и убиквитин-независимую деградацию специфических малых регуляторных белков, например, р21 и БЯС-З [60,61]. Регуляторы типа РА28 активируют 20Б проте-асому посредством взаимодействия С-концов всех 7-ми субъединиц с а субъединицами протеасомы [62]. Подобно РА200 регулятор РА28 открывает выходную пору, давая возможность пептидам покидать протеолитическую камеру протеасомы. И в случае гибридных протеасом РА28-203-РА700 это может способствовать образованию более длинных пептидов, 8-10 аминокислотных остатков, подходящих для

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Радченко, Александра Шамилевна, 2015 год

Список литературы

1. Morris R. Elements of a neurobiological theory of hippocampal function: the role of synaptic plasticity, synaptic tagging and schemas // European Journal of Neuroscience. — 2006. — V. 23. - P. 2829-2846.

2. Noda C., Tanahashi N., Shimbara N. et al. Tissue distribution of constitutive proteasomes, immunoproteasomes, and PA28 in rats // Biochemical and biophysical research communications. — 2000. — V. 277. - P. 348-354.

3. Ding Q., Keller J. N. Proteasome inhibition in oxidative stress neurotoxicity: implications for heat shock proteins // Journal of neuro-chemistry. - 2001. - V. 77. - P. 1010-1017.

4. James А. В., Conway A.-M., Morris B. J. Regulation of the neuronal proteasome by Zif268 (Egrl) // The Journal of neuroscience. — 2006. - V. 26. - P. 1624-1634.

5. Choi J.-H., Kim J.-E., Kaang B.-K. Protein synthesis and degradation are required for the incorporation of modified information into the pre-existing object-location memory // Molecular brain. — 2010. -V. 3. - p. 1.

6. Barco A., Patterson S., Alarcon J. M. et al. Gene expression profiling of facilitated L-LTP in VP16-CREB mice reveals that BDNF is critical for the maintenance of LTP and its synaptic capture // Neuron. - 2005. - V. 48. - P. 123-137.

7. Ding Q., Keller J. N. Proteasomes and proteasome inhibition in the central nervous system // Free Radical Biology and Medicine. — 2001. - V. 31. - P. 574-584.

8. Díaz-Hernández M., Hernández F., Martín-Aparicio E. et al. Neuronal induction of the immunoproteasome in Huntington's disease // The Journal of neuroscience. - 2003. - V. 23. - P. 11653-11661.

9. Yewdell J. W., Reits E., Neefjes J. Making sense of mass destruction: quantitating MHC class I antigen presentation // Nature Reviews Immunology. - 2003. - V. 3. - P. 952-961.

10. Strehl В., Seifert U., Krüger E. et al. Interferon^, the functional plasticity of the ubiquitin-proteasome system, and MHC class I antigen processing // Immunological reviews. — 2005. — V. 207.

- P. 19-30.

11. Yewdell J. To DRiP or not to DRiP: generating peptide ligands for MHC class I molecules from biosynthesized proteins // Molecular immunology. - 2002. - V. 39. - P. 139-146.

12. Qian S.-B., Reits E., Neefjes J. et al. Tight linkage between translation and MHC class I peptide ligand generation implies specialized antigen processing for defective ribosomal products // The Journal of Immunology. - 2006. - V. 177. - P. 227-233.

13. Rock K. L., Goldberg A. L. Degradation of cell proteins and the generation of MHC class I-presented peptides // Annual review of immunology. - 1999. - V. 17. - P. 739-779.

14. Абрамова E. В., Шарова H. П., Карпов В. JI. Протеасома: разрушать, чтобы жить // Молекулярная биология. — 2002. — Т. 36.

- С. 761-776.

15. Sharova N., Zakharova L. Multiple forms of proteasomes and their role in tumor fate // Recent Patents on Endocrine, Metabolic & Immune Drug Discovery. — 2008. — V. 2. — P. 152-161.

16. Шарова H. П. Иммунные протеасомы и иммунитет // Онтогенез.

- 2006. - Т. 37. - С. 171-178.

17. Dahlmann В., Ruppert T., Kuehn L. et al. Different proteasome subtypes in a single tissue exhibit different enzymatic properties // Journal of molecular biology. - 2000. - V. 303. - R 643-653.

18. Dahlmann В., Ruppert T., Kloetzel P. M. et al. Subtypes of 20S proteasomes from skeletal muscle // Biochimie. — 2001. — V. 83.

- P. 295-299.

19. Groettrup M., Standera S., Stohwasser R. et al. The subunits MECL-1 and LMP2 are mutually required for incorporation into the 20S proteasome // Proceedings of the National Academy of Sciences.

- 1997. - V. 94. - P. 8970-8975.

20. Murata S., Sasaki K., Kishimoto T. et al. Regulation of CD8+ T cell development by thymus-specific proteasomes // Science. — 2007. — V. 316. - P. 1349-1353.

21. Sutoh Y., Kondo M., Ohta Y. et al. Comparative genomic analysis of the proteasome ßbt subunit gene: implications for the origin and evolution of thymoproteasomes // Immunogenetics. — 2012. — V. 64.

- P. 49-58.

22. Fricke В., Heink S., Steffen J. et al. The proteasome maturation protein POMP facilitates major steps of 20S proteasome formation at the endoplasmic reticulum // EMBO reports. — 2007. — V. 8.

- P. 1170-1175.

23. Heinemeyer W., Fischer M., Krimmer T. et al. The active sites of the eukaryotic 20 S proteasome and their involvement in subunit precursor processing // Journal of Biological Chemistry. — 1997.

- V. 272. - P. 25200-25209.

24. Frentzel S., Pesold-Hurt В., Seelig A. et al. 20 S proteasomes are assembled via distinct precursor complexes processing of LMP2 and LMP7 proproteins takes place in 13-16 S preproteasome complexes // Journal of molecular biology. — 1994. — V. 236. — P. 975-981.

25. Schmidtke G., Schmidt M., Kloetzel P. M. Maturation of mammalian 20 S proteasome: purification and characterization of 13 S and 16 S proteasome precursor complexes // Journal of molecular biology.

- 1997. - V. 268. - P. 95-106.

26. Heinemeyer W., Ramos P., Dohmen R. Ubiquitin-proteasome system // Cellular and Molecular Life Sciences CMLS. - 2004. - V. 61.

- P. 1562-1578.

27. Witt E., Zantopf D., Schmidt M. et al. Characterisation of the newly identified human Umpl homologue POMP and analysis of LMP7 (/?5i) incorporation into 20 S proteasomes // Journal of molecular biology. - 2000. - V. 301. - P. 1-9.

28. Люпина Ю. В., Орлова A. LLL, Горностаев H. Г. [и др.]. Пле-стичность нервной и иммунной систем у различных организмов: роль протеасом // Журнал общей биологии. — 2014. — Т. 78.

- С. 1436-1447.

29. Driscoll J., Brown M. G., Finley D. et al. МНС-linked LMP gene products specifically alter peptidase activities of the proteasome. — 1993.

30. Groettrup M., Khan S., Schwarz K. et al. Interferon^ inducible exchanges of 20S proteasome active site subunits: why? // Biochimie.

- 2001. - V. 83. - P. 367-372.

31. Heink S., Ludwig D., Kloetzel P.-M. et al. IFNky-induced immune adaptation of the proteasome system is an accelerated and transient

response // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2005. - V. 102. - P. 9241-9246.

32. Yewdell J. W. Immunoproteasomes: regulating the regulator // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2005. - V. 102. - P. 9089-9090.

33. Aki M., Shimbara N., Takashina M. et al. Interferon-7 induces different subunit organizations and functional diversity of proteasomes // Journal of biochemistry. - 1994. - V. 115. - P. 257-269.

34. Janeway C., Travers P., Walport M. et al. The thymus and the development of T lymphocytes // Immunobiology, Blackwell Scientific Publications, Oxford, Chpt. - 1994. - V. 6. - P. 6-1.

35. Ярилин А. А. Иммунология. — M.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.

36. Hershko A. Ubiquitin: roles in protein modification and breakdown // Cell. - 1983. - V. 34. - P. 11-12.

37. Glickman M. H., Ciechanover A. The ubiquitin-proteasome proteolytic pathway: destruction for the sake of construction // Physiological reviews. - 2002. - V. 82. - P. 373-428.

38. Kim H. Т., Kim K. P., Lledias F. et al. Certain pairs of ubiquitin-conjugating enzymes (E2s) and ubiquitin-protein ligases (E3s) synthesize nondegradable forked ubiquitin chains containing all possible isopeptide linkages // Journal of Biological Chemistry. — 2007. — V. 282. - P. 17375-17386.

39. Stadtmueller В. M., Hill C. P. Proteasome activators // Molecular cell. - 2011. - V. 41. - P. 8-19.

40. Schmidt M., Finley D. Regulation of proteasome activity in health and disease // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research. - 2014. - V. 1843. - P. 13-25.

41. Marques A. J., Glanemann C., Ramos P. C. et al. The C-terminal extension of the ¡37 subunit and activator complexes stabilize nascent 20 S proteasomes and promote their maturation // Journal of Biological Chemistry. - 2007. - V. 282. - P. 34869-34876.

42. Lopez A. D., Tar K., Kriigel U. et al. Proteasomal degradation of Sfpl contributes to the repression of ribosome biogenesis during starvation and is mediated by the proteasome activator BlmlO // Molecular biology of the cell. - 2011. - V. 22. - P. 528-540.

43. Khor B., Bredemeyer A. L., Huang C.-Y. et al. Proteasome activator PA200 is required for normal spermatogenesis // Molecular and cellular biology. - 2006. - V. 26. - P. 2999-3007.

44. Blickwedehl J., Agarwal M., Seong C. et al. Role for proteasome activator PA200 and postglutamyl proteasome activity in genomic stability // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2008. - V. 105. - P. 16165-16170.

45. Doherty K. M., Pride L. D., Lukose J. et al. Loss of a 20S proteasome activator in Saccharomyces cerevisiae downregulates genes important for genomic integrity, increases DNA damage, and selectively sensitizes cells to agents with diverse mechanisms of action // G3: Genes| Genomes| Genetics. - 2012. - V. 2. - P. 943-959.

46. Blickwedehl J., McEvoy S., Wong I. et al. Proteasomes and proteasome activator 200 kDa (PA200) accumulate on chromatin in response to ionizing radiation // Radiation research. — 2007. — V. 167. - P. 663-674.

47. Qian M.-X., Pang Y., Liu C. H. et al. Acetylation-mediated proteasomal degradation of core histones during DNA repair and spermatogenesis // Cell. - 2013. - V. 153. - P. 1012-1024.

48. Sadre-Bazzaz K., Whitby F. G., Robinson H. et al. Structure of a BlmlO complex reveals common mechanisms for proteasome binding and gate opening // Molecular cell. - 2010. - V. 37. - R 728-735.

49. Dange T., Smith D., Noy T. et al. BlmlO protein promotes protea-somal substrate turnover by an active gating mechanism // Journal of Biological Chemistry. - 2011. - V. 286. - P. 42830-42839.

50. Savulescu A. F., Glickman M. H. Proteasome activator 200: The HEAT is on... // Molecular & Cellular Proteomics. - 2011. - V. 10.

- P. R110-006890.

51. Dubiel W., Pratt G., Ferrell K. et al. Purification of an 11 S regulator of the multicatalytic protease. // Journal of Biological Chemistry.

- 1992. - V. 267. - P. 22369-22377.

52. Ma C., Slaughter C., DeMartino G. Identification, purification, and characterization of a protein activator (PA28) of the 20 S proteasome (macropain). // Journal of Biological Chemistry. — 1992. — V. 267.

- P. 10515-10523.

53. Tanahashi N., Murakami Y., Minami Y. et al. Hybrid proteasomes induction by interferon-7 and contribution to ATP-dependent proteolysis // Journal of Biological Chemistry. — 2000. — V. 275. — P. 14336-14345.

54. Kopp F., Dahlmann B., Kuehn L. Reconstitution of hybrid proteasomes from purified PA700-20 S complexes and PA28a/3 activator: ultrastructure and peptidase activities // Journal of molecular biology. - 2001. - V. 313. - P. 465-471.

55. Cascio P., Call M., Petre B. M. et al. Properties of the hybrid form of the 26S proteasome containing both 19S and PA28 complexes // The EMBO journal. - 2002. - V. 21. - P. 2636-2645.

56. Realini C., Jensen C. C., Zhang Z.-g. et al. Characterization of recombinant REGa, REG/3, and REG7 proteasome activators // Journal of Biological Chemistry. - 1997. - V. 272. - R 2548325492.

57. Sijts A., Sun Y., Janek K. et al. The role of the proteasome activator PA28 in MHC class I antigen processing // Molecular immunology.

- 2002. - V. 39. - P. 165-169.

58. Noda C., Tanahashi N., Shimbara N. et al. Tissue distribution of constitutive proteasomes, immunoproteasomes, and PA28 in rats // Biochemical and biophysical research communications. — 2000. — V. 277. - P. 348-354.

59. Murata S., Kawahara H., Tohma S. et al. Growth retardation in mice lacking the proteasome activator PA287 // Journal of Biological Chemistry. - 1999. - V. 274. - P. 38211-38215.

60. Li X., Amazit L., Long W. et al. Ubiquitin-and ATP-independent proteolytic turnover of p21 by the REG7-proteasome pathway // Molecular cell. - 2007. - V. 26. - P. 831-842.

61. Chen X., Barton L. F., Chi Y. et al. Ubiquitin-independent degradation of cell-cycle inhibitors by the REG7 proteasome // Molecular cell. - 2007. - V. 26. - P. 843-852.

62. Fôrster A., Masters E. I., Whitby F. G. et al. The 1.9 Â structure of a proteasome-11S activator complex and implications for proteasome-PAN/PA700 interactions // Molecular cell. - 2005. - V. 18. -P. 589-599.

63. Whitby F. G., Masters E. I., Kramer L. et al. Structural basis for the activation of 20S proteasomes by 11S regulators // Nature. — 2000.

- V. 408. - P. 115-120.

64. Murata S., Udono H., Tanahashi N. et al. Immunoproteasome assembly and antigen presentation in mice lacking both PA28a and PA28/3 // The EMBO journal. - 2001. - V. 20. - P. 5898-5907.

65. Schwarz K., Eggers M., Soza A. et al. The proteasome regulator PA28a/¡3 can enhance antigen presentation without affecting 20S proteasome subunit composition // European journal of immunology. - 2000. - V. 30. - P. 3672-3679.

66. Li J., Schuler-Thurner B., Schuler G. et al. Bipartite regulation of different components of the MHC class I antigen-processing machinery during dendritic cell maturation // International immunology.

- 2001. - V. 13. - P. 1515-1523.

67. Yamano T., Murata S., Shimbara N. et al. Two distinct pathways mediated by PA28 and hsp90 in major histocompatibility complex class I antigen processing // The Journal of experimental medicine.

- 2002. - V. 196. - P. 185-196.

68. Minami Y., Kawasaki H., Minami M. et al. A critical role for the proteasome activator PA28 in the Hsp90-dependent protein refolding // Journal of Biological Chemistry. - 2000. - V. 275. - P. 9055-9061.

69. Rechsteiner M., Hill C. P. Mobilizing the proteolytic machine: cell biological roles of proteasome activators and inhibitors // Trends in cell biology. - 2005. - V. 15. - P. 27-33.

70. Zhang J., Jiao J. Molecular Biomarkers for Embryonic and Adult Neural Stem Cell and Neurogenesis // BioMed Research International. - 2014.

71. Bayer S. A., Altman J., Russo R. et al. Timetables of neurogenesis in the human brain based on experimentally determined patterns in the rat. // Neurotoxicology. - 1992. - V. 14. - P. 83-144.

72. Pressler R., Auvin S. Comparison of brain maturation among species: an example in translational research suggesting the possible use of bumetanide in newborn // Frontiers in neurology. — 2013. -V. 4.

73. Petersen A., Honarvar A., Zetterberg M. Changes in activity and kinetic properties of the proteasome in different rat organs during development and maturation // Current gerontology and geriatrics research. — 2010. — V. 2010.

74. SITTE N., HUBER M., GRUNE T. et al. Proteasome inhibition by lipofuscin/ceroid during postmitotic aging of fibroblasts // The FASEB Journal. - 2000. - V. 14. - P. 1490-1498.

75. Stolzing A., Grune T. Impairment of protein homeostasis and decline of proteasome activity in microglial cells from adult Wistar rats // Journal of neuroscience research. — 2003. — V. 71. — P. 264-271.

76. Keller J. N., Gee J., Ding Q. The proteasome in brain aging // Ageing research reviews. - 2002. — V. 1. — P. 279-293.

77. Chondrogianni N., Gonos E. S. Proteasome dysfunction in mammalian aging: steps and factors involved // Experimental gerontology. - 2005. - V. 40. - P. 931-938.

78. Tanaka K., Chiba T. The proteasome: a protein-destroying machine // Genes to Cells. - 1998. - V. 3. - P. 499-510.

79. Zeng B.-Y., Medhurst A., Jackson M. et al. Proteasomal activity in brain differs between species and brain regions and changes with age // Mechanisms of ageing and development. — 2005. — V. 126. - P. 760-766.

80. McNaught K. S. P., Belizaire R., Isacson 0. et al. Altered proteaso-mal function in sporadic Parkinson's disease // Experimental neurology. - 2003. - V. 179. - P. 38-46.

81. Freeman M. R., Doherty J. Glial cell biology in Drosophila and vertebrates // Trends in neurosciences. — 2006. - V. 29. - P. 82-90.

82. Chotard C., Salecker I. Neurons and glia: team players in axon guidance // Trends in neurosciences. — 2004. — V. 27. — P. 655-661.

83. Merker K., Stolzing A., Grune T. Proteolysis, caloric restriction and aging // Mechanisms of ageing and development. — 2001. — V. 122.

- P. 595-615.

84. Grune T., Reinheckel T., Davies K. Degradation of oxidized proteins in mammalian cells. // The FASEB Journal. — 1997. - V. 11. -P. 526-534.

85. Gillardon F., Kloß A., Berg M. et al. The 20S proteasome isolated from AlzheimerBT5™s disease brain shows post-translational modifications but unchanged proteolytic activity // Journal of neuro-chemistry. - 2007. - V. 101. - P. 1483-1490.

86. Mehling M., Simon P., Mittelbronn M. et al. WHO grade associated downregulation of MHC class I antigen-processing machinery components in human astrocytomas: does it reflect a potential immune escape mechanism? // Acta neuropathologica. — 2007. — V. 114.

- P. 111-119.

87. Ferrington D. A., Hussong S. A., Roehrich H. et al. Immunopro-teasome responds to injury in the retina and brain // Journal of neurochemistry. - 2008. - V. 106. — P. 158-169.

88. Rezvani K., Mee M., Dawson S. et al. Proteasomal interactors control activities as diverse as the cell cycle and glutaminergic neuro-

transmission // Biochemical Society Transactions. — 2003. — V. 31.

- P. 470-473.

89. Boehmer C., Henke G., Schniepp R. et al. Regulation of the glutamate transporter EAAT1 by the ubiquitin ligase Nedd4-2 and the serum and glucocorticoid-inducible kinase isoforms SGK1/3 and protein kinase B // Journal of neurochemistry. — 2003. — V. 86.

- P. 1181-1188.

90. Colledge M., Snyder E. M., Crozier R. A. et al. Ubiquitination regulates PSD-95 degradation and AMPA receptor surface expression // Neuron. - 2003. - V. 40. - P. 595-607.

91. Ehlers M. D. Activity level controls postsynaptic composition and signaling via the ubiquitin-proteasome system // Nature neuroscience. - 2003. - V. 6. - P. 231-242.

92. Pak D. T., Sheng M. Targeted protein degradation and synapse remodeling by an inducible protein kinase // Science. — 2003. — V. 302. - P. 1368-1373.

93. Patrick G. N., Bingol B., Weld H. A. et al. Ubiquitin-mediated proteasome activity is required for agonist-induced endocytosis of GluRs // Current Biology. - 2003. - V. 13. - P. 2073-2081.

94. Kato A., Rouach N., Nicoll R. A. et al. Activity-dependent NMDA receptor degradation mediated by retrotranslocation and ubiquitination // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2005. - V. 102. - P. 5600-5605.

95. Bedford F. K., Kittler J. T., Muller E. et al. GABAA receptor cell surface number and subunit stability are regulated by the ubiquitin-like protein Plic-1 // Nature neuroscience. — 2001. — V. 4. — P. 908916.

96. Arancibia-Carcamo I. L., Yuen E. Y., Muir J. et al. Ubiquitin-dependent lysosomal targeting of GABAA receptors regulates neuronal inhibition // Proceedings of the National Academy of Sciences.

- 2009. - V. 106. - P. 17552-17557.

97. Bingol B., Schuman E. M. Activity-dependent dynamics and sequestration of proteasomes in dendritic spines // Nature. — 2006. — V. 441. - P. 1144-1148.

98. Hou L., Antion M. D., Hu D. et al. Dynamic translational and pro-teasomal regulation of fragile X mental retardation protein controls mGluR-dependent long-term depression // Neuron. — 2006. — V. 51.

- P. 441-454.

99. Karpova A., Mikhaylova M., Thomas U. et al. Involvement of protein synthesis and degradation in long-term potentiation of Schaffer collateral CA1 synapses // The Journal of neuroscience. — 2006.

- V. 26. - P. 4949-4955.

100. Fonseca R., Vabulas R. M., Hartl F. U. et al. A balance of protein synthesis and proteasome-dependent degradation determines the maintenance of LTP // Neuron. - 2006. - V. 52. - P. 239245.

101. Deng P.-Y., Lei S. Long-term depression in identified stellate neurons of juvenile rat entorhinal cortex // Journal of neurophysiology. — 2007. - V. 97. - P. 727-737.

102. Hoogenraad C. C., Feliu-Mojer M. I., Spangler S. A. et al. Liprirol degradation by calcium/calmodulin-dependent protein kinase II regulates LAR receptor tyrosine phosphatase distribution and dendrite development // Developmental cell. - 2007. - V. 12. - P. 587-602.

103. Shen H., Korutla L., Champtiaux N. et al. NAC1 regulates the recruitment of the proteasome complex into dendritic spines // The Journal of Neuroscience. — 2007. - V. 27. - P. 8903-8913.

104. Cartier A. E., Djakovic S. N., Salehi A. et al. Regulation of synaptic structure by ubiquitin C-terminal hydrolase LI // The Journal of Neuroscience. - 2009. - V. 29. - P. 7857-7868.

105. Djakovic S. N., Schwarz L. A., Barylko B. et al. Regulation of the proteasome by neuronal activity and calcium/calmodulin-dependent protein kinase II // Journal of Biological Chemistry. — 2009. — V. 284. - P. 26655-26665.

106. Bingol B., Wang C.-F., Arnott D. et al. Autophosphorylated CaMKIIa acts as a scaffold to recruit proteasomes to dendritic spines // Cell. - 2010. - V. 140. - P. 567-578.

107. Wood M. A., Kaplan M. P., Brensinger C. M. et al. Ubiquitin C-terminal hydrolase L3 (Uchl3) is involved in working memory // Hippocampus. - 2005. - V. 15. - P. 610-621.

108. Merlo E., Romano A. Long-term memory consolidation depends on proteasome activity in the crab Chasmagnathus // Neuroscience. - 2007. - V. 147. - P. 46-52.

109. Artinian J., McGauran A.-M. T., De Jaeger X. et al. Protein degradation, as with protein synthesis, is required during not only long-term spatial memory consolidation but also reconsolidation // European Journal of Neuroscience. - 2008. - V. 27. - P. 3009-3019.

110. Lee J. L. Memory reconsolidation mediates the strengthening of memories by additional learning // Nature neuroscience. — 2008. -V. 11. - P. 1264-1266.

111. Lee S.-H., Choi J.-H., Lee N. et al. Synaptic protein degradation underlies destabilization of retrieved fear memory // Science. — 2008.

- V. 319. - P. 1253-1256.

112. Lopez-Salon M., Alonso M., Vianna M. R. et al. The ubiquitin-proteasome cascade is required for mammalian long-term memory formation // European Journal of Neuroscience. — 2001. — V. 14.

- P. 1820-1826.

113. Upadhya S. C., Ding L., Smith T. K. et al. Differential regulation of proteasome activity in the nucleus and the synaptic terminals // Neurochemistry international. — 2006. — V. 48. — P. 296-305.

114. DiAntonio A., Haghighi A. P., Portman S. L. et al. Ubiquitination-dependent mechanisms regulate synaptic growth and function // Nature. - 2001. - V. 412. - P. 449-452.

115. Liao E. H., Hung W., Abrams B. et al. An SCF-like ubiquitin ligase complex that controls presynaptic differentiation // Nature. — 2004.

- V. 430. - P. 345-350.

116. Ding M., Chao D., Wang G. et al. Spatial regulation of an E3 ubiquitin ligase directs selective synapse elimination // Science. — 2007.

- V. 317. - P. 947-951.

117. Tada H., Okano H. J., Takagi H. et al. Fbxo45, a novel ubiquitin ligase, regulates synaptic activity // Journal of Biological Chemistry.

- 2010. - V. 285. - P. 3840-3849.

118. Stohwasser R., Giesebrecht J., Kraft R. et al. Biochemical analysis of proteasomes from mouse microglia. Induction of immunopro-teasomes by interferon-7 and lipopolysaccharide // Glia. — 2000.

- V. 29. - P. 355-365.

119. Mengual E., Arizti P., Rodrigo J. et al. Immunohistochemical distribution and electron microscopic subcellular localization of the pro-teasome in the rat CNS // The Journal of neuroscience. — 1996.

- V. 16. - P. 6331-6341.

120. Ohno S. The Original Function of MHC Antigens as the General Plasma Membrane Anchorage Site of Organogenesis-Directing Proteins // Immunological reviews. — 1977. — V. 33. — P. 59-69.

121. Flajnik M. F., Kasahara M. Origin and evolution of the adaptive immune system: genetic events and selective pressures // Nature Reviews Genetics. - 2010. - V. 11. - P. 47-59.

122. Needleman L. A., Liu X.-B., El-Sabeawy F. et al. MHC class I molecules are present both pre-and postsynaptically in the visual cortex during postnatal development and in adulthood // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2010. — V. 107. — P. 16999-17004.

123. Beauvillain C., Donnou S., Jarry U. et al. Neonatal and adult microglia cross-present exogenous antigens // Glia. — 2008. — V. 56.

- P. 69-77.

124. van den Pol A. N., Robek M. D., Ghosh P. K. et al. Cytomegalovirus Induceslnterferon-Stimulated Gene Expression and Is Attenuated by Interferon in the Developing Brain // Journal of virology. — 2007.

- V. 81. - P. 332-348.

125. Bozon B., Davis S., Laroche S. A requirement for the immediate early gene zif268 in reconsolidation of recognition memory after retrieval // Neuron. - 2003. - V. 40. - P. 695-701.

126. Knapska E., Kaczmarek L. A gene for neuronal plasticity in the mammalian brain: Zif268/Egr-l/NGFI-A/Krox-24/TIS8/ZENK? // Progress in neurobiology. - 2004. - V. 74. - P. 183-211.

127. Lee J. L., Everitt B. J., Thomas K. L. Independent cellular processes for hippocampal memory consolidation and reconsolidation // Science. - 2004. - V. 304. - P. 839-843.

128. Clayton D. F. The genomic action potential // Neurobiology of learning and memory. — 2000. — V. 74. — P. 185-216.

129. Gavilán M. P., Castaño A., Torres M. et al. Age-related increase in the immunoproteasome content in rat hippocampus: molecular and functional aspects // Journal of neurochemistry. — 2009. — V. 108.

- P. 260-272.

130. Ghi P., Di Brisco F., Dallorto D. et al. Age-related modifications of egrl expression and ubiquitin-proteasome components in pet dog hippocampus // Mechanisms of ageing and development. — 2009.

- V. 130. - P. 320-327.

131. James A. B., Conway A.-M., Morris B. J. Genomic profiling of the neuronal target genes of the plasticity-related transcription factor-Zif268 // Journal of neurochemistry. - 2005. - V. 95. - P. 796-810.

132. Baumgártel K., Tweedie-Cullen R. Y., Grossmann J. et al. Changes in the proteome after neuronal zif268 overexpression // Journal of proteome research. - 2009. - V. 8. - P. 3298-3316.

133. Szabo Z., Ying Z., Radak Z. et al. Voluntary exercise may engage proteasome function to benefit the brain after trauma // Brain research. - 2010. - V. 1341. - P. 25-31.

134. Penke Z.? Morice E., Veyrac A. et al. Zif268/Egrl gain of function facilitates hippocampal synaptic plasticity and long-term spatial recognition memory // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. - 2014. - V. 369. URL: 20130159.

135. Frodl T., Reinhold E., Koutsouleris N. et al. Childhood stress, serotonin transporter gene and brain structures in major depression // Neuropsychopharmacology. - 2010. — V. 35. — P. 1383-1390.

136. Wang J. Q., McGinty J. F. Differential Effects of D1 and D2 Dopamine Receptor Antagonists on Acute Amphetamine-or Methamphetamine-Induced Up-Regulation of zif/268 mRNA Expression in Rat Forebrain // Journal of neurochemistry. — 1995.

- V. 65. - P. 2706-2715.

137. Lauder J. M. Ontogeny of the serotonergic system in the rat: serotonin as a developmental signala // Annals of the New York Academy of Sciences. - 1990. - V. 600. - P. 297-313.

138. Dori I., Dinopoulos A., Blue M. et al. Regional differences in the ontogeny of the serotonergic projection to the cerebral cortex // Experimental neurology. — 1996. — V. 138. — P. 1-14.

139. Iida Y., Sawabe K., Kojima M. et al. Proteasome-driven turnover of tryptophan hydroxylase is triggered by phosphorylation in RBL2H3 cells, a serotonin producing mast cell line // European Journal of Biochemistry. - 2002. - V. 269. - P. 4780-4788.

140. Hasegawa H., Nakamura K. .3-Tryptophan Hydroxylase and Sero. tonin Synthesis Regulation // Handbook of behavioral neuroscience.

- 2010. - V. 21. - P. 183-202.

141. Nakashima A., Kaneko Y. S., Kodani Y. et al. Intracellular stability of tyrosine hydroxylase: phosphorylation and proteasomal digestion of the enzyme // Adv Pharmacol. - 2013. - V. 68. - P. 3-11.

142. Shi X., Habecker B. A. gpl30 cytokines stimulate proteasomal degradation of tyrosine hydroxylase via extracellular signal regulated kinases 1 and 2 // Journal of neurochemistry. — 2012. — V. 120.

- P. 239-247.

143. Matsui H., Ito H., Taniguchi Y. et al. Proteasome inhibition in meda-ka brain induces the features of Parkinson's disease // Journal of neurochemistry. - 2010. - V. 115. - P. 178-187.

144. Kabayama M., Sakoori K., Yamada K. et al. Rines E3 ubiquitin ligase regulates MAO-A levels and emotional responses // The Journal of Neuroscience. - 2013. - V. 33. - P. 12940-12953.

145. Ogawa M., Mizugishi K., Ishiguro A. et al. Rines/RNF180, a novel RING finger gene-encoded product, is a membrane-bound ubiquitin ligase // Genes to Cells. - 2008. - V. 13. - P. 397-409.

146. Судаков К. В. Системные механизмы эмоционального стресса. - 1981.

147. Войтенко Н. Н., Барыкина Н. Н., Колпаков В. Г. Моноаминок-сидазы мозга крыс, селекционированных на предрасположение к маятникообразным движениям головы и плечевого пояса // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. — 1998. - Т. 48. - С. 322-330.

148. Пшенникова М. Г., Попкова Е. В., Хоменко И. П. [и др.]. Сопоставление устойчивости к нейродегенеративному повреждению мозга у крыс линии Август и популяции Вистар // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2005. — Т. 5. — С. 491-494.

149. Доведова Е. JL, Хрусталев Д. А. Сравпротеасом характеристика ферментных систем обмена биогенных аминов в мозге крыс Вистар и Август при различных сроках воздействия амфетамина in vivo // Нейрохимия. - 2007. - Т. 24. - С. 150-155.

150. Горбунова А. В. Биогенные амины в центральной нервной системе у крыс Август и Вистар в условиях экспериментального

эмоционального стресса [Текст] : научное издание // Нейрохи-мия. - 1998. - Т. 15. - С. 293-302.

151. Пшенникова М. Г. Врожденная эффективность стресс-лимитирующих систем, как фактор устойчивости к стрессорным повреждениям // Успехи физиологических наук. — 2003. — Т. 3.

- С. 55-67.

152. Malysheva Е., Kruglov S., Khomenko I. et al. Role of extracellular and intracellular nitric oxide in the regulation of macrophage responses // Bulletin of experimental biology and medicine. — 2006.

- V. 141. - R 404-406.

153. Пшенникова M. Г., Зеленина О. M., Круглов С. В. [и др.]. Синтез HSP70 в лейкоцитах крови как показатель изменения устойчивости к стрессу при адаптации // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2007. — Т. 12. — С. 614-617.

154. Пшенникова М. Г., Попкова Е. В., Подкидышев Д. А. [и др.]. Влияние адаптации к гипоксии на устойчивость к нейродегене-ративному повреждению мозга у крыс разных генетических линий // Вестник Российской Академии медицинских наук. — 2007.

- Т. 2. - С. 50-55.

155. Goryacheva А. V., Kruglov S. V., Pshennikova М. G. et al. Adaptation to intermittent hypoxia restricts nitric oxide overproduction and prevents beta-amyloid toxicity in rat brain // Nitric Oxide. — 2010.

- V. 23. - P. 289-299.

156. Пшенникова M. Г. Роль генетических особенностей организма в устойчивости к повреждающим воздействиям и в защитных эффектах адаптации // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2011. — Т. 4. — С. 7-16.

157. Goddard С. A., Butts D. A., Shatz C. J. Regulation of CNS synapses by neuronal MHC class I // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2007. - V. 104. - P. 6828-6833.

158. Dick T. P., Ruppert Т., Groettrup M. et al. Coordinated dual cleavages induced by the proteasome regulator PA28 lead to dominant MHC ligands // Cell. - 1996. - V. 86. - P. 253-262.

159. Fabunmi R. P., Wigley W. C., Thomas P. J. et al. Interferon gamma regulates accumulation of the proteasome activator PA28 and immunoproteasomes at nuclear PML bodies // Journal of cell science. - 2001. - V. 114. - P. 29-36.

160. Sijts A., Sun Y., Janek K. et al. The role of the proteasome activator PA28 in MHC class I antigen processing // Molecular immunology.

- 2002. - V. 39. - P. 165-169.

161. Minami M., Shinozaki F., Suzuki M. et al. The proteasome activator PA28 functions in collaboration with Hsp90 in vivo // Biochemical and biophysical research communications. — 2006. — V. 344.

- P. 1315-1319.

162. Loconto J., Papes F., Chang E. et al. Functional expression of murine V2R pheromone receptors involves selective association with the M10 and Ml families of MHC class lb molecules // Cell. - 2003.

- V. 112. - P. 607-618.

163. Xie L., Korkmaz K. S., Braun K. et al. Early life stress-induced histone acetylations correlate with activation of the synaptic plasticity genes Arc and Egrl in the mouse hippocampus // Journal of neurochemistry. - 2013. - V. 125. - P. 457-464.

164. Оленев С. H. Развивающийся мозг: Клеточные, молекулярные и генетические аспекты нейрофизиологии. — JL, 1978.

165. Kim J. J., Shih J. C., Chen K. et al. Selective enhancement of emotional, but not motor, learning in monoamine oxidase A-deficient mice // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 1997.

- V. 94. - P. 5929-5933.

166. Naoi M., Riederer P., Maruyama W. Modulation of monoamine oxidase (MAO) expression in neuropsychiatric disorders: genetic and environmental factors involved in type A MAO expression // Journal of Neural Transmission. — 2015. — P. 1-16.

167. Lauder J. M. Neurotransmitters as growth regulatory signals: role of receptors and second messengers // Trends in neurosciences. — 1993.

- V. 16. - P. 233-240.

168. Whitaker-Azmitia P. M., Druse M., Walker P. et al. Serotonin as a developmental signal // Behavioural brain research. — 1995. — V. 73.

- P. 19-29.

169. Dori I. E., Dinopoulos A., Parnavelas J. G. The development of the synaptic organization of the serotonergic system differs in brain areas with different functions // Experimental neurology. — 1998. — V. 154. - P. 113-125.

170. Kotamraju S., Matalon S., Matsunaga T. et al. Upregulation of im-munoproteasomes by nitric oxide: potential antioxidative mechanism in endothelial cells // Free Radical Biology and Medicine. — 2006.

- V. 40. - P. 1034-1044.

171. Pickering A., Koop A., Teoh C. et al. The immunoproteasome, the 20S proteasome and the PA28alphabeta proteasome regulator are oxidative-stress-adaptive proteolytic complexes // Biochem. J. — 2010. - V. 432. - P. 585-594.

172. Tanaka K. The proteasome: overview of structure and functions // Proceedings of the Japan Academy, Series B. — 2009. — V. 85. — P. 12-36.

173. Callahan M. K., Wohlfert E. A., Menoret A. et al. Heat shock up-regulates lmp2 and lmp7 and enhances presentation of immunoproteasome-dependent epitopes // The Journal of Immunology. - 2006. - V. 177. - P. 8393-8399.

174. Grune T., Catalgol B., Licht A. et al. HSP70 mediates dissociation and reassociation of the 26S proteasome during adaptation to oxidative stress // Free Radical Biology and Medicine. — 2011. — V. 51. - P. 1355-1364.