ВНУТРІШНЬОКЛІТИННИЙ СИГНАЛІНГ ЗА УЧАСТІ ГОРМОНУ РОСТУ: СУЧАСНЕ БАЧЕННЯ, ФІЗІОЛОГІЧНІ НАСЛІДКИ, ПЕРСПЕКТИВИ ОЦІНКИ

Ковальчук С. М., Чупашко О. І.

ОГЛЯДИ ЛІТЕРАТУРИ

Наукова стаття

Наведено систематизований аналіз даних, які представлені в сучасній науковій літературі, щодо механізмів та ефектів сигналінгу, пов’язаних з гормоном росту та його основним ефектором – IGF-1. Охарактеризовані актуальні молекулярні моделі активації внутрішньоклітинних механізмів за участі ГР та передачі сигналу, а також фізіологічні наслідки сигналінгу соматотропного гормону. Не дивлячись на інтенсивні дослідження впродовж останнього десятиліття, механізми сигналінгу, пов’язаного з гормоном росту, залишаються не до кінця зрозумілими. Відомо, що рецепторами гормону росту, а також еритропоетину, інтерлейкінів 3, 5 та 6, інтерферону-γ, IFNγ, тромбопоетину та лептину є молекули класу I цитокінів, Однією з умов життєздатності складного багатоклітинного організму є стійка і водночас динамічна система між- і внутрішньоклітинних комунікацій. Комплексна взаємоорганізація усіх задіяних у сигнальних шляхах білків формує розгалужену мережу внутрішньоклітинної передачі сигналів, що складається з дивергентних та конвергентних шляхів, що перемикаються на різних білках. Згідно з сучасними літературними даними, гормон росту активує сигнальний шлях Янус – кінази 2 – JAK2 та спряжених STAT-білків (білки – сигнальні трансдуктори та активатори транскрипції), і представлено нове розуміння схеми ініціювання JAK2 – опосередкованих механізмів в результаті зв’язування гормону росту з його рецептором. Показано, що активація JAK2 необхідна для опосередкованого гормоном росту подальшого рекрутингу STAT1, STAT3 та STAT5, а негативна регуляція сигналізації JAK – STAT включає важливий етап у контролі цього сигнального шляху. Відповідно, спектр фізіологічних процесів, регульованих JAK2 , надзвичайно широкий, починаючи від постнатального росту, розмноження та лактації через механізми регулювання метаболізму та морфогенетичні ефекти, формування кісток, активації нервових стовбурових клітин, а також процесів еритропоезу, мієлопоезу, тромбопоезу та механізмів запальної реакції. Показано, що дисрегуляція сигналінгу з цих рецепторів відіграє значну роль, зокрема, у канцерогенезі. Потенційно важливою темою для майбутніх досліджень є також визначення механізмів зустрічної комунікації між JАК та іншими сигнальними шляхами.

гормон росту, рецептор гормону росту, Янус-кіназа 2, інсуліноподібний фактор росту 1.

1. Moller N, Jorgensen JO. Effects of growth hormone on glucose, lipid, and protein metabolism in human subjects. Endocr Rev. 2009;30(2):152-77. DOI: 10.1210/er.2008-0027.
2. Dehkhoda F, Lee CMM, Medina J, Brooks AJ. The Growth Hormone Receptor: Mechanism of Receptor Activation, Cell Signaling, and Physiological Aspects. Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:35.
3. Milman S, Huffman DM, Barzilai N. The somatotropic axis in human aging: frame work for the current state of knowledge and future research. Cell Metab. 2016;3(6):980-9. DOI: 10.1016/j.cmet.2016.05.014.
4. Bartke A, List EO, Kopchick JJ. The somatotropic axis and aging: benefits of endocrine defects. Growth Horm IGF Res. 2016;27:41-5. DOI: 10.1016/j.ghir.2016.02.002.
5. Bartke A, Sun LY, Longo V. Somatotropic signaling: trade-offs between growth, reproductive development, and longevity. Physiol Rev. 2013;93(2):571-98. DOI: 10.1152/physrev.00006.2012.
6. Dobie R, Ahmed SF, Staines KA, Pass C, Jasim S, MacRae VE, et al. Increased linear bone growth by GH in the absence of SOCS2 is independent of IGF-1. J Cell Physiol. 2015;230(11):2796-806. DOI: 10.1002/jcp.25006.
7. Brooks AJ, Dai W, O’Mara ML, Abankwa D, Chhabra Y, Pelekanos RA, et al. Mechanism of activation of proteinkinase JAK2 by the growth hormone receptor. Science. 2014;344(6185):1249783. DOI: 10.1126/science.12497 83.
8. Shuai K, Liu B. Regulation of JAK-STAT signalling in the immune system. Nat Rev Immunol. 2003;3(11):900-11. DOI: 10.1038/nri1226.
9. Waters MJ, Brooks AJ, Chhabra Y. A new mechanism for growth hormone receptor activation of JAK2, and implication for related cytokine receptors. JAK STAT. 2014;3:e29569. DOI: 10.4161/jkst.29569.
10. Waters MJ, Brooks AJ. JAK2 activation by growth hormone and other cytokines. Biochem J. 2015;466(1):1-11. DOI: 10.1042/BJ20141293.
11. Brooks AJ, Waters MJ. The growth hormone receptor: mechanism of activation and clinical implications. Nat Rev Endocrinol. 2010;6(9):515- 25. DOI: 10.1038/nrendo. 2010.123.
12. Silvennoinen O, Ungureanu D, Niranjan Y, Hammaren H, Bandaranayake R, Hubbard SR. New insights into the structure and function of the pseudokinase domainin JAK2. Biochem Soc Trans. 2013;41(4):1002-7. DOI: 10.1042/BST20130005.
13. Brooks AJ, Waters MJ. Rewriting the mechanism of JAK2 activation. Cell Cycle. 2015;14(3):285-6. DOI: 10.1080/15384101.2015.1006533.
14. Carter-Su C, Schwartz J, Argetsinger LS. Growth hormone signaling pathways. Growth Horm IGF Res. 2016;28:11-5. DOI: 10.1016/j. ghir.2015. 09.002.
15. Waters MJ, Brooks AJ. Growth hormone receptor: structure function relationships. Horm Res Paediatr. 2011;76(1):12-6. DOI:10.1159/000329 138.
16. McNally R, Eck MJ. JAK-cytokine receptor recognition, unboxed. Nat Struct Mol Biol. 2014;21(5):431-3. DOI: 10.1038/nsmb.2824.
17. Ferrao R, Wallweber HJ, Ho H, Tam C, Franke Y, Quinn J, et al. The structural basis for class II cytokine receptor recognition by JAK1. Structure. 2016;24(6):897-905. DOI: 10.1016/j.str.2016.03.023.
18. Linossi EM, Babon JJ, Hilton DJ, Nicholson SE. Suppression of cytokine signaling: the SOCS perspective. Cytokine Growth Factor Rev. 2013;24(3):241-8. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2013.03.005.
19. Bohmer FD, Friedrich K. Protein tyrosinephosphatases as wardensof STAT signaling. JAK STAT. 2014;3(1):e28087. DOI: 10.4161/ jkst.28087.
20. Gan Y, Zhang Y, Buckels A, Paterson AJ, Jiang J, Clemens TL, et al. IGF-1R modulation of acute GH-induced STAT5 signaling: role of protein tyrosine phosphatase activity. Mol Endocrinol. 2013;27(11):1969-79. DOI: 10.1210/me.2013-1178.
21. Wu S, Yang W, DeLuca F. Insulin-like growth factor-independent effects of growth hormone on growth plate chondrogenesis and longitudinal bone growth. Endocrinol. 2015;156(7):2541-51. DOI: 10.1210/en.2014-1983.
22. Fornari R, Marocco C, Francomano D, Fittipaldi S, Lubrano C, Bimonte VM, et al. Insulin growth factor-1 correlates with higher bone mineral density and lower inflammation status in obese adult subjects. Eat Weight Disord. 2018 Jun;23(3):375-381. DOI: 10.1007/s40519- 017-0362-4.
23. Vitale G, Barbieri M, Kamenetskaya M, Paolisso G. GH/IGF-I/insulin system in centenarians. Mech Ageing Dev. 2016;165(B):107-14. DOI: 10.1016/j.mad.2016.12.001.
24. Buchert M, Burns CJ, Ernst M. Targeting JAK kinase in solid tumors: emerging opportunities and challenges. Oncogene. 2016;35(8):939- 51. DOI: 10.1038/onc.2015.150.

«Вістник проблем біології і медицини» Випуск 1 (163), 2022 рік , 39-43 сторінки, код УДК 612.433.65

10.29254/2077-4214-2022-1-163-39-43