ДНК, взаимодействуя с рецептором витамина Д в ядерной мембране, изменяет его структуру и характер связывания с витамином. В свою очередь Д тоже влияет на способность и избирательность рецептора к взаимодействию с разными ДНК.

Считается, что ДНК — пассивный хранитель знаний, молекула, которой белки диктуют свою волю: какой ген активировать, какой — заставить замолчать. За счёт белковой регуляции на ДНК синтезируется (транскрибируется) та или иная информационная РНК: белки управляют появлением себе подобных. Но, как показали исследования команды биохимиков из Института Скриппса во Флориде (США), ДНК может диктовать белкам собственную «волю».

Учёные изучали механизмы взаимодействия витамина Д с его рецептором. Этот витамин важен для роста клеток, он защищает организм от ряда заболеваний, в том числе остеопороза, регулирует кальциевый и фосфатный обмен, а также необходим для заживления переломов.

Как и всякий «пришелец снаружи», Д взаимодействует с рецептором на поверхности клетки — белковой молекулой, чьей функцией является получение внешних сигналов и передача их в соответствующие «инстанции» внутри клетки. Изнутри на рецепторы тоже влияют разные молекулы, сообщающие о насущных потребностях. И тогда рецептор решает, принимать сигнал или нет, а если принимать, то как сильно реагировать.

Рис. 1. Размягчение кости из-за недостатка витамина Д. Синие зоны — зрелая кость, розовым ограничена формирующаяся костная ткань, чёрные точки — ядра клеток, белые лакуны — незаполненные клетками полости, которые потом обернутся дефектами костной ткани.

Исследователи сосредоточились на взаимодействии рецептора с витамином Д, с производным от витамина А, с ДНК и ещё с одним белком, коактиватором стероидного рецептора 1, который активирует рецептор.

Оказалось, что на витаминный рецептор могут воздействовать не только сам витамин и белок-помощник, но и молекула ДНК. Последняя вызывает в рецепторе масштабные и долгоживущие структурные перестройки, которые влияют на функционирование рецептора. В результате тот начинает иначе связывать других своих «клиентов».

Грубо говоря, ДНК, взаимодействуя с рецептором на одном его конце, изменяет структуру и свойства «посадочных мест» для витамина и коактиватора на другом конце рецепторной молекулы. Но верно и обратное: витамин и белок-помощник изменяют сродство рецептора с молекулой ДНК.

В результате рецептор способен отличать специфические последовательности в ДНК, а не связываться с первой попавшейся молекулой. Для таких тонких наблюдений учёные использовали метод масс-спектрометрии, основанной на водородно-дейтериевом обмене (когда близко расположенные молекулы могут обмениваться разными изотопами водорода).

По словам учёных, представление о структурных особенностях взаимовлияния витамина Д, его рецептора и клеточной ДНК поможет не только в выработке эффективной терапии остеопороза, но и в лечении других недугов, таких как ожирение, рак и аутоиммунные болезни, связанные с нарушением сигнального пути, которое приводит к неправильной активации генов.

Отчёт об этом исследовании опубликован в статье

Jun Zhang, Michael J Chalmers, Keith R Stayrook, Lorri L Burris, Yongjun Wang, Scott A Busby, Bruce D Pascal, Ruben D Garcia-Ordonez, John B Bruning, Monica A Istrate, Douglas J Kojetin, Jeffrey A Dodge, Thomas P Burris & Patrick R Griffin DNA binding alters coactivator interaction surfaces of the intact VDR–RXR complex. – Nature Structural & Molecular Biology. – 2011. – doi:10.1038/nsmb.2046; Published online 10 April 2011.