Пролактин (PRL)

Пролактин белковый гормон, вырабатываемый специализированными клетками передней доли гипофиза позвоночных.

Молекула пролактина (мол. масса ок. 23 тыс.) представляет собой одну полипептидную цепь. Установлена первичная структура пролактина человека и нескольких видов животных. Видовые различия в химическом строении пролактина немногочисленны. N-Концевое положение в полипептидной цепи пролактина у человека и ряда животных (напр., свинья, кит) занимает остаток лейцина, у др. животных (напр., овца, крупный рогатый скот) - остаток треонина. С-Концевым аминокислотным остатком в молекуле пролактина независимо от видовой принадлежности является остаток цистеина.

Молекула пролактина обладает довольно устойчивой третичной структурой - около 50% полипептидной цепи находится в виде α-спирали. По химическому строению, физико-химическим и биологическим свойствам пролактин сходен с гормоном роста (соматотропином).

Наряду с доминирующей формой пролактина, представляющей собой простой белок, существует биологически активная изоформа гормона (мол. м. ок. 25 тыс.), в которой к остатку аспарагина в положении 31 с помощью N-гликозидной связи присоединена олигосахаридная цепь.

Пролактин синтезируется в гипофизе, а также в центральной нервной системе и молочной железе [Sinha, 1995, Ben-Jonathan et al., 1996; Leprovost et al., 1994] в виде высокомолекулярного предшественника – препролактина. У КРС полипептид препролактина состоит из 229 аминокислотных остатков [Cao X et al., 2002]. Препролактин в результате специфичного ферментативного отщепления N-концевого "сигнального" пептида (30 аминокислотных остатка) превращается в "зрелый" биологически активный гормон (199 аминокислотных остатков) [Wallis, 1974; Cao X et al., 2002]. В гипофизе и крови обнаруживается ряд молекулярных форм пролактина, незначительно различающихся по физико-химическим, иммунологическим и биологическими свойствами [Freeman M.E. et al., 2000; Балаболкин М.И. и др., 2002]. Существование изоформ может быть обусловлено посттрансляционными модификациями молекулы гормона.

Молекула пролактина имеет три внутренних дисульфидных мостика, один из которых связывает далеко отстоящие части последовательности, а два лругих формируют маленькие петли около N- и С-конца цепи (Gys4- Gys11; Gys58- Gys174; Gys191- Gys199).

Karg and Schams и Plaut с соавторами установили, что ингибирование секреции пролактина мало влияет на надои коров в период лактации [Karg and Schams, 1974 and Plaut et al., 1987]. Эксперименты других исследователей, показывают значительное влияние пролактина на лактогенез, синтез основных компонентов молока (лактозы, белков, жиров) [Le Provost et al., 1994].

Ген пролактина, размером около 10 kb, локализован в хромосоме 23 [Brym et al., 2005]. Он включает пять экзонов и четыре интрона [Cooke et al., 1981; Camper et al., 1984].

Регуляция секреции пролактина сводится в основном к ингибирующему влиянию гипоталамуса. Действующий на уровне срединного возвышения нейротрансмиттер - «пролактин-ингибирующий фактор» (ПИФ), по всей видимости, идентичен дофамину. Отростки дофаминсекретирующих клеток, находящихся в гипоталамусе, оканчиваются на сосудах воротной системы, таким образом выделение пролактина гипофизом постоянно находится в состоянии угнетения. При прекращении выработки дофамина, концентрация пролактина в крови возрастает.

Все физиологические или экзогенные факторы, ослабляющие секрецию или действие дофамина, являются причинами повышения уровня PRL или гиперпролактинемии [Carol W., 1984]. Считается, что в физиологических условиях в регуляции секреции пролактина не играет существенной роли стимулирующее влияние таких нейротрансмиттеров, как серотонин, гистамин и ГАМК (ЦНС), нейропептидов (ТТГ, β-эндорфин, энкефалин, ВИП (вазоинтестинальный пептид), бомбезин, субстанция Р), а также тормозящее влияние норадреналина, ацетилхолина.

Так же установлено, что высвобождение пролактина могут спровоцировать импульсы, исходящие от слуха, обоняния и зрения [Freeman M.E. et al., 2000].

Рецепторы пролактина обнаружены почти во всех органах и тканях. Активация рецептора индуцирует его димеризацию. Молекула пролактина имеет два связывающих участка. Образование гормон-рецепторного комплекса путем связывания первого участка молекулы пролактина с частью домена рецептора создает условия для образования второго аналогичного комплека со вторым связывающим учатком молекулы пролактина [Freeman M.E. et al., 2000]

В результате изучения полиморфизма гена пролактина было установлено более 20 однонуклеотидных замен (SNP) в интронах [Sasavage et al., 1982; Brym, 2004; Brym et al., 2007].

Cowan c соавторами обнаружили полиморфный сайт AvaII. При обработке геномной ДНК эндонуклеазой AvaII выявляется вставка/деления около 200 н.п. возле гена пролактина [Cowan et al. 1990].

Hart показал четыре аллеля SSCP в 5'-фланирующей области гена [Hart et al., 1993].

Широко распространено определение варианта гена PRL по мутации A→G в третьем экзоне приводящей к появлению RsaI-сайта [Lewin et al., 1992; itra et al., 1995; Chrenek et al., 1998; Dybus et al., 2005]. Исследования выявили статистически достоверные ассоциации вариантов гена пролактина по этой мутации с показателями молочной продуктивности [Chung et al. 1996; Dybus 2002; Dybus et al. 2005; Brym et al. 2005]. Chung с соавторами сообщили, что в молоке коров голштино-фризской породы с генотипом AA-RsaI содержится больше жира по сравнению с животными с ВВ-генотипом [Chung et al. 1996]. Chrenek рассмотрел влияние PRL-RsaI полиморфизма на молочную продуктивность коров Brown Swiss не обнаружил статистически значимых различий между генотипами [Chrenek et al.,1999]. Dybus с коллегами определили, что наибольшая молочная подукивность свойственна коровам с АА-генотипом. Brym в группе коров Jersey установил, что в первой лактации (305 дней) коровы с АА-генотипом производят меньше жира (-15,9 и -14,6 кг), чем животные с AB- и ВВ-генотипами [Brym et al., 2004]

M. Klauzinska описала четыре варианта 160-нуклеотидной последовательности, находящейся в 5’-фланкирующей области на расстоянии – 1014 – 846 н.п. в группе коров польской черно-пестрой и польской красной пород КРС. Этот фрагмент содержит переменное число (dT-dG)n повторов и вероятно содержит сайты транскрипционных факторов. В связи с этим полиморфизм в этом районе гена может влиять на экспрессию [M. Klauzinska, 2001].

P. Brym путем секвенирования фрагмента 294 н.п. локализованного в 4 экзоне выявил шесть SNP, которые не приводили к заменам аминокислот в полипептиде [P. Brym et al., 2005].

В работе P. Brym c соавторами описывается однонуклеотидная замена (SNP) в промотерной зоне гена пролактина. Эта мутация выражается в замене A→G в позиции 1043приводящая к потере Hsp 92II-сайта рестрикции [P. Brym et al., 2007].

R. Halabian в группе коров голштинской породы в Иране описал полиморфизм фрагмента 156 н.п. в третьем экзоне гена PRL. В этом фрагменте он обнаружил 4 SNP – TC и TG в позиции 6237 н.п.; TT в позиции 6263; AG в позиции 6268; AC в позиции 6297 н.п. Мутации в позиции 6237 приводят к замене треонина либо на аланин, либо на пролин, а мутация в позиции 6268 заменяет лейцин на пролин [R. Halabian et al., 2008].