Двумя альтернативными лидирующими экзонами продуцируются два класса транскриптов. Транскрипты первого класса (образующиеся с первого экзона), являются основными транскриптами во всех тканях, включая печень, на всех стадиях развития. Транскрипты второго класса локализованы в зрелой печени постоянно и в некоторых других тканях в течение короткого периода неонатального развития [255, 257]. Транскрипты второго класса более восприимчивы к гормону роста, чем транскрипты первого класса [258], в то время как транскрипты первого класса, кроме гормона роста, чувствительны так же к другим факторам.

Регуляция экспрессии гена bIGF-1. Регуляция экспрессии bIGF-1 осуществляется на четырех уровнях: транскрипция, сплайсинг и стабилизация мРНК, трансляция и посттрансляция. Множественные сайты старта транскрипции, альтернативные промоторы и лидирующие экзоны избирательно транскрибируются на разных этапах развития и под действием различных факторов. Синтез и секреция bIGF-1 регулируется различными гормонами, но в большей степени гормоном роста. Употребляемые в пищу вещества также стимулируют синтез и секрецию bIGF-1 [259-261].

Синтез bIGF-1 в основном осуществляется в печени, откуда он экскретируется в плазму крови и на основе тканеспецифичности действует как эндокринный фактор на органы-мишени. К органам-мишеням IGF в том числе относится и молочная железа. В некоторых тканях белок IGF-1 синтезируется локально [262-264]. В частности, IGF-1 мРНК экспрессируется в молочной железе коров, тем самым подтверждая возможность его локального синтеза. Причем имеющиеся данные подтверждают, что способностью к синтезу IGF-1 обладают не секреторные эпителиальные, а стромальные клетки молочной железы [263]. Ronge было показано, что концентрация IGF-1 в крови обратно коррелирует с процессом лактации [263]. В то время как концентрация IGF-2 в ходе лактации остается практически неизменной.

Контрольные вопросы:

1. Какие биологические функции выполняет инсулиноподобный фактор роста?

2. Из скольких экзонов состоит ген инсулиноподобного фактора-1 роста у

млекопитающих?

1. Структура гена bIGF-1

2. Механизм регуляции экспрессии гена bIGF-1 ?

3. Где преимущественно происходит синтез bIGF-1 ?

4. 2.4.1 Характеристика белка IGF-1 и биологическая роль

IGF принадлежат к семейству структурно родственных полипептидов, которое так же включает инсулин и релаксин. Участники этого семейства

демонстрируют 40-50% аминокислотную гомологию друг с другом [269]. Последовательность бычьего IGF-1 является идентичной таковой у человека. Зрелый IGF-1 пептид является однонитевым пептидом, состоящим из семидесяти аминокислот ( молекулярный вес 7.646 Д). Данный полипептид состоит из функциональных доменов A, B, C, и D. Домены А и В обладают высокой гомологией с доменами А и В инсулина. Домен А является важным для связывания IGF-1 с собственным рецептором и запускания последующих внутриклеточных событий. Домен В участвует в связывании с IGFассоциированными белками, участвующими в его транспорте, депонировании и реализации некоторых физиологических эффектов [265].

IGF-1 является важнейшим эндокринным посредником действия соматотропного гормона, почему и называется также соматомедином. Он производится гепатоцитами печени в ответ на стимуляцию их соматотропиновых рецепторов. В периферических тканях именно IGF-1 обеспечивает практически все физиологические эффекты соматотропного гормона. IGF-1 также обеспечивает обратную связь с гипоталамусом и гипофизом по соматотропной оси: от уровня IGF-1 в крови зависит секреция соматотропин-рилизинг-гормона и соматотропного гормона. При низком уровне IGF-1 в крови секреция соматотропин-рилизинг-гормона и соматотропина возрастает, при высоком — снижается. Также IGF-1 регулирует секрецию соматостатина: высокий уровень IGF-1 приводит к возрастанию секреции соматостатина, низкий — к её снижению. Этот механизм является ещё одним способом регуляции уровня соматотропного гормона в крови. Уровень IGF-1 в крови зависит от действия на печень не только соматотропного гормона, но и половых стероидов и тиреоидных гормонов, глюкокортикоидов, инсулина. При этом инсулин, андрогены, эстрогены повышают секрецию IGF-1 печенью, а глюкокортикоиды её снижают. Это является одной из причин синергизма инсулина, соматотропина, половых и тиреоидных гормонов в отношении процессов роста и развития организма, роста и дифференцировки тканей.

На молекулярном уровне биологический эффект IGF-1 заключается в том, что он регулирует экспрессию примерно тридцати генов на уровне транскрипции [266]. Это гены, кодирующие некоторые важные функциональные протеины, такие как рецепторы, транспортные белки и энзимы. Биохимический внутриклеточный эффект IGF-1 заключается в стимуляции транспорта глюкозы и аминокислот через клеточную мембрану, окисление глюкозы и синтез липидов, глюкогена, белка, РНК и ДНК [267-270]. На тканевом уровне, IGF-1 стимулирует митоз (клеточную пролиферацию) и дифференциацию клеток, в том числе и клеток молочной железы [271-273]. На тканево-организменном уровне, IGF-1 стимулирует рост костной ткани [274], развитие мышц [273], а также регулирует функции почек [275], развитие и регенерацию нервной системы [276], синтез половых гормонов, оогенез и сперматогенез, а также процесс лактации [276].

1. Структура белка инсулиноподобного фактора роста.

2. Биологическая роль IGF-1?

3. Какую биологическую роль играет инсулиноподобный фактор роста на

молекулярном уровне?

1. Какое воздействие оказывает IGF-1 на тканевом уровне?

2. Какое второе название инсулиноподобного фактора роста?

2.4.2 Полиморфизм гена bIGF-1 и его ассоциация с признаками мясной и молочной продуктивности

Работ по изучению влияния генотипа на молочные признаки довольно мало. У крупного рогатого скота и овец был обнаружен полиморфизм динуклеотидных [СА] повторов в области 5-фланкирующего региона первого экзона на расстоянии примерно 1 кб от первого кодона [277, 278]. Moody et al. (1994) показали значительный эффект полиморфизма СА повторов в 5-регионе на вес и вес годовалых телят у мясного крупного рогатого скота [279].

У гена bIGF-1 были обнаружены и описаны три полиморфных сайта в промоторной области. Первый (CA) полиморфизм обусловлен динуклеотидными повторами, локализован в промоторе Р1 [280], внутри которого идентифицируется A→C трансверсия в позиции -977 (GenBankAcc. No. DQ975234) [278]. Второй полиморфизм обусловлен T→C переходом в положении -512, также он известен как одиночный нуклеотидный полиморфизм (SNP) bIGF-1 -SnaBI (GenBankAcc. No. AF017143) [281, 282]. Lien S. et al. (2000) обнаружили делецию в четвертом положении (TTTG) в пределах четвертого интрона и один однонуклеотидный полиморфизм в пятом интроне ( bIGF-1 -DpnII) (GenBank Acc. No. AF210383-387) [283]. Девять новых SNP внутри интронов и 3'- областей были генотипированы Mullen M.P. et al. (2011).

Наиболее изученной формой полиморфизма bIGF-1 является однонуклеотидный полиморфизм, распознаваемый SnaBI-рестриктазой, который находится в 5  фланкирующей области первого экзона. Данный полиморфизм обуславливается T→C нуклеотидной заменой. Различные исследователи проанализировали ассоциации этого полиморфизма с молочной продуктивностью крупного рогатого скота [284-287].

Ge et al. была идентифицирована Т (аллель А)→С (аллель В) транзиция у телят ангусского скота [281, 288]. Транзиция расположена в первом кодоне (ATG) первого экзона и распознается с помощью SnaBI рестриктазы. Мутантный bIGF-1- SnaBI^В аллель показан как предпочтительный по некоторым признакам мясной продуктивности, в частности, прирост веса за первые двадцать дней постнатального развития. Jae-Ho Kim (1998) исследовала этот однонуклеотидный полиморфизм на предмет ассоциации с мясными и молочными признаками у представителей ангусского, симментальского