MDia1 - MDia1

Прозрачный гомолог белка 1
1z2c asr r 500.jpeg
Кристаллическая структура mDIA1 GBD-FH3 в комплексе с RhoC-GMPPNP
Идентификаторы
СимволmDia1
Альт. символыDRF1
PDB1z2c
RefSeqNP_031884.1
UniProto08808

mDia1 (также известный как Dia1, Drf1 за Формин-1, связанный с прозрачностью, Диаф1, KIAA4062, p140mDia, mKIAA4062, или же D18Wsu154e) является членом семейства белков, называемых форминами, и Ро эффектор. Это мышиная версия прозрачного гомолога 1 дрозофилы. mDia1 локализуется в митотическом веретене и среднем теле клетки,[1] играет роль в формировании стрессовых волокон и филоподий, фагоцитозе, активации сывороточного фактора ответа, формировании спаек и может действовать как фактор транскрипции.[2] mDia1 ускоряется актин зарождение и удлинение за счет взаимодействия с зазубренными концами (быстрорастущие концы) актиновые нити. Ген, кодирующий mDia1, расположен на 18 хромосоме Mus musculus и назван Diap1.

mDia1 очень гомологичен Drosophila diaphanous, регулируя цитокинетическое кольцо во время цитокинеза.[3] Также известны гомологи у других видов, таких как человеческий DIAP1, почкующиеся дрожжи Bni1 или делящиеся дрожжи Cdc12p.[4]

Ген был нокаутирован у мышей.[5]

Структура

рисунок 1 Домены mDia1 показаны с относительной разницей длин

Продукт Diap1 (Диаф1) ген состоит из 1255 аминокислоты давая молекулярную массу 139 343 дальтон. Полипептидную цепь mDia1 можно разделить на четыре белковых домена:

  • GBD / FH3 (Rho GTPase -связывающий домен / гомология формина 3) домен (длина 366 аминокислот): положения 75-440
  • Домен FH1 (формин гомология 1) (длина 162 аминокислоты): положения 586-747
  • Домен FH2 (формин гомология 2) (длина 403 аминокислоты): положения 752-1154
  • DAD (прозрачный ауторегуляторный домен) (длина 29 аминокислот): позиции 1177-1205

Были обнаружены три дополнительных домена:

  • спиральная катушка (длиной 103 аминокислоты): позиции 460-562
  • спиральная катушка (длина 153 аминокислоты): позиции 1027-1179
  • Arg / Lys-богатый домен (длиной 4 аминокислоты): позиции: 1196-1199[3]

Активная область С-конца состоит из форминов гомологии 1 и 2 (FH1 и FH2) и ауторегуляторного домена Dia (DAD). Предполагается, что домен FH1 похож на веревку и содержит сайты связывания для профилин -актиновые комплексы. Соседний домен FH2 образует вместе с доменом FH2 второй молекулы mDia1 димер в форме пончика от головы к хвосту, который окружает зазубренный конец актиновой нити. Таким образом, домен FH2 обладает способностью к димеризации.[2]

N-конец состоит из Rho GTPase -связывающий домен (GBD), который присоединен к формину гомологии 3 (FH3).

DAD может опосредовать аутоингибирование посредством взаимодействия с ингибирующим доменом Dia (DID), который является субдоменом домена GDB / FH3 (см. Раздел «Регулирование»).

Регулирование

Автоингибирование достигается путем связывания C-концевого DAD с N-концевым DID. Это взаимодействие подавляет способность FH2 образовывать зародыши. актин сборка.[6] Rho-GTP связывается с доменом GDB и нарушает взаимодействие DAD-DID, тем самым способствуя сборке актина. Но для этого требуются высокие концентрации Rho-GTP, что может быть нефизиологичным. Следовательно, высвобождение mDia1 из аутоингибирования, по-видимому, требует неспецифических мембранно-ассоциированных факторов, которые взаимодействуют с Rho-GTP.[7]

Некоторые связывающие белки могут регулировать локализацию и активность mDia1:[2]

  • ABI1: помогает локализовать mDia1 в ламеллиподиях, филоподиях и клеточных адгезиях
  • CLIP 170: связывает домен FH2 и привлекает mDia1 к сайтам фагоцитоза
  • Gα12 / 13: помогает локализовать mDia1 на переднем крае мигрирующих клеток
  • RhoA: необходим для локализации mDia1 на стыках и частично снимает аутоингибирование mDia
  • RhoB: помогает локализовать mDia1 в эндосомах

Кроме того, белок каркаса (IQGAP1 ) похоже, влияет на mDia1. IQGAP1 регулирует локализацию mDia1 на переднем крае клеток. Единственный протестированный короткий C-концевой фрагмент IQGAP1 (аминокислотные остатки от 1503 до 1657) не активирует mDia1. актин полимеризация Мероприятия in vitro. Однако экспрессия этого фрагмента в макрофагах снижает фагоцитоз.[8] Таким образом, он остается открытым, влияет ли IQGAP1 на активность mDia1 напрямую, как это делает для NWASP.[9][10]

Механизм

Зарождение

В отличие от Комплекс Арп 2/3, Форминс зародышируют образование неразветвленных актиновых филаментов. Домены FH2 не имеют структурного сходства с актином, но могут связывать мономеры актина с очень слабым сродством.[4] Димер FH2 зародыширует сборку филаментов за счет прямого взаимодействия и стабилизации промежуточных продуктов полимеризации актина (димеров и тримеров).

Удлинение

Формин димер остается постоянно связанным с плюсовым концом актиновой нити, несмотря на продолжающуюся полимеризацию. Один формин димера диссоциирует с зазубренного конца, чтобы сделать следующий шаг, в то время как вторая форма димера остается связанной. Таким образом, димер формина процессивно добавляет мономеры актина к зазубренному концу и постоянно присутствуют на зазубренном конце актиновой нити (процессивное покрытие).[4] Домен FH1 привлекает мономеры актина через профилин связывание, но не способствует зарождению.[2] Исследования продемонстрировали, что домены FH2 защищают быстро удлиняющиеся зазубренные концы филаментов от огромного молярного избытка белков, покрывающих актин.[11][12][13]Точные механизмы актиновая нить зарождение остается областью активного расследования.

Скорость движения FH2 при удлинение на актиновая нить соответствует скорости добавления субъединиц актина, которая может превышать 100 субъединиц в секунду.

Профилин как повсеместно встречающийся актин-связывающий белок, связан с большинством мономеров актина в клетках. Взаимодействие профилин-актина с FH1 домен может ускорить удлинение на концах с зазубринами, покрытыми FH2.[2]

Функция

В формин гомологичный белок mDia1 представляет собой Ро GTPase эффекторный белок, который, по-видимому, повсеместно присутствует в эукариотических клетках и участвует в:

Стрессовые волокна являются структурами актомиозина, которые важны для установления клеточного напряжения и, следовательно, тяги для продвижения клетки вперед; позднее опосредуется через клеточные адгезии. Стресс-волокна представляют собой пучки примерно по 20 штук. актин филаменты, связанные немышечным миозином II. В пробирке исследования показали, что mDia1 собирается стрессовые волокна ниже по течению Ро. Анализ изображений живых клеток показал, что mDia1 действительно собирает стрессовые волокна, которые на одном конце соединены с очаговые спайки, где происходит полимеризация актина.[14] Сборка стрессовых волокон в очаговых адгезиях с помощью mDia1, как было позже показано, способствует их росту и стабилизации, предполагая, что mDia1 оказывает влияние на взаимодействия клеток с окружающей их средой.[15]

Формин регулировать эндоцитоз. mDia 1 локализуется на эндосомы и регулирует образование фагоцитарной чашки в макрофаги.[1]

mDia1 (и mDia2), по-видимому, стабилизирует микротрубочки, уменьшая тубулин замена субъединиц на их положительных концах. Точный механизм еще полностью не изучен. Однако сродство форминов к актин намного выше, чем для микротрубочек.[2]

Катализируя актин полимеризация и стабилизация микротрубочки, mDia1 также играет важную роль в миграции клеток.[16]

Открытие

mDia1 был обнаружен Ватанабе как p140mDia1 и другие.[3] в 1997 году как последующий эффектор Ро. Эмбрион мыши кДНК библиотеку подвергали скринингу для идентификации RhoA-GTP-связывающего белка с использованием дрожжевой двугибридный система. Кроме того, было показано, что p140mDia1 связывается с GTP-связанной формой RhoA только путем преципитации из лизатов клеток Swiss 3T3. Ватанабэ и другие. м. также продемонстрировать взаимодействие p140mDia1 с профилином и совместную локализацию RhoA, p140mDia и профилина в оборках мембран подвижных клеток.

Последующее исследование Bione в 1997 г. и другие.[17] установили связь между DIA человека и оогенезом, с дефектом гена, приводящим к преждевременная недостаточность яичников.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Томинага Т., Сахай Э., Шарден П., Маккормик Ф., Кортнидж С.А., Альбертс А.С. (2000). «Диафонозно родственные fromins мосты передачи сигналов Rho GTP-азы и Src тирозинкиназы». Мол. Клетка. 5 (1): 13–25. Дои:10.1016 / S1097-2765 (00) 80399-8. PMID  10678165.
  2. ^ а б c d е ж Чесароне MA, DuPage AG, Goode BL (2010). «Высвобождение форминов для ремоделирования актина и цитоскелета микротрубочек». Nat. Преподобный Мол. Cell Biol. 11: 62–74. Дои:10.1038 / nrm2816. PMID  19997130.
  3. ^ а б c Ватанабе Н., Мадауле П., Рид Т., Ишизаки Т., Ватанабе Г., Какидзука А., Сайто Ю., Накао К., Джокуш Б.М., Нарумия С. (июнь 1997 г.). «p140mDia, гомолог Drosophila diaphanous у млекопитающих, является белком-мишенью для малой GTPase Rho и лигандом для профилина». EMBO J. 16 (11): 3044–56. Дои:10.1093 / emboj / 16.11.3044. ЧВК  1169923. PMID  9214622.
  4. ^ а б c Гуд Б.Л., Эк MJ (2007). «Механизм и функция форминов в контроле сборки актина». Анну. Преподобный Biochem. 76: 593–627. Дои:10.1146 / annurev.biochem.75.103004.142647. PMID  17373907.
  5. ^ Ercan-Sencicek AG, Jambi S, Franjic D, Nishimura S, Li M, El-Fishawy P, Morgan TM, Sanders SJ, Bilguvar K, Suri M, Johnson MH, Gupta AR, Yuksel Z, Mane S, Grigorenko E, Picciotto М, Альбертс А.С., Гюнель М., Сестан Н., Государственный МВТ (2014). «Гомозиготная потеря DIAPH1 - новая причина микроцефалии у людей». Европейский журнал генетики человека. 23: 165–72. Дои:10.1038 / ejhg.2014.82. ЧВК  4297910. PMID  24781755.
  6. ^ Незами А.Г., Пой Ф., Эк MJ (февраль 2006 г.). "Структура автоингибирующего переключателя в формате mDia1". Структура. 14 (2): 257–63. Дои:10.1016 / j.str.2005.12.003. PMID  16472745.
  7. ^ Сет А., Отомо С., Розен М.К. (август 2006 г.). «Аутоингибирование регулирует клеточную локализацию и активность сборки актина диафано-родственных форминов FRLalpha и mDia1». J. Cell Biol. 174 (5): 701–13. Дои:10.1083 / jcb.200605006. ЧВК  2064313. PMID  16943183.
  8. ^ Баарлинк С., Гросс Р. (сентябрь 2008 г.). "ГББ обнаружено: конец N FHOD1 образован'". Структура. 16 (9): 1287–8. Дои:10.1016 / j.str.2008.08.002. PMID  18786389.
  9. ^ Le Clainche C, Schlaepfer D, Ferrari A, Klingauf M, Grohmanova K, Veligodskiy A, Didry D, Le D, Egile C, Carlier MF, Kroschewski R (январь 2007 г.). «IQGAP1 стимулирует сборку актина через путь N-WASP-Arp2 / 3». J. Biol. Chem. 282 (1): 426–35. Дои:10.1074 / jbc.M607711200. PMID  17085436.
  10. ^ Брандт Д.Т., Марион С., Гриффитс Г., Ватанабе Т., Кайбути К., Гросс Р. (июль 2007 г.). «Dia1 и IQGAP1 взаимодействуют при миграции клеток и формировании фагоцитарной чашки». J. Cell Biol. 178 (2): 193–200. Дои:10.1083 / jcb.200612071. ЧВК  2064439. PMID  17620407.
  11. ^ Мозли Дж. Б., Сагот I, Мэннинг А. Л., Сюй Й., Эк MJ, Пеллман Д., Гуд Б. Л. (2004). «Консервативный механизм для Bni1- и mDia1-индуцированной сборки актина и двойной регуляции Bni1 с помощью Bud6 и профилина». Мол. Биол. Клетка. 15 (2): 896–907. Дои:10.1091 / mbc.E03-08-0621. ЧВК  329402. PMID  14657240.
  12. ^ Харрис ES, Ли Ф, Хиггс Х.Н. (2004). «Мышиный формин, FRLalpha, замедляет удлинение зазубренного конца актиновой нити, конкурирует с кэпирующим белком, ускоряет полимеризацию мономеров и разрывает нити». J. Biol. Chem. 279 (19): 20076–20087. Дои:10.1074 / jbc.M312718200. PMID  14990563.
  13. ^ Зигмонд С.Х., Евангелиста М., Бун С., Ян С., Дар А.С., Сичери Ф., Форки Дж., Принг М. (2003). «Герметичный колпачок из формина обеспечивает удлинение в присутствии плотно закрывающих белков». Curr. Биол. 13 (20): 1820–1823. Дои:10.1016 / j.cub.2003.09.057. PMID  14561409.
  14. ^ Хотулайнен П., Лаппалайнен П. (2006). «Стрессовые волокна генерируются двумя различными механизмами сборки актина в подвижных клетках». J. Cell Biol. 173 (3): 383–394. Дои:10.1083 / jcb.200511093. ЧВК  2063839. PMID  16651381.
  15. ^ Оукс, Патрик В .; Бекхэм, Ивонн; Стрикер, Джонатан; Гардель, Маргарет Л. (2012-02-06). «Требуется натяжение, но его недостаточно для созревания очаговой адгезии без шаблона стрессовых волокон». Журнал клеточной биологии. 196 (3): 363–374. Дои:10.1083 / jcb.201107042. ISSN  1540-8140. ЧВК  3275371. PMID  22291038.
  16. ^ Ямана Н., Аракава И., Нишино Т., Курокава К., Танджи М., Ито Р. Э., Монипенни Дж., Ишизаки Т., Бито Н., Нозаки К., Хашимото Н., Мацуда М., Нарумия С. (2006). «Путь Rho-mDia1 регулирует клеточную полярность и оборот фокальной адгезии в мигрирующих клетках посредством мобилизации Apc и c-Src». Мол. Клетка. Биол. 26 (1): 6844–6858. Дои:10.1128 / MCB.00283-06. ЧВК  1592856. PMID  16943426.
  17. ^ Биона С., Сала С., Манзини С., Арриго Дж., Дзуффарди О, Банфи С., Борсани Дж., Жонво П., Филипп С., Зуккотти М., Баллабио А., Тониоло Д. (март 1998 г.). «Человеческий гомолог прозрачного гена Drosophila melanogaster нарушен у пациентки с преждевременной недостаточностью яичников: данные о сохранении функции в оогенезе и последствиях для бесплодия человека». Являюсь. J. Hum. Genet. 62 (3): 533–41. Дои:10.1086/301761. ЧВК  1376955. PMID  9497258.

внешняя ссылка