PSMB5 - PSMB5

PSMB5
Белок PSMB5 PDB 1iru.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыPSMB5, LMPX, MB1, субъединица бета 5 протеасомы, X, субъединица 20S бета 5 протеасомы
Внешние идентификаторыOMIM: 600306 MGI: 1194513 ГомолоГен: 55690 Генные карты: PSMB5
Расположение гена (человек)
Хромосома 14 (человек)
Chr.Хромосома 14 (человек)[1]
Хромосома 14 (человек)
Геномное расположение PSMB5
Геномное расположение PSMB5
Группа14q11.2Начните23,016,543 бп[1]
Конец23,035,230 бп[1]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE PSMB5 208799 в формате fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
ВидыЧеловекМышь
Entrez

5693

19173

Ансамбль

ENSG00000100804

ENSMUSG00000022193

UniProt

P28074

O55234

RefSeq (мРНК)

NM_001130725
NM_001144932
NM_002797

NM_011186

RefSeq (белок)

NP_001124197
NP_001138404
NP_002788

NP_035316

Расположение (UCSC)Chr 14: 23.02 - 23.04 МбChr 14: 54,61 - 54,62 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Субъединица протеасомы бета типа 5 также известный как 20S протеасома субъединица бета-5 это белок что у людей кодируется PSMB5 ген.[5][6][7] Этот белок является одной из 17 основных субъединиц (альфа-субъединицы 1-7, конститутивные бета-субъединицы 1-7 и индуцибельные субъединицы, включая beta1i, beta2i, beta5i ) что способствует полной сборке 20S протеасома сложный. В частности, протеасомная субъединица бета-типа-5 вместе с другими бета-субъединицами собирается в два гептамерных кольца, а затем в протеолитическую камеру для деградации субстрата. Этот белок содержит "химотрипсин -подобная »активность и способна к расщеплению больших гидрофобных остатков пептида.[6] Протеасома эукариот распознала разлагаемые белки, в том числе поврежденные белки для контроля качества белков или ключевые регуляторные белковые компоненты для динамических биологических процессов. Существенной функцией модифицированной протеасомы, иммунопротеасомы, является процессинг класса I MHC пептиды.

Структура

Экспрессия белка

Ген PSMB5 кодирует члена семейства протеасом B-типа, также известного как семейство T1B, которое представляет собой 20S коровую бета-субъединицу в протеасоме. Эта каталитическая субъединица отсутствует в иммунопротеасоме и заменена каталитической субъединицей beta5i (субъединица бета 8 протеасомы).[7] Ген имеет 5 экзонов и расположен на полосе хромосомы 14q11.2. Белковая субъединица протеасомы человека бета-типа 5 имеет размер 22 кДа и состоит из 204 аминокислот. Рассчитанная теоретическая pI этого белка составляет 8,66.

Комплексная сборка

Протеасома представляет собой мультикаталитический протеиназный комплекс с высокоупорядоченной структурой ядра 20S. Эта бочкообразная структура ядра состоит из 4 уложенных в осевом направлении колец из 28 неидентичных субъединиц: каждое из двух концевых колец образовано 7 альфа-субъединицами, а два центральных кольца образованы 7 бета-субъединицами. Каждая из трех бета-субъединиц (бета1, бета2 и бета5) содержит протеолитический активный сайт и имеет различные предпочтения в отношении субстратов. Протеасомы в высокой концентрации распределяются по эукариотическим клеткам и расщепляют пептиды в АТФ / убиквитин-зависимом процессе нелизосомного пути.[8][9]

Функция

Функции белка поддерживаются его третичной структурой и его взаимодействием с ассоциирующими партнерами. Как одна из 28 субъединиц 20S протеасомы, белок субъединица протеасомы бета-типа 2 способствует формированию протеолитической среды для деградации субстрата. Доказательства кристаллических структур изолированного 20S протеасомного комплекса демонстрируют, что два кольца бета-субъединиц образуют протеолитическую камеру и поддерживают все свои активные центры протеолиза внутри камеры.[9] Одновременно кольца альфа-субъединиц образуют вход для субстратов, попадающих в протеолитическую камеру. В инактивированном 20S протеасомном комплексе ворота во внутреннюю протеолитическую камеру охраняются N-концевыми хвостами специфической альфа-субъединицы. Этот уникальный дизайн структуры предотвращает случайное столкновение между протеолитическими активными центрами и белковым субстратом, что делает деградацию белка хорошо регулируемым процессом.[10][11] 20S протеасомный комплекс сам по себе обычно функционально неактивен. Протеолитическая способность 20S ядерной частицы (CP) может быть активирована, когда CP связывается с одной или двумя регуляторными частицами (RP) на одной или обеих сторонах альфа-колец. Эти регуляторные частицы включают протеасомные комплексы 19S, протеасомные комплексы 11S и т. Д. После ассоциации CP-RP подтверждение определенных альфа-субъединиц изменится и, следовательно, вызовет открытие входных ворот субстрата. Помимо RP, протеасомы 20S также могут быть эффективно активированы другими мягкими химическими обработками, такими как воздействие низких уровней додецилсульфата натрия (SDS) или NP-14.[11][12]

Субъединица бета-5 протеасомы 20S (систематическая номенклатура) первоначально экспрессируется как предшественник с 263 аминокислотами. Фрагмент из 59 аминокислот на N-конце пептида необходим для правильной укладки белка и последующей сборки комплекса. На конечной стадии сборки комплекса N-концевой фрагмент субъединицы бета5 отщепляется, образуя зрелую субъединицу бета5 20S комплекса.[13]

Клиническое значение

Протеасома и ее субъединицы имеют клиническое значение по крайней мере по двум причинам: (1) нарушенная комплексная сборка или дисфункциональная протеасома может быть связана с патофизиологией конкретных заболеваний, и (2) они могут использоваться в качестве мишеней для лекарств для терапевтических вмешательства. Совсем недавно были предприняты дополнительные усилия по рассмотрению протеасомы для разработки новых диагностических маркеров и стратегий. Улучшенное и всестороннее понимание патофизиологии протеасомы должно привести к клиническому применению в будущем.

Протеасомы образуют ключевой компонент для убиквитин-протеасомная система (UPS) [14] и соответствующий контроль качества клеточного белка (PQC). Протеин убиквитинирование и последующие протеолиз и деградация протеасомами являются важными механизмами в регуляции клеточный цикл, рост клеток и дифференцировка, транскрипция генов, сигнальная трансдукция и апоптоз.[15] Впоследствии нарушение сборки и функции протеасомного комплекса ведет к снижению протеолитической активности и накоплению поврежденных или неправильно свернутых белков. Такое накопление белка может способствовать патогенезу и фенотипическим характеристикам нейродегенеративных заболеваний,[16][17] сердечно-сосудистые заболевания,[18][19][20] воспалительные реакции и аутоиммунные заболевания,[21] и системные реакции на повреждение ДНК, приводящие к злокачественные новообразования.[22]

Несколько экспериментальных и клинических исследований показали, что аберрации и нарушение регуляции UPS вносят вклад в патогенез нескольких нейродегенеративных и миодегенеративных заболеваний, включая Болезнь Альцгеймера,[23] болезнь Паркинсона[24] и Болезнь Пика,[25] Боковой амиотрофический склероз (ALS),[25] болезнь Хантингтона,[24] Болезнь Крейтцфельдта-Якоба,[26] болезни мотонейронов, полиглутаминовые (PolyQ) заболевания, Мышечные дистрофии[27] и несколько редких форм нейродегенеративных заболеваний, связанных с слабоумие.[28] В рамках убиквитин-протеасомная система (UPS) протеасома поддерживает гомеостаз сердечного белка и, таким образом, играет важную роль в сердечной ишемический травма, повреждение,[29] гипертрофия желудочков[30] и сердечная недостаточность.[31] Кроме того, накапливаются доказательства того, что UPS играет важную роль в злокачественной трансформации. Протеолиз UPS играет важную роль в ответах раковых клеток на стимулирующие сигналы, которые имеют решающее значение для развития рака. Соответственно, экспрессия гена за счет деградации факторы транскрипции, такие как p53, с-июн, c-Fos, NF-κB, c-Myc, HIF-1α, MATα2, STAT3, стерол-регулируемые связывающие элементы белки и рецепторы андрогенов Все они контролируются ИБП и, таким образом, участвуют в развитии различных злокачественных новообразований.[32] Кроме того, UPS регулирует деградацию продуктов гена-супрессора опухолей, таких как аденоматозный полипоз кишечной палочки (APC ) при колоректальном раке, ретинобластома (Rb). и опухолевый супрессор фон Хиппеля – Линдау (ВХЛ), а также ряд протоонкогены (Раф, Мой с, Myb, Rel, Src, Мос, ABL ). ИБП также участвует в регуляции воспалительных реакций. Эта активность обычно объясняется ролью протеасом в активации NF-κB, который дополнительно регулирует экспрессию провоспалительных цитокины такие как TNF-α, ИЛ-β, Ил-8, молекулы адгезии (ICAM-1, VCAM-1, Р-селектин ) и простагландины и оксид азота (НЕТ).[33] Кроме того, UPS также играет роль в воспалительных реакциях в качестве регуляторов пролиферации лейкоцитов, в основном за счет протеолиза циклинов и деградации CDK ингибиторы.[34] Наконец, аутоиммунное заболевание пациенты с SLE, Синдром Шегрена и ревматоидный артрит (RA) преимущественно демонстрируют циркулирующие протеасомы, которые можно использовать в качестве клинических биомаркеров.[35]

Лучевая терапия - важнейший метод лечения рака. Соответственно, субъединица протеасомы альфа-типа-1 была исследована в качестве стратегии радиосенсибилизации для лечения немелкоклеточные карциномы легких. Ингибирование протеасомы за счет нокдауна PSMA1 что приводит к потере экспрессии протеасомной субъединицы альфа-типа-1 и протеасомной химотрипсиноподобной активности, а также к потере экспрессии белка PSMB5 (протеасомная субъединица бета-типа-5). Комбинация нокдауна ПСМА1 параллельно с радиационная терапия лечение немелкоклеточного рака легкого привело к повышенной чувствительности опухоли к радиации и улучшению контроля над опухолью.[36] Исследование предполагает, что ингибирование протеасом посредством нокдауна PSMA1 является многообещающей стратегией радиосенсибилизации немелкоклеточной карциномы легких посредством ингибирования опосредованной NF-κB экспрессии Анемия Фанкони / HR гены репарации ДНК, и что субъединица протеасомы бета-типа 5 может играть важную роль в этом процессе.[36]

использованная литература

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000100804 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000022193 - Ансамбль, Май 2017
  3. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  4. ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  5. ^ Акияма К., Йокота К., Кагава С., Симбара Н., Тамура Т., Акиока Х., Нотванг Х. Дж., Нода С., Танака К., Итихара А. (сентябрь 1994 г.). «Клонирование кДНК и подавление гамма-интерферона протеасомных субъединиц X и Y». Наука. 265 (5176): 1231–4. Bibcode:1994Научный ... 265.1231A. Дои:10.1126 / science.8066462. PMID  8066462.
  6. ^ а б Coux O, Tanaka K, Goldberg AL (ноябрь 1996 г.). «Структура и функции протеасом 20S и 26S». Анну Рев Биохим. 65: 801–47. Дои:10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101. PMID  8811196.
  7. ^ а б «Ген Entrez: субъединица протеасомы PSMB5 (просома, макропаин), бета-тип, 5».
  8. ^ Coux O, Tanaka K, Goldberg AL (1996). «Структура и функции протеасом 20S и 26S». Ежегодный обзор биохимии. 65: 801–47. Дои:10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101. PMID  8811196.
  9. ^ а б Томко Р.Дж., Хохштрассер М (2013). «Молекулярная архитектура и сборка протеасомы эукариот». Ежегодный обзор биохимии. 82: 415–45. Дои:10.1146 / annurev-biochem-060410-150257. ЧВК  3827779. PMID  23495936.
  10. ^ Groll M, Ditzel L, Löwe J, Stock D, Bochtler M, Bartunik HD, Huber R (апрель 1997 г.). «Структура протеасомы 20S из дрожжей при разрешении 2,4 А». Природа. 386 (6624): 463–71. Bibcode:1997Натура.386..463G. Дои:10.1038 / 386463a0. PMID  9087403.
  11. ^ а б Гролль М., Байорек М., Келер А., Мородер Л., Рубин Д.М., Хубер Р., Гликман М.Х., Финли Д. (ноябрь 2000 г.). «Закрытый канал в частицу ядра протеасомы». Структурная биология природы. 7 (11): 1062–7. Дои:10.1038/80992. PMID  11062564.
  12. ^ Zong C, Gomes AV, Drews O, Li X, Young GW, Berhane B, Qiao X, French SW, Bardag-Gorce F, Ping P (август 2006 г.). «Регуляция сердечных 20S протеасом мышей: роль ассоциирующих партнеров». Циркуляционные исследования. 99 (4): 372–80. Дои:10.1161 / 01.RES.0000237389.40000.02. PMID  16857963.
  13. ^ Ян, Y; Früh, K; Ан, К; Петерсон, Пенсильвания (17 ноября 1995 г.). «Сборка протеасомных комплексов in vivo, влияние на процессинг антигена». Журнал биологической химии. 270 (46): 27687–94. Дои:10.1074 / jbc.270.46.27687. PMID  7499235.
  14. ^ Клейгер Г., мэр Т. (июнь 2014 г.). «Опасное путешествие: экскурсия по убиквитин-протеасомной системе». Тенденции в клеточной биологии. 24 (6): 352–9. Дои:10.1016 / j.tcb.2013.12.003. ЧВК  4037451. PMID  24457024.
  15. ^ Гольдберг, А.Л .; Stein, R; Адамс, Дж (август 1995 г.). «Новое понимание функции протеасом: от архебактерий до разработки лекарств». Химия и биология. 2 (8): 503–8. Дои:10.1016/1074-5521(95)90182-5. PMID  9383453.
  16. ^ Сулистио Ю.А., Хиз К. (январь 2015 г.). «Убиквитин-протеасомная система и дерегуляция молекулярных шаперонов при болезни Альцгеймера». Молекулярная нейробиология. 53 (2): 905–31. Дои:10.1007 / s12035-014-9063-4. PMID  25561438.
  17. ^ Ортега З, Лукас Дж.Дж. (2014). «Участие убиквитин-протеасомной системы в болезни Хантингтона». Границы молекулярной неврологии. 7: 77. Дои:10.3389 / fnmol.2014.00077. ЧВК  4179678. PMID  25324717.
  18. ^ Сандри М., Роббинс Дж. (Июнь 2014 г.). «Протеотоксичность: недооцененная патология при сердечных заболеваниях». Журнал молекулярной и клеточной кардиологии. 71: 3–10. Дои:10.1016 / j.yjmcc.2013.12.015. ЧВК  4011959. PMID  24380730.
  19. ^ Дрюс О., Тэгтмайер Х (декабрь 2014 г.). «Нацеливание на убиквитин-протеасомную систему при сердечных заболеваниях: основа новых терапевтических стратегий». Антиоксиданты и редокс-сигналы. 21 (17): 2322–43. Дои:10.1089 / ars.2013.5823. ЧВК  4241867. PMID  25133688.
  20. ^ Ван З.В., Хилл Д.А. (февраль 2015 г.). «Контроль качества протеина и метаболизм: двунаправленный контроль в сердце». Клеточный метаболизм. 21 (2): 215–26. Дои:10.1016 / j.cmet.2015.01.016. ЧВК  4317573. PMID  25651176.
  21. ^ Карин, М; Дельхас, М. (2000). «Киназа I каппа B (IKK) и NF-каппа B: ключевые элементы провоспалительной передачи сигналов». Семинары по иммунологии. 12 (1): 85–98. Дои:10.1006 / smim.2000.0210. PMID  10723801.
  22. ^ Ермолаева М.А., Даховник А., Шумахер Б. (янв 2015). «Механизмы контроля качества в ответах на клеточные и системные повреждения ДНК». Обзоры исследований старения. 23 (Pt A): 3–11. Дои:10.1016 / j.arr.2014.12.009. ЧВК  4886828. PMID  25560147.
  23. ^ Checler, F; да Коста, Калифорния; Анколио, К; Chevallier, N; Лопес-Перес, Э; Marambaud, P (26 июля 2000 г.). «Роль протеасомы в болезни Альцгеймера». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная основа болезни. 1502 (1): 133–8. Дои:10.1016 / s0925-4439 (00) 00039-9. PMID  10899438.
  24. ^ а б Chung, KK; Доусон, Вирджиния; Доусон, TM (ноябрь 2001 г.). «Роль убиквитин-протеасомного пути в болезни Паркинсона и других нейродегенеративных расстройствах». Тенденции в неврологии. 24 (11 Прил.): S7–14. Дои:10.1016 / s0166-2236 (00) 01998-6. PMID  11881748.
  25. ^ а б Икеда, К; Акияма, H; Араи, Т; Ueno, H; Цучия, К; Косака, К. (июль 2002 г.). «Морфометрическая переоценка системы двигательных нейронов болезни Пика и бокового амиотрофического склероза с деменцией». Acta Neuropathologica. 104 (1): 21–8. Дои:10.1007 / s00401-001-0513-5. PMID  12070660.
  26. ^ Manaka, H; Като, Т; Курита, К; Катагири, Т; Шикама, Й; Kujirai, K; Каванами, Т; Сузуки, Y; Nihei, K; Сасаки, H (11 мая 1992 г.). «Заметное увеличение убиквитина в спинномозговой жидкости при болезни Крейтцфельдта – Якоба». Письма о неврологии. 139 (1): 47–9. Дои:10.1016 / 0304-3940 (92) 90854-з. PMID  1328965.
  27. ^ Мэтьюз, KD; Мур, SA (январь 2003 г.). «Конечностно-поясная мышечная дистрофия». Текущие отчеты по неврологии и неврологии. 3 (1): 78–85. Дои:10.1007 / s11910-003-0042-9. PMID  12507416.
  28. ^ Майер, Р.Дж. (март 2003 г.). «От нейродегенерации к нейрогомеостазу: роль убиквитина». Новости и перспективы наркотиков. 16 (2): 103–8. Дои:10.1358 / dnp.2003.16.2.829327. PMID  12792671.
  29. ^ Кализа, Дж; Пауэлл, С. Р. (2013). «Убиквитиновая протеасомная система и ишемия миокарда». AJP: Сердце и физиология кровообращения. 304 (3): H337–49. Дои:10.1152 / ajpheart.00604.2012. ЧВК  3774499. PMID  23220331.
  30. ^ Предмор, JM; Ван, П; Дэвис, Ф; Бартолон, S; Westfall, MV; Дайк, DB; Pagani, F; Пауэлл, SR; День, СМ (2 марта 2010 г.). «Дисфункция убиквитиновых протеасом при гипертрофических и дилатационных кардиомиопатиях». Тираж. 121 (8): 997–1004. Дои:10.1161 / cycleaha.109.904557. ЧВК  2857348. PMID  20159828.
  31. ^ Пауэлл, С.Р. (июль 2006 г.). «Убиквитин-протеасомная система в физиологии и патологии сердца». Американский журнал физиологии. Сердце и физиология кровообращения. 291 (1): H1 – H19. Дои:10.1152 / ajpheart.00062.2006. PMID  16501026.
  32. ^ Адамс, Дж. (1 апреля 2003 г.). «Возможности ингибирования протеасомы при лечении рака». Открытие наркотиков сегодня. 8 (7): 307–15. Дои:10.1016 / с 1359-6446 (03) 02647-3. PMID  12654543.
  33. ^ Карин, М; Дельхас, М. (февраль 2000 г.). «Киназа I каппа B (IKK) и NF-каппа B: ключевые элементы провоспалительной передачи сигналов». Семинары по иммунологии. 12 (1): 85–98. Дои:10.1006 / smim.2000.0210. PMID  10723801.
  34. ^ Бен-Нерия, Y (январь 2002 г.). «Регуляторные функции убиквитинирования в иммунной системе». Иммунология природы. 3 (1): 20–6. Дои:10.1038 / ni0102-20. PMID  11753406.
  35. ^ Эгерер, К; Kuckelkorn, U; Рудольф, ЧП; Rückert, JC; Dörner, T; Burmester, GR; Kloetzel, PM; Файст, Э (октябрь 2002 г.). «Циркулирующие протеасомы являются маркерами повреждения клеток и иммунологической активности при аутоиммунных заболеваниях». Журнал ревматологии. 29 (10): 2045–52. PMID  12375310.
  36. ^ а б Cron, KR; Чжу, К; Кушваха, DS; Hsieh, G; Мерзон, Д; Рамеседер, Дж; Chen, CC; Д'Андреа, AD; Козоно, Д (2013). «Ингибиторы протеасом блокируют репарацию ДНК и радиосенсибилизируют немелкоклеточный рак легкого». PLOS ONE. 8 (9): e73710. Bibcode:2013PLoSO ... 873710C. Дои:10.1371 / journal.pone.0073710. ЧВК  3764058. PMID  24040035.

дальнейшее чтение