Поли (А) -связывающий белок - Poly(A)-binding protein

Поли (A) РНК-связывающий белок PABP (PDB 1CVJ)

Поли (А) -связывающий белок (PAB или же PABP)[1] это РНК-связывающий белок который запускает связывание комплекса эукариотического фактора инициации 4 (eIF4G) непосредственно с поли (А) хвост из мРНК.[2] Поли (А) хвост расположен на 3'-конце мРНК и имеет длину 200-250 нуклеотидов. Связывающий белок также участвует в предшественники мРНК помогая полиаденилатполимеразе добавить поли (A) нуклеотидный хвост к пре-мРНК перед перевод.[3] Ядерная изоформа избирательно связывается примерно с 50 нуклеотидами и стимулирует активность полиаденилат-полимераза за счет увеличения его близости к РНК. Поли (A) -связывающий белок также присутствует на стадиях метаболизма мРНК, включая бессмысленный распад и ядерно-цитоплазматический перенос. Поли (A)-связывающий белок может также защищать хвост от деградации и регулировать продукцию мРНК. Без этих двух белков в тандеме поли (А) хвост не добавлялся бы и РНК быстро разлагалась.[4]

Структура

RRM 1 и 2 соединены коротким линкером, показывающим связывание с полиаденилатной РНК.

Цитозольный поли-A-связывающий белок (PABPC) состоит из четырех Мотивы распознавания РНК (RRMs) и C-концевую область, известную как домен PABC. RRM является наиболее распространенным мотивом для распознавания РНК и обычно состоит из 90-100 аминокислоты. Предыдущее решение ЯМР и Рентгеновская кристаллография исследования показали, что RRM глобулярные домены, каждый состоит из 4-х антипараллельных β листы которые поддержаны 2 α-спирали. Две центральные β-нити, соединенные коротким линкером, каждого RRM образуют желобообразную поверхность, которая, как считается, отвечает за связывание с поли (A) олигонуклеотиды. Полиаденилатная РНК принимает расширенную конформацию по длине молекулярного желоба. Аденин признание в первую очередь опосредуется контактами с консервативные остатки найдено в Мотивы RNP двух RRM.[5] Исследования in vitro показали, что аффинность связывания составляет порядка 2-7 нМ, в то время как сродство к поли (U), поли (G) и поли (C), как сообщается, было ниже или не определялось по сравнению. Это показывает, что поли (А) -связывающий белок специфичен к поли (А) олигонуклеотидам, а не другим.[6] Поскольку две центральные β-цепи используются для связывания поли (A) олигонуклеотидов, другая сторона белка свободна для белок-белковых взаимодействий.

Домен РАВС состоит примерно из 75 аминокислот и состоит из 4 или 5 α-спиралей в зависимости от организма - человеческие РАВС имеют 5, а дрожжи было обнаружено, что их было 4. Этот домен не контактирует с РНК, а вместо этого он распознает последовательности из 15 остатков, которые являются частью мотива взаимодействия PABP (PAM-2), обнаруженного на таких белках, как фактор завершения трансляции эукариот (eRF3) и белки 1 и 2, взаимодействующие с PABP (PAIP 1, PAIP2).

Структура человеческого поли (A) -связывающего белка, обнаруженного в ядро (PABPN1) еще предстоит точно определить, но было показано, что он содержит один домен RRM и аргинин богатые карбокси терминальный домен. Считается, что они структурно и функционально отличаются от поли-A-связывающих белков, обнаруженных в цитозоль.

Выражение и привязка

Экспрессия поли (A) -связывающего белка млекопитающих регулируется на уровне трансляции с помощью механизма обратной связи: мРНК, кодирующая PABP, содержится в 5 ' UTR A-богатая последовательность, которая связывает поли (A) -связывающий белок. Это приводит к ауторегуляторной репрессии трансляции PABP.

Цитозольная изоформа эукариотического поли (A) -связывающего белка связывается с фактором инициации eIF4G через его C-концевой домен. eIF4G - это компонент eIF4F комплекс, содержащий eIF4E, еще один фактор инициации, связанный с Крышка 5 футов на 5'-конце мРНК. Это связывание образует характерную петлевую структуру синтез эукариотического белка. Поли (A) -связывающие белки в цитозоле конкурируют за сайты связывания eIF4G. Это взаимодействие увеличивает как сродство eIF4E к структуре кэпа, так и PABP1 к поли (A), эффективно блокируя белки на обоих концах мРНК. В результате эта ассоциация может частично лежать в основе способности PABP1 продвигать небольшие рибосомальный (40S) рекрутирование субъединицы, чему способствует взаимодействие между eIF4G и eIF3. Было также показано, что поли (A) -связывающий белок взаимодействует с фактором терминации (eRF3 ). Взаимодействие eRF3 / PABP1 может способствовать рециклированию терминирующих рибосом от 3 'до 5' конца, облегчая множественные раунды инициации на мРНК. В качестве альтернативы он может ссылаться перевод к распаду мРНК, поскольку eRF3, по-видимому, препятствует способности PABP1 к мультимеризации / формированию на поли (A), потенциально приводя к диссоциации PABP1, деаденилирование и, в конечном итоге, товарооборот.[7]

Ротавирус NSP3

Клеточная трансляция против ротавирусной

Ротавирус РНК-связывающий белок NSP3 взаимодействует с eIF4GI и вытесняет поли (A) связывающий белок из eIF4F. NSP3A, заняв место PABP на eIF4GI, отвечает за отключение синтеза клеточного белка.[8] МРНК ротавируса завершают мотив 3 ’GACC, который распознается вирусный белок NSP3. Это место, где NSP3 конкурирует с поли (A) -связывающим белком за связывание eIF4G.

При возникновении ротавирусной инфекции вирусные мРНК с хвостом GACC транслируются, в то время как мРНК с поли (A) хвостом серьезно нарушается. В инфицированных клетках наблюдаются высокие величины как индукции трансляции (мРНК с хвостом GACC), так и восстановления (мРНК с поли (A) хвостом), которые зависят от штамма ротавируса. Эти данные предполагают, что NSP3 является трансляционным суррогатом комплекса PABP-поли (A); следовательно, он сам по себе не может нести ответственность за ингибирование трансляции мРНК с поли (A)-хвостами хозяина при ротавирусной инфекции.[9]

PABP-C1, выведенный из eIF4G с помощью NSP3, накапливается в ядре клеток, инфицированных ротавирусом. Для этого процесса выселения требуется ротавирус NSP3, eIF4G и RoXaN. Чтобы лучше понять взаимодействие, моделирование комплекса NSP3-RoXaN демонстрирует, что мутации в NSP3 прерывают этот комплекс без нарушения взаимодействия NSP3 с eIF4G. В ядерная локализация PABP-C1 зависит от способности NSP3 взаимодействовать с eIF4G, а также требует взаимодействия NSP3 с определенной областью в RoXaN, лейцин - и аспарагиновая кислота -богатый (LD) домен. RoXaN идентифицируется как клеточный партнер NSP3, участвующий в нуклеоцитоплазматической локализации PABP-C1.[10]

Сопутствующие заболевания

OPMD

Окулофарингеальная мышечная дистрофия (OPMD) - это генетическое состояние Это заболевание часто возникает в зрелом возрасте после 40 лет. Это заболевание обычно приводит к ослаблению лицевых мышц, часто проявляющимся в виде прогрессирующего опущения век, затрудненного глотания и слабости проксимальных мышц конечностей, например, слабых мышц ног и бедер. Людям с этим расстройством часто мешают до такой степени, что им приходится использовать трость, чтобы ходить.[11] О OPMD сообщили примерно в 29 странах, и их количество сильно варьируется в зависимости от конкретной группы населения. Заболевание может передаваться по аутосомному доминирующий или же рецессивный черта.[12]

Мутации

Мутации поли (A) -связывающего белка ядерного 1 (PABPN1) может вызывать OPMD (окулофарингеальную мышечную дистрофию). Что отличает белок PABPN1 от всех других генов, вызывающих заболевание. полиаланин трактатов, в том, что это не фактор транскрипции. Вместо этого PABPN1 участвует в полиаденилировании предшественники мРНК.[13]

Мутации в PABPN1, вызывающие это нарушение, возникают, когда белок имеет расширенный полиаланиновый тракт (12-17 аланинов в длину против ожидаемого количества 10). Дополнительные аланины заставляют PABPN1 агрегировать и образовывать сгустки в мышцах, потому что они не могут расщепляться. Считается, что эти комки нарушают нормальную функцию мышечные клетки что в конечном итоге приводит к гибели клеток. Эта прогрессирующая потеря мышечных клеток, скорее всего, вызывает мышечную слабость, наблюдаемую у пациентов с OPMD. До сих пор не известно, почему это заболевание поражает только определенные мышцы, такие как верхняя часть ноги и бедро. В недавних исследованиях OPMD в Дрозофила, было показано, что дегенерация мышц у тех, кто поражен, не может быть исключительно из-за расширенного полиаланинового тракта. На самом деле это может быть связано с РНК-связывающим доменом и его функцией связывания.[14]

Исследования

По состоянию на ноябрь 2015 года было приложено много усилий для исследования OPMD и того, как к нему относиться. Была предложена трансплантация миобластов, и в настоящее время они проходят клинические испытания во Франции. Это делается путем принятия миобласты из нормальной мышечной клетки и поместив их в глоточные мышцы и позволяя им развиваться, чтобы помочь сформировать новые мышечные клетки. Также было проведено тестирование существующих или разработанных соединений, чтобы увидеть, могут ли они бороться с OPMD и его симптомами. Трегалоза представляет собой особую форму сахара, которая продемонстрировала сниженное образование агрегатов и отсроченную патологию на мышиной модели OPMD. Доксициклин также сыграли аналогичную роль в задержке токсичность OPMD в моделях мышей, скорее всего, из-за остановки образования агрегатов и уменьшения апоптоз. Многие другие соединения и методы в настоящее время исследуются и показывают некоторые успехи в клинические испытания приводит к оптимизму в лечении этой болезни.[15]

Гены

Множественные гены человека кодируют разные изоформы и паралоги белка PABP, включая PABPN1, PABPC1, PABPC3, PABPC4, PABPC5.[16]

Рекомендации

  1. ^ Кахведжян А., Свиткин Ю.В., Сукари Р., М'Бучоу М.Н., Соненберг Н. (январь 2005 г.). «Поли (A) -связывающий белок млекопитающих представляет собой фактор инициации трансляции эукариот, который действует через несколько механизмов». Гены и развитие. 19 (1): 104–13. Дои:10.1101 / gad.1262905. ЧВК  540229. PMID  15630022.
  2. ^ Поли (А) -связывание + белки в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
  3. ^ "UniProtKB - Q86U42 (PABP2_HUMAN)". uniprot.org. Получено 17 ноября 2015.
  4. ^ Воет, Дональд; Воет, Джудит. Биохимия (4-е изд.). Вайли. п. 1304.
  5. ^ Део, Рахул (сентябрь 1999 г.). «Распознавание полиаденилатной РНК поли (A) -связывающим белком». Клетка. 98 (6): 835–845. Дои:10.1016 / s0092-8674 (00) 81517-2. PMID  10499800.
  6. ^ Госс, диджей; Клейман, FE (2013). «Поли (А) связывающие белки: все ли они созданы равными?». Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК. 4 (2): 167–179. Дои:10.1002 / WRNA.1151. ЧВК  3580857. PMID  23424172.
  7. ^ Горгони, Барбара; Грей, Никола (август 2004 г.). «Роль цитоплазматических поли (A) -связывающих белков в регуляции экспрессии генов: перспективы развития» (PDF). Брифинги по функциональной геномике и протеомике. 3 (2): 125–141. Дои:10.1093 / bfgp / 3.2.125. PMID  15355595.
  8. ^ Пирон, М; Vende, P; Коэн, Дж; Понсе, Д. (1998). «Ротавирусный РНК-связывающий белок NSP3 взаимодействует с eIF4GI и вытесняет поли (А) связывающий белок из eIF4F». Журнал EMBO. 17 (19): 5811–21. Дои:10.1093 / emboj / 17.19.5811. ЧВК  1170909. PMID  9755181.
  9. ^ Gratia, M (сентябрь 2015 г.). «Ротавирус NSP3 является трансляционным суррогатом комплекса поли (A) связывающий белок-поли (A)». Журнал вирусологии. 89 (17): 8773–82. Дои:10.1128 / JVI.01402-15. ЧВК  4524085. PMID  26063427.
  10. ^ Харб, Майя (ноябрь 2008 г.). «Ядерная локализация цитоплазматического поли (A) -связывающего белка при ротавирусной инфекции включает взаимодействие NSP3 с eIF4G и RoXaN». Журнал вирусологии. 82 (22): 11283–11293. Дои:10.1128 / JVI.00872-08. ЧВК  2573281. PMID  18799579.
  11. ^ «Окулофарингеальная мышечная дистрофия». Домашний справочник по генетике. Национальная медицинская библиотека.
  12. ^ «Окулофарингеальная мышечная дистрофия». Национальная организация по редким заболеваниям.
  13. ^ Шубридж, Шерил (2000). «Заболевания полиаланинового тракта и нейрокогнитивные фенотипы». База данных Madame Curie Bioscience.
  14. ^ Шартье, Эймерик (2006). «Модель окулофарингеальной мышечной дистрофии на дрозофиле выявляет внутреннюю токсичность PABPN1». Журнал EMBO. 25 (10): 2253–2262. Дои:10.1038 / sj.emboj.7601117. ЧВК  1462976. PMID  16642034.
  15. ^ «Исследования и результаты». Медицинский факультет Университета Нью-Мексико.
  16. ^ PABPC5. Комитет по номенклатуре генов HUGO. Доступ 8 апреля 2020 г.