Винкулин - Vinculin
В клетках млекопитающих винкулин белок мембраны цитоскелета в очаговая адгезия бляшки, которые участвуют в связывании интегрин молекулы адгезии к актин цитоскелет. Винкулин - это цитоскелет белок, связанный с соединениями клетка-клетка и клетка-матрица, где считается, что он функционирует как один из нескольких взаимодействующих белков, участвующих в закреплении F-актин к мембране.
Независимо обнаружен Бенни Гейгером[5] и Кейт Берридж,[6] его последовательность на 20-30% аналогична α-катенин, который выполняет аналогичную функцию.
Связывание попеременно с талином или α-актинином, форма винкулина и, как следствие, его связывающие свойства изменяются. Ген винкулина существует в виде единственной копии и, по-видимому, не близок к тому, чтобы брать на себя функции в его отсутствие. Его вариант сплайсинга метавинкулин (см. Ниже) также нуждается в винкулине для гетеродимеризации и работы зависимым образом.
Структура
Винкулин представляет собой цитоскелетный белок массой 117 кДа с 1066 аминокислоты. Белок содержит кислый N-концевой домен и основной C-концевой домен, разделенные пролин -богатый средний сегмент. Винкулин состоит из глобулярного головного домена, который содержит сайты связывания талина и α-актинина, а также сайт фосфорилирования тирозина, тогда как хвостовая область содержит сайты связывания для F-актин, паксиллин и липиды.[7]
По сути, имеется N-концевая головка из 835 аминокислот, которая разделена на четыре домена. Он связан с С-концевым хвостом с линкерной областью.
Недавнее открытие трехмерной структуры проливает свет на то, как этот белок адаптирует свою форму для выполнения множества функций. Например, винкулин может контролировать подвижность клетки, просто изменяя ее форму с активной на неактивную. В «неактивном» состоянии винкулин характеризуется взаимодействием между его головным и хвостовым доменами. И при преобразовании в «активную» форму, например, когда талин запускает связывание, внутримолекулярное взаимодействие между хвостом и головой прерывается. Другими словами, когда сайты связывания талина (VBS) α-спиралей связываются со структурой спирального пучка в головном домене винкулина, инициируется «преобразование спирального пучка», которое приводит к реорганизации α-спиралей (α1- α- 4), в результате чего получилась совершенно новая пятиспиральная структура пучка. Эта функция также распространяется на раковые клетки и регулирует их перемещение и распространение рака на другие части тела.
Механизм и функция
Распространение и движение клеток происходят в процессе связывания клеточной поверхности. интегрин рецепторы к внеклеточный матрикс молекулы адгезии. Винкулин связан с очаговой адгезией и адгезионными соединениями, которые представляют собой комплексы, зарождающие актиновые филаменты и сшивающие агенты между внешней средой, плазматическая мембрана, и актин цитоскелет.[8] Комплекс фокальных спаек состоит из нескольких белков, таких как винкулин, α-актинин, паксиллин и талин, на внутриклеточной поверхности плазматической мембраны.
Говоря более конкретно, амино-конец винкулина связывается с талином, который, в свою очередь, связывается с β-интегринами, а карбокси-конец связывается с актином, фосфолипидами и гомодимерами, образующими паксиллин. Связывание винкулина с талином и актином регулируется полифосфоинозитидами и ингибируется кислыми фосфолипидами. Затем комплекс служит для закрепления актиновых филаментов на мембране и, таким образом, помогает усилить силу, действующую на талин внутри фокальных спаек.[9]
Потеря винкулина влияет на различные клеточные функции; он нарушает образование комплекса и предотвращает адгезию и распространение клеток. Отсутствие белка демонстрирует уменьшение распространения клеток, сопровождающееся уменьшением образования стрессовых волокон, образованием меньшего количества фокальных спаек и ингибированием ламеллиподии расширение.[7] Было обнаружено, что клетки с дефицитом винкулина имеют ростовые конусы, которые продвигаются медленнее, а также филоподия и ламеллипоиды, которые были менее стабильны, чем дикий тип. На основании исследований было высказано предположение, что недостаток винкулина может снижать адгезию клеток за счет ингибирования сборки очаговой адгезии и предотвращения полимеризации актина. С другой стороны, сверхэкспрессия винкулина может восстанавливать адгезию и распространение, способствуя привлечению цитоскелетных белков к фокальному адгезионному комплексу в месте связывания интегрина.[9] Способность винкулина взаимодействовать с интегринами цитоскелета при очаговой адгезии, по-видимому, имеет решающее значение для контроля механики цитоскелета, распространения клеток и образования ламеллиподий. Таким образом, винкулин, по-видимому, играет ключевую роль в контроле формы, основываясь на его способности модулировать структуру и функцию фокальной адгезии.
Активация
Винкулин находится в равновесии между активным и неактивным состоянием.[10] Активное состояние запускается после привязки к назначенному партнеру. Эти изменения происходят, когда винкулин взаимодействует с очаговая адгезия указывает, к чему он привязан. Когда винкулин находится в неактивной форме, белок сохраняется для цитоплазма в отличие от очаговая адгезия точки связаны из активного состояния. Молекула талин считается основным инициатором активации винкулина из-за его присутствия в фокальных комплексах. Комбинаторная модель винкулина утверждает, что либо α-актинин или же талин может активировать винкулин самостоятельно или с помощью PIP2 или же актин. Эта активация происходит за счет разделения соединения голова-хвост внутри неактивного винкулина.[10]
Сайт привязки
VBS | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
головка винкулина человека (1-258) в комплексе с сайтом связывания винкулина 3 талина (остатки 1944-1969) | |||||||||
Идентификаторы | |||||||||
Символ | VBS | ||||||||
Pfam | PF08913 | ||||||||
ИнтерПро | IPR015009 | ||||||||
|
Винкулин участок связывания преимущественно находятся в талин и талин-подобные молекулы, позволяющие привязка винкулина в талин, стабилизируя опосредованные интегрином соединения клеточного матрикса. Талин, в свою очередь, ссылки интегрины к актин цитоскелет. В консенсусная последовательность для Винкулина участок связывания это LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, с вторичная структура предсказание четырех амфипатический спирали. В гидрофобный остатки которые определяют VBS, сами «замаскированы» и скрыты в основе ряда спиральный пучки, из которых состоит талиновый стержень.[11]
Варианты сращивания
Гладкие мышцы и скелетные мышцы (и, вероятно, в меньшей степени в сердечная мышца ) в их хорошо-дифференцированный (сократительное) состояние коэкспрессирует (вместе с винкулином) а вариант сращивания неся дополнительный экзон в 3'-кодирующей области, таким образом кодируя более длинную изоформу мета-винкулин (мета VCL) с молекулярной массой ~ 150 кД - белок, о существовании которого известно с 1980-х годов.[12] Трансляция дополнительного экзона вызывает вставку, содержащую от 68 до 79 аминокислот, между спиралями I и II в С-концевом хвостовом домене. Мутации в области вставки коррелируют с наследственной идиопатической дилатацией. кардиомиопатия.[13]
Длина вставки в метавинкулине составляет 68 AA у млекопитающих и 79 у лягушки.[14] Сравнивали последовательности метавинкулина от свиньи, человека, курицы и лягушки и обнаружили, что вставка является двудольной: первая часть вариабельна, а вторая высококонсервативна. Обе изоформы винкулина совместно локализуются в мышечных адгезивных структурах, таких как плотные бляшки в гладкие мышцы, вставные диски в кардиомиоциты, и костамеры в скелетные мышцы.[15] Хвостовой домен метавинкулина имеет меньшее сродство к голове по сравнению с хвостовым винкулином. В случае метавинкулина разворачивание С-концевой гидрофобной шпильки хвостового домена нарушается отрицательными зарядами 68-аминокислотной вставки, что требует, чтобы активированная фосфолипидом обычная изоформа винкулина полностью активировала молекулу метавинкулина.
Взаимодействия
Винкулин показал взаимодействовать с:
В случаях Избыточный бактериальный рост в тонком кишечнике представлен как СРК При появлении симптомов выявлено, что антитела против CdtB влияют на функцию винкулина, которая необходима для моторики кишечника.[22]
Рекомендации
- ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000035403 - Ансамбль, Май 2017
- ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000021823 - Ансамбль, Май 2017
- ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ Гейгер Б (сентябрь 1979 г.). «Белок 130K из куриного желудка: его локализация на концах пучков микрофиламентов в культивируемых куриных клетках». Клетка. 18 (1): 193–205. Дои:10.1016/0092-8674(79)90368-4. PMID 574428. S2CID 33153559.
- ^ Берридж К., Ферамиско-младший (март 1980 г.). «Микроинъекция и локализация белка 130K в живых фибробластах: связь с актином и фибронектином». Клетка. 19 (3): 587–95. Дои:10.1016 / s0092-8674 (80) 80035-3. PMID 6988083. S2CID 43087259.
- ^ а б Goldmann WH, Ingber DE (январь 2002 г.). «Интактный белок винкулин необходим для контроля формы клеток, клеточной механики и образования rac-зависимых ламеллиподий». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 290 (2): 749–55. Дои:10.1006 / bbrc.2001.6243. PMID 11785963.
- ^ Сюй В., Барибо Х, Адамсон Э. Д. (январь 1998 г.). «Нокаут винкулина приводит к порокам сердца и мозга во время эмбрионального развития». Разработка. 125 (2): 327–37. PMID 9486805.
- ^ а б Ezzell RM, Goldmann WH, Wang N, Parashurama N, Parasharama N, Ingber DE (февраль 1997 г.). «Винкулин способствует распространению клеток, механически связывая интегрины с цитоскелетом». Экспериментальные исследования клеток. 231 (1): 14–26. Дои:10.1006 / excr.1996.3451. PMID 9056408.
- ^ а б Боргон Р.А., Вонрайн С., Бриконь Дж., Буа П.Р., Изард Т. (июль 2004 г.). «Кристаллическая структура винкулина человека». Структура. 12 (7): 1189–97. Дои:10.1016 / j.str.2004.05.009. PMID 15242595.
- ^ Gingras AR, Vogel KP, Steinhoff HJ, Ziegler WH, Patel B, Emsley J, Critchley DR, Roberts GC, Barsukov IL (февраль 2006 г.). «Структурная и динамическая характеристика сайта связывания винкулина в талиновом стержне». Биохимия. 45 (6): 1805–17. Дои:10.1021 / bi052136l. PMID 16460027.
- ^ Feramisco JR, Smart JE, Burridge K, Helfman DM, Thomas GP (сентябрь 1982 г.). «Сосуществование винкулина и винкулиноподобного белка с более высокой молекулярной массой в гладких мышцах». Журнал биологической химии. 257 (18): 11024–31. PMID 6809764.
- ^ Witt S, Zieseniss A, Fock U, Jockusch BM, Illenberger S (июль 2004 г.). «Сравнительный биохимический анализ показывает, что винкулин и метавинкулин взаимодействуют в местах спайки мышц». Журнал биологической химии. 279 (30): 31533–43. Дои:10.1074 / jbc.M314245200. PMID 15159399.
- ^ Штрассер П., Гимона М., Херцог М., Гейгер Б., Small JV (февраль 1993 г.). «Вариабельные и константные области на С-конце винкулина и метавинкулина. Клонирование и экспрессия фрагментов в E. coli». Письма FEBS. 317 (3): 189–94. Дои:10.1016/0014-5793(93)81274-4. PMID 8425604. S2CID 39567003.
- ^ Белкин А.М., Орнатский О.И., Глухова М.А., Котелянский В.Е. (август 1988 г.). «Иммунолокализация метавинкулина в гладких и сердечных мышцах человека». Журнал клеточной биологии. 107 (2): 545–53. Дои:10.1083 / jcb.107.2.545. ЧВК 2115213. PMID 3138246.
- ^ Хазан РБ, Канг Л., Роу С., Борген П.И., Римм Д.Л. (декабрь 1997 г.). «Винкулин связан с комплексом адгезии Е-кадгерина». Журнал биологической химии. 272 (51): 32448–53. Дои:10.1074 / jbc.272.51.32448. PMID 9405455.
- ^ Хазан РБ, Нортон Л (апрель 1998 г.). «Рецептор эпидермального фактора роста модулирует взаимодействие Е-кадгерина с актиновым цитоскелетом». Журнал биологической химии. 273 (15): 9078–84. Дои:10.1074 / jbc.273.15.9078. PMID 9535896.
- ^ Тернер С.Э., Браун М.С., Перротта Дж. А., Риди М. С., Николопулос С. Н., Макдональд А. Р., Багродиа С., Томас С., Левенталь П. С. (май 1999 г.). «Мотив паксиллина LD4 связывает PAK и PIX через новый анкириновый повтор 95 кДа, белок ARF-GAP: роль в ремоделировании цитоскелета». Журнал клеточной биологии. 145 (4): 851–63. Дои:10.1083 / jcb.145.4.851. ЧВК 2133183. PMID 10330411.
- ^ Мазаки Ю., Хашимото С., Сабэ Х. (март 1997 г.). «Клетки моноцитов и раковые клетки экспрессируют новые изоформы паксиллина с различными связывающими свойствами с белками фокальной адгезии». Журнал биологической химии. 272 (11): 7437–44. Дои:10.1074 / jbc.272.11.7437. PMID 9054445.
- ^ Браун М.С., Перротта Дж. А., Тернер К. Э. (ноябрь 1996 г.). «Идентификация LIM3 как основной детерминанты локализации фокальной адгезии паксиллина и характеристика нового мотива на паксиллине, направляющего винкулин и связывание киназы фокальной адгезии». Журнал клеточной биологии. 135 (4): 1109–23. Дои:10.1083 / jcb.135.4.1109. ЧВК 2133378. PMID 8922390.
- ^ Мандаи К., Наканиси Х., Сато А., Такахаши К., Сато К., Нисиока Х., Мидзогути А., Такай Й. (март 1999 г.). «Понсин / SH3P12: l-афадин- и винкулин-связывающий белок, локализованный на стыках адгезивов клетка-клетка и клетка-матрикс». Журнал клеточной биологии. 144 (5): 1001–17. Дои:10.1083 / jcb.144.5.1001. ЧВК 2148189. PMID 10085297.
- ^ Пиментел М., Моралес В., Поккунури В., Брикос С., Ким С. М., Ким С. Е., Триантафиллоу К., Вайтсман С., Марш З, Марш Е., Чуа К. С., Шринивасан С., Барлоу Г. М., Чанг С. (май 2015 г.). «Аутоиммунитет связывает винкулин с патофизиологией хронических функциональных изменений кишечника после инфекции Campylobacter jejuni на модели крысы». Пищеварительные заболевания и науки. 60 (5): 1195–205. Дои:10.1007 / s10620-014-3435-5. PMID 25424202. S2CID 22408999.
дальнейшее чтение
- Кричли Д.Р. (ноябрь 2004 г.). «Цитоскелетные белки талин и винкулин в интегрин-опосредованной адгезии». Сделки Биохимического Общества. 32 (Пт 5): 831–6. Дои:10.1042 / BST0320831. PMID 15494027.
- Котелянский В.Е., Огрызко Е.П., Жидкова Н.И., Веллер П.А., Кричли Д.Р., Ванкомпернолле К., Вандекеркхове Дж., Штрассер П., Вэй М., Гимона М. (март 1992 г.). «Дополнительный экзон в гене винкулина человека специфически кодирует мета-винкулин-специфический разностный пептид. Межвидовое сравнение выявляет вариабельные и консервативные мотивы во вставке метавинкулина». Европейский журнал биохимии. 204 (2): 767–72. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1992.tb16692.x. PMID 1339348.
- Маллиган Л.М., Гарднер Э., Телениус Х., Пондер Б.А. (август 1992 г.). «Дополнительные физические и генетические методы картируют ген винкулина (VCL) на хромосоме 10q». Геномика. 13 (4): 1347–9. Дои:10.1016/0888-7543(92)90066-2. PMID 1505973.
- Веллер П.А., Огрызко Е.П., Корбен Е.Б., Жидкова Н.И., Патель Б., Прайс Г.Дж., Спурр Н.К., Котелянский В.Е., Кричли Д.Р. (август 1990 г.). «Полная последовательность человеческого винкулина и отнесение гена к 10-й хромосоме». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 87 (15): 5667–71. Дои:10.1073 / pnas.87.15.5667. ЧВК 54388. PMID 2116004.
- Тернер CE, Берридж К. (июнь 1989 г.). «Обнаружение метавинкулина в тромбоцитах человека с использованием модифицированного анализа наложения талина». Европейский журнал клеточной биологии. 49 (1): 202–6. PMID 2503380.
- Тернер CE, Миллер JT (июнь 1994 г.). «Первичная последовательность паксиллина содержит предполагаемые мотивы связывания доменов SH2 и SH3 и несколько доменов LIM: идентификация винкулина и области связывания pp125Fak». Журнал клеточной науки. 107 (Pt 6) (6): 1583–91. PMID 7525621.
- Салгия Р., Ли Дж. Л., Ло С.Х., Бранкхорст Б., Канзас Г.С., Собхани Э.С., Сан Ю., Писик Е., Халлек М., Эрнст Т. (март 1995 г.). «Молекулярное клонирование паксиллина человека, белка фокальной адгезии, фосфорилированного P210BCR / ABL». Журнал биологической химии. 270 (10): 5039–47. Дои:10.1074 / jbc.270.10.5039. PMID 7534286.
- Адамс, доктор медицины, Керлавадж А.Р., Флейшманн Р.Д., Фулднер Р.А., Булт С.Дж., Ли Н.Х., Киркнес Е.Ф., Вайншток К.Г., Гокейн Д.Д., Уайт О. (сентябрь 1995 г.) «Первоначальная оценка разнообразия генов человека и паттернов экспрессии на основе 83 миллионов нуклеотидов последовательности кДНК» (PDF). Природа. 377 (6547 Прил.): 3–174. PMID 7566098.
- Хагманн Дж (апрель 1993 г.). «Формирование паттернов и направленность цитоскелета тромбоцитов человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 90 (8): 3280–3. Дои:10.1073 / пнас.90.8.3280. ЧВК 46283. PMID 7682697.
- Джонсон Р.П., Крейг С.В. (январь 1995 г.). «Сайт связывания F-актина, замаскированный внутримолекулярной ассоциацией винкулиновых головных и хвостовых доменов». Природа. 373 (6511): 261–4. Дои:10.1038 / 373261a0. PMID 7816144. S2CID 4369795.
- Хирш М.С., Закон Л.Ю., Тринкаус-Рэндалл В., Свобода К.К. (1995). «Внутриклеточное распределение винкулина и альфа 2 интегрина в эпителиальных клетках и хондроцитах». Сканирование. 16 (5): 275–84. Дои:10.1002 / sca.4950160306. PMID 7994488.
- Fausser JL, Ungewickell E, Ruch JV, Lesot H (октябрь 1993 г.). «Взаимодействие винкулина с тяжелой цепью клатрина». Журнал биохимии. 114 (4): 498–503. Дои:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a124206. PMID 8276759.
- Моисеева Е.П., Веллер П.А., Жидкова Н.И., Корбен Е.Б., Патель Б., Ясинская И., Котелянский В.Е., Кричли Д.Р. (февраль 1993 г.). «Организация человеческого гена, кодирующего цитоскелетный белок винкулин и последовательность промотора винкулина». Журнал биологической химии. 268 (6): 4318–25. PMID 8440716.
- Йошида М., Вестлин В.Ф., Ван Н., Ингбер Д.Е., Розенцвейг А., Резник Н., Джимброне М.А. (апрель 1996 г.). «Адгезия лейкоцитов к эндотелию сосудов вызывает связывание Е-селектина с актиновым цитоскелетом». Журнал клеточной биологии. 133 (2): 445–55. Дои:10.1083 / jcb.133.2.445. ЧВК 2120789. PMID 8609175.
- Скотт Г.А., Лян Х., Кэссиди Л.Л. (август 1995 г.). «Регулирование развития фокального контактного белка экспрессии в меланоцитах человека». Исследование пигментных клеток. 8 (4): 221–8. Дои:10.1111 / j.1600-0749.1995.tb00667.x. PMID 8610074.
- Deroanne CF, Colige AC, Nusgens BV, Lapiere CM (май 1996 г.). «Модуляция экспрессии и сборки винкулина во время индуцированного фибриллярным коллагеном ангиогенеза in vitro и его обращение». Экспериментальные исследования клеток. 224 (2): 215–23. Дои:10.1006 / excr.1996.0131. PMID 8612698.
- Маеда М., Держатель Е., Лоус Б., Валент С., Бис Р. Д. (январь 1997 г.). «Дилатационная кардиомиопатия, связанная с дефицитом цитоскелетного белка метавинкулина». Тираж. 95 (1): 17–20. Дои:10.1161 / 01.cir.95.1.17. PMID 8994410.
- Мазаки Ю., Хашимото С., Сабэ Х. (март 1997 г.). «Клетки моноцитов и раковые клетки экспрессируют новые изоформы паксиллина с различными связывающими свойствами с белками фокальной адгезии». Журнал биологической химии. 272 (11): 7437–44. Дои:10.1074 / jbc.272.11.7437. PMID 9054445.
- Хазан РБ, Канг Л., Роу С., Борген П.И., Римм Д.Л. (декабрь 1997 г.). «Винкулин связан с комплексом адгезии Е-кадгерина». Журнал биологической химии. 272 (51): 32448–53. Дои:10.1074 / jbc.272.51.32448. PMID 9405455.
- Хазан РБ, Нортон Л (апрель 1998 г.). «Рецептор эпидермального фактора роста модулирует взаимодействие Е-кадгерина с актиновым цитоскелетом». Журнал биологической химии. 273 (15): 9078–84. Дои:10.1074 / jbc.273.15.9078. PMID 9535896.