Муцин
![]() Микрофотография, показывающая клетки с заметными муцин , содержащими внутрицитоплазматическими вакуолями . Пап-пятно . | |
Идентификаторы | |
---|---|
Символ | Муцин |
Мембраном | 111 |
Муцины ( / ˈm juː ) , sɪ n гликозилированных / ) представляют собой семейство высокомолекулярных , сильно белков ( гликоконъюгатов продуцируемых эпителиальными тканями большинства животных . [ 1 ] Ключевой характеристикой муцинов является их способность образовывать гели ; поэтому они являются ключевым компонентом большинства гелеобразных секретов, выполняя функции от смазки до передачи сигналов клеткам и формирования химических барьеров. [ 1 ] Они часто играют тормозящую роль. [ 1 ] Некоторые муцины связаны с контролем минерализации , включая образование перламутра у моллюсков . [ 2 ] кальцификация у иглокожих [ 3 ] и костеобразование у позвоночных. [ 4 ] Они связываются с патогенами как часть иммунной системы. Сверхэкспрессия белков муцина, особенно MUC1 , связана со многими типами рака. [ 5 ] [ 6 ]
Хотя некоторые муцины мембраносвязаны из-за присутствия гидрофобного трансмембранного домена, который способствует удержанию в плазматической мембране , большинство муцинов секретируются качестве основных компонентов слизи в слизистыми оболочками или секретируются, чтобы стать компонентом слюны .
Гены и белки
[ редактировать ]Муцины человека включают гены с символом HUGO MUC от 1 до 22. Из этих муцинов в зависимости от локализации были определены следующие классы: [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
- Секретируемые муцины у людей с их хромосомным расположением, размером повторов аминокислот (аа), гелеобразующими ли они (Y) или нет (N), а также их тканевой экспрессией. [ 11 ]
Муцин | гель | хромосома | размер повтора (аа) | экспрессия тканей |
---|---|---|---|---|
MUC2 | И | 11п15,5 | 23 | Тощая кишка , подвздошная кишка , ободочная кишка, эндометрий |
MUC5A | И | 11п15,5 | 8 | Дыхательные пути , желудок , конъюнктива , эндоцервикс , эндометрий |
MUC5B | И | 11п15,5 | 29 | Дыхательные пути, подчелюстные железы , эндоцервикс. |
MUC6 | И | 11п15,5 | 169 | Желудок, подвздошная кишка, желчный пузырь , эндоцервикс, эндометрий |
MUC19 | И | 12q12 | 19 | роговицы и конъюнктивы эпителий ; слезная железа [ 12 ] |
MUC7 | Н | 4q13–q21 | 23 | Подъязычные и подчелюстные железы |
MUC8 | Н | 12q24.3 | 13/41 | Дыхательные пути, матка , эндоцервикс, эндометрий |
MUC9 | Н | 1п13 | 15 | Маточные трубы |
MUC20 | Н | 3 | 19 | в почках (высокий), умеренно в плаценте , легких , предстательной железе , печени , пищеварительной системе |
- Мембраносвязанные ( трансмембранные ) муцины: MUC1 , MUC3A , MUC3B , MUC4 , MUC12 , MUC13 , MUC15 , MUC16, MUC17 , MUC21 (ранее C6orf205), MUC22 (высокополиморфный) . [ 13 ] )
Основными секретируемыми муцинами дыхательных путей являются MUC5AC и MUC5B , тогда как MUC2 секретируется главным образом в кишечнике, но также и в дыхательных путях. MUC7 является основным белком слюны. [ 10 ]
Структура белка
[ редактировать ]Зрелые муцины млекопитающих состоят из двух отдельных областей: [ 7 ]
- Амино- и - карбокси концевые области очень слабо гликозилированы, но богаты цистеинами . Остатки цистеина участвуют в установлении дисульфидных связей внутри и между мономерами муцина .
- Большая центральная область («домен PTS») образована множеством тандемных повторов последовательностей от 10 до 80 остатков, в которых до половины аминокислот представляют собой серин или треонин . Эта область насыщается сотнями О-связанных олигосахаридов . N-связанные олигосахариды также обнаруживаются в муцинах, но в меньшем количестве, чем O-связанные сахара.
Эволюционная классификация
[ редактировать ]Функциональная классификация не соответствует точной эволюционной взаимосвязи, которая еще не завершена и продолжается. [ 10 ] Известные родственные группы включают:
- Гелеобразующие муцины (2, 5AC, 5B, 6, 19) родственны как друг другу, так и отогелину и фактору фон Виллебранда (PTHR11339). [ 14 ] Четыре из них встречаются в хорошо консервативном кластере генов (11p.15.5 у человека). [ 15 ]
- EGF -подобный домен, содержащий муцины. К ним относятся MUC3(A,B), MUC4, MUC12, MUC13 и MUC17. [ 16 ]
- Некоторые EGF-подобные муцины, а также MUC1 и MUC16 несут домены SEA — изобретение позвоночных. Неясно, указывает ли это на общее происхождение этих трансмембранных муцинов. [ 14 ]
- MUC21 и MUC22 связаны друг с другом общим C-концевым доменом (PF14654). Они также встречаются в кластере генов человека на участке 6p21.33.
- MUC7 — недавнее изобретение плацентарных млекопитающих. Он начался как копия в кластере генов секреторного кальций-связывающего фосфопротеина (SCPP) и быстро приобрел повторы PTS. [ 17 ]
Функция у человека
[ редактировать ]Было обнаружено, что муцины выполняют важные функции защиты от бактериальных и грибковых инфекций. Было показано, что MUC5B, преобладающий муцин во рту и женских половых путях, значительно уменьшает прикрепление и биопленок образование Streptococcus mutans , бактерии, способной образовывать кариес. [ 18 ] Необычно то, что MUC5B не убивает бактерии, а, скорее, поддерживает их в планктонной (без биопленки) фазе, тем самым поддерживая разнообразный и здоровый микробиом полости рта. [ 18 ] Аналогичные эффекты MUC5B и других муцинов были продемонстрированы в отношении других патогенов, таких как Candida albicans , Helicobacter pylori и даже ВИЧ . [ 19 ] [ 20 ] Во рту муцины также могут рекрутировать антимикробные белки, такие как статерины и гистатин 1 , что еще больше снижает риск заражения. [ 20 ]
Одиннадцать муцинов экспрессируются эпителием поверхности глаза , бокаловидными клетками и связанными с ними железами, хотя большинство из них экспрессируются на очень низких уровнях. Они поддерживают влажность, смазывают глаза, стабилизируют слезную пленку и создают физический барьер для внешнего мира. [ 12 ]
Гликозилирование и агрегация
[ редактировать ]муцина Гены кодируют мономеры муцина, которые синтезируются в виде палочковидных ядер апомуцина , которые посттрансляционно модифицируются за счет исключительно обильного гликозилирования .
Плотное «сахарное покрытие» муцинов придает им значительную водоудерживающую способность, а также делает их устойчивыми к протеолизу , что может иметь важное значение для поддержания слизистой оболочки барьеров .
Муцины секретируются в виде массивных агрегатов белков с молекулярной массой примерно от 1 до 10 миллионов Да . Внутри этих агрегатов мономеры связаны друг с другом преимущественно за счет нековалентных взаимодействий , хотя межмолекулярные дисульфидные в этом процессе могут играть роль и связи.
Секреция
[ редактировать ]При стимуляции белок MARCKS (миристилированный, богатый аланином субстрат C-киназы) координирует секрецию муцина из заполненных муцином везикул внутри специализированных эпителиальных клеток. [ 21 ] Слияние везикул с плазматической мембраной вызывает высвобождение муцина, который, обменивая Ca 2+ для На + увеличивается в 600 раз. В результате образуется вязкоупругий продукт переплетенных молекул, который в сочетании с другими выделениями (например, из эпителия дыхательных путей и подслизистых желез ) дыхательной системы называется слизью . [ 22 ] [ 23 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Повышенное производство муцина наблюдается при многих аденокарциномах , включая рак поджелудочной железы, легких, молочной железы, яичников, толстой кишки и других тканей. Муцины также сверхэкспрессируются при заболеваниях легких, таких как астма , бронхит , хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) или муковисцидоз . [ 24 ] Два мембранных муцина, MUC1 и MUC4, были тщательно изучены на предмет их патологического участия в патологическом процессе. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] Муцины исследуются как возможные диагностические маркеры злокачественных новообразований и других болезненных процессов, при которых они чаще всего чрезмерно или неправильно экспрессируются.
Аномальные отложения муцина ответственны за отек лица без ямок, наблюдаемый при нелеченом гипотиреозе . наблюдается в претибиальной области. Этот отек также [ 28 ]
Муцины беспозвоночных
[ редактировать ]Помимо более изученных муцинов позвоночных, другие животные также экспрессируют (не обязательно родственные) белки со схожими свойствами. К ним относятся:
- дрозофила экспрессирует белки муцина, содержащие повторы, богатые PTS. Известно, что [ 29 ]
- Trypanosoma cruzi экспрессируют муцины клеточной поверхности (PF01456). [ 30 ]
Косметическое использование
[ редактировать ]Использование средств по уходу за кожей, содержащих муцин из улиточных выделений, приводило к боли, отекам и выделениям. [ 31 ] [ 32 ] Поддельные версии корейского продукта с муцином улитки под названием COSRX продаются в Интернете, подвергая пользователей риску. [ 33 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Марин Ф, Люке Г, Мари Б, Медакович Д (2007). Белки раковин моллюсков: первичная структура, происхождение и эволюция . Текущие темы биологии развития. Том. 80. Академическая пресса. стр. 209–76. дои : 10.1016/S0070-2153(07)80006-8 . ISBN 9780123739148 . ПМИД 17950376 .
- ^ Марин Ф, Корстьенс П, де Голжак Б, де Вринд-Де Йонг Э, Вестбрук П (июль 2000 г.). «Муцины и кальцификация моллюсков. Молекулярная характеристика мукоперлина, нового муциноподобного белка из перламутрового слоя панциря веерной мидии Pinna nobilis (Bivalvia, pteriomorphia)» . Журнал биологической химии . 275 (27): 20667–20675. дои : 10.1074/jbc.M003006200 . hdl : 1887/50061 . ПМИД 10770949 .
- ^ Боски А.Л. (2003). «Биоминерализация: обзор». Исследование соединительной ткани . 44 Приложение 1 (1): 5–9. дои : 10.1080/713713622 . ПМИД 12952166 .
- ^ Мидура Р.Дж., Hascall VC (октябрь 1996 г.). «Костный сиалопротеин — замаскированный муцин?» . Гликобиология . 6 (7): 677–681. дои : 10.1093/гликоб/6.7.677 . ПМИД 8953277 .
- ^ Нив Ю (апрель 2008 г.). «MUC1 и соображения патофизиологии колоректального рака» . Всемирный журнал гастроэнтерологии . 14 (14): 2139–2141. дои : 10.3748/wjg.14.2139 . ПМК 2703837 . ПМИД 18407586 .
- ^ Брокгаузен I, Меламед Дж (август 2021 г.). «Муцины как противораковые мишени: взгляды гликобиолога» . Гликоконъюгатный журнал . 38 (4): 459–474. дои : 10.1007/s10719-021-09986-8 . ПМИД 33704667 . S2CID 232191632 .
- ^ Перейти обратно: а б Монио Н., Эсканде Ф., Порше Н., Обер Ж.П., Батра С.К. (октябрь 2001 г.). «Структурная организация и классификация генов муцинов человека» . Границы бионауки . 6 : Д1192–Д1206. дои : 10.2741/monioux . ПМИД 11578969 .
- ^ Перес-Вилар Дж., Хилл Р.Л. (2004). «Семейство гликопротеинов муцина». Энциклопедия биологической химии (Леннарц и Лейн, ред.) . 2 . Оксфорд: Academic Press/Elsevier: 758–764. дои : 10.1016/B0-12-443710-9/00411-7 . ISBN 9780124437104 .
- ^ Хоренс П.Р., Ринальди М., Ли Р.В., Годдерис Б., Клэребут Э., Веркруйсс Дж., Гельдхоф П. (март 2011 г.). «Полногеномный анализ генов бычьего муцина и их профиля транскрипции в желудочно-кишечном тракте» . БМК Геномика . 12 :140. дои : 10.1186/1471-2164-12-140 . ПМК 3056801 . ПМИД 21385362 .
- ^ Перейти обратно: а б с Каспржак А., Адамек А. (март 2019 г.). «Муцины: старые, новые и многообещающие факторы гепатобилиарного канцерогенеза» . Международный журнал молекулярных наук . 20 (6): 1288. doi : 10.3390/ijms20061288 . ПМК 6471604 . ПМИД 30875782 .
- ^ Корфилд, Энтони П. (01 января 2015 г.). «Муцины: биологически значимый гликановый барьер для защиты слизистой оболочки» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1850 (1): 236–252. дои : 10.1016/j.bbagen.2014.05.003 . ISSN 0304-4165 . ПМИД 24821013 .
- ^ Перейти обратно: а б Мартинес-Карраско, Рафаэль; Аргуэсо, Пабло; Фини, М. Элизабет (01 июля 2021 г.). «Мембраносвязанные муцины поверхности глаза человека в норме и при заболеваниях» . Глазная поверхность . 21 : 313–330. дои : 10.1016/j.jtos.2021.03.003 . ISSN 1542-0124 . ПМЦ 8328898 . ПМИД 33775913 .
- ^ Норман П.Дж., Норберг С.Дж., Гетлейн Л.А., Немат-Горгани Н., Ройс Т., Вроблевски Э.Э. и др. (май 2017 г.). «Последовательности 95 гаплотипов MHC человека демонстрируют крайние вариации кодирования в генах, отличных от высокополиморфных HLA классов I и II » . Геномные исследования . 27 (5): 813–823. дои : 10.1101/гр.213538.116 . ПМК 5411776 . ПМИД 28360230 .
- ^ Перейти обратно: а б Ланг Т., Ханссон Г.К., Самуэльссон Т. (октябрь 2007 г.). «Гелеобразующие муцины появились на ранних стадиях эволюции многоклеточных животных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (41): 16209–16214. Бибкод : 2007PNAS..10416209L . дои : 10.1073/pnas.0705984104 . ПМК 2042186 . ПМИД 17911254 .
- ^ Ланг Т., Классон С., Ларссон Э., Йоханссон М.Э., Ханссон Г.К., Самуэльссон Т. (август 2016 г.). «В поисках эволюционного происхождения белковых компонентов эпителиальной слизи - муцинов и FCGBP» . Молекулярная биология и эволюция . 33 (8): 1921–1936. дои : 10.1093/molbev/msw066 . ПМЦ 4948705 . ПМИД 27189557 .
- ^ Либерель М., Йонкхир Н., Мельник П., Ван Сынинген И., Лебег Н. (май 2020 г.). «EGF-содержащие мембраносвязанные муцины: скрытый путь нацеливания на ErbB2?». Журнал медицинской химии . 63 (10): 5074–5088. doi : 10.1021/acs.jmedchem.9b02001 . ПМИД 32027502 . S2CID 211044898 .
- ^ Сюй Д., Павлидис П., Тамадилок С., Редвуд Е., Фокс С., Блехман Р. и др. (август 2016 г.). «Недавняя эволюция муцина слюны MUC7» . Научные отчеты . 6 (1): 31791. Бибкод : 2016NatSR...631791X . дои : 10.1038/srep31791 . ПМЦ 4997351 . ПМИД 27558399 .
- ^ Перейти обратно: а б Френкель Э.С., Риббек К. (январь 2015 г.). «Муцины слюны защищают поверхности от колонизации кариесогенными бактериями» . Прикладная и экологическая микробиология . 81 (1): 332–338. Бибкод : 2015ApEnM..81..332F . дои : 10.1128/aem.02573-14 . ПМК 4272720 . ПМИД 25344244 .
- ^ Кавано Н.Л., Чжан А.К., Нобиле С.Д., Джонсон А.Д., Риббек К. (ноябрь 2014 г.). Берман Дж. (ред.). «Муцины подавляют вирулентность Candida albicans» . мБио . 5 (6): e01911. дои : 10.1128/mBio.01911-14 . ПМК 4235211 . ПМИД 25389175 .
- ^ Перейти обратно: а б Френкель Э.С., Риббек К. (январь 2015 г.). «Слюнные муцины в защите хозяина и профилактике заболеваний» . Журнал оральной микробиологии . 7 (1): 29759. doi : 10.3402/jom.v7.29759 . ПМЦ 4689954 . ПМИД 26701274 .
- ^ Ли Ю, Мартин Л.Д., Спизз Г, Адлер К.Б. (ноябрь 2001 г.). «Белок MARCKS является ключевой молекулой, регулирующей секрецию муцина эпителиальными клетками дыхательных путей человека in vitro» . Журнал биологической химии . 276 (44): 40982–40990. дои : 10.1074/jbc.M105614200 . ПМИД 11533058 .
- ^ Роджерс Д.Ф. (сентябрь 2007 г.). «Физиология секреции слизи в дыхательных путях и патофизиология гиперсекреции». Респираторная помощь . 52 (9): 1134–46, обсуждение 1146–9. ПМИД 17716382 .
- ^ Перес-Вилар Дж. (февраль 2007 г.). «Внутрипросветная организация муциновых гранул» . Американский журнал респираторной клеточной и молекулярной биологии . 36 (2): 183–190. doi : 10.1165/rcmb.2006-0291TR . ПМК 2176109 . ПМИД 16960124 .
- ^ Моррисон CB, Марковец MR, Эре C (ноябрь 2019 г.). «Слизь, муцины и муковисцидоз» . Детская пульмонология . 54 (Приложение 3): S84–S96. дои : 10.1002/ppul.24530 . ПМК 6853602 . ПМИД 31715083 .
- ^ Сингх А.П., Монио Н., Чаухан С.К., Меза Дж.Л., Батра С.К. (январь 2004 г.). «Ингибирование экспрессии MUC4 подавляет рост и метастазирование опухолевых клеток поджелудочной железы» . Исследования рака . 64 (2): 622–630. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-03-2636 . ПМИД 14744777 .
- ^ Сингх А.П., Чаухан С.С., Бафна С., Йоханссон С.Л., Смит Л.М., Монио Н. и др. (март 2006 г.). «Аберрантная экспрессия трансмембранных муцинов, MUC1 и MUC4, при карциноме простаты человека». Простата . 66 (4): 421–429. дои : 10.1002/pros.20372 . ПМИД 16302265 . S2CID 21904013 .
- ^ Сингх А.П., Чатурведи П., Батра С.К. (январь 2007 г.). «Новая роль MUC4 при раке: новая мишень для диагностики и терапии» . Исследования рака . 67 (2): 433–436. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-06-3114 . ПМИД 17234748 .
- ^ Ханберг, Аллен «Медико-хирургический уход: клиническое ведение для положительных результатов» Блэк и Хоук (ред.). ЭльСевьер 2009.
- ^ Сайед З.А., Херд Т., Ув А, ван Дейк-Хард ИФ (август 2008 г.). «Потенциальная роль муцинов дрозофилы в развитии и физиологии» . ПЛОС ОДИН . 3 (8): е3041. Бибкод : 2008PLoSO...3.3041S . дои : 10.1371/journal.pone.0003041 . ПМК 2515642 . ПМИД 18725942 .
- ^ Камара М.Л., Балуз В., Сентено Камеан С., Кори Ч.Р., Кашиваги Г.А., Гил С.А. и др. (май 2019 г.). «Поверхностные муцины Trypanosoma cruzi участвуют в прикреплении к ректальной ампуле Triatoma infestans» . PLOS Забытые тропические болезни . 13 (5): e0007418. дои : 10.1371/journal.pntd.0007418 . ПМК 6544316 . ПМИД 31107901 .
- ^ Маккой, К.; Класс, мм; Риклс, В.; Вагонер, Г.; Кросс, Д.; Траутц, А.; Краковски, AC (2024). «Дети в наши дни: влияние социальных сетей на поведение подростков» . Журнал Clin Aesthet Dermatol . 17 (5): 40–42. ПМЦ 11107899 . ПМИД 38779370 .
- ^ Сингх, Нупур; Браун, Анджела Н.; Голд, Майкл Х. (2024). «Экстракт улитки для кожи: обзор использования, прогнозы и ограничения» . Журнал косметической дерматологии . 23 (4): 1113–1121. дои : 10.1111/jocd.16269 . ПМИД 38429932 .
- ^ Аманда Малл (17 июня 2024 г.). «Интернет-магазины превратились в гигантскую машину по производству поддельных товаров» . Деловая неделя . Проверено 28 июня 2024 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Рэмси К.А., Раштон З.Л., Эре К. (июнь 2016 г.). «Электрофорез в муцин-агарозном геле: вестерн-блоттинг высокомолекулярных гликопротеинов» . Журнал визуализированных экспериментов . 112 (112): 54153. дои : 10.3791/54153 . ПМЦ 4927784 . ПМИД 27341489 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Муцины в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- «Муцин» в Медицинском словаре Дорланда