LIM-домен
| LIM-домен | |||
|---|---|---|---|
 Структура 4-го домена LIM белка Pinch. Атомы цинка показаны серым цветом. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ЛИМ | ||
| Пфам | PF00412 | ||
| ИнтерПро | ИПР001781 | ||
| PROSITE | PDOC50178 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1ctl / SCOPe / СУПФАМ | ||
| CDD | cd08368 | ||
| |||
Домен LIM представляет собой белка структурный домен , состоящий из двух смежных цинковых пальцев , разделенных линкером из двух аминокислотных остатков гидрофобным . [ 1 ] Доменное имя представляет собой аббревиатуру трех генов, в которых оно было впервые идентифицировано (LIN-11, Isl-1 и MEC-3). [ 2 ] LIM представляет собой домен взаимодействия белков, который участвует в связывании со многими структурно и функционально разнообразными партнерами. [ 1 ] Домен LIM появился у эукариот незадолго до появления самого недавнего общего предка растений, грибов, амеб и животных. [ 3 ] В клетках животных белки, содержащие домен LIM, часто перемещаются между ядром клетки , где они могут регулировать экспрессию генов , и цитоплазмой , где они обычно связаны с актиновыми структурами цитоскелета, участвующими в соединении клеток вместе и с окружающим матриксом, такими как стрессовые волокна . фокальные спайки и спайки . [ 1 ]
Открытие
[ редактировать ]Домены LIM названы в честь их первоначального открытия в трех гомеобоксных белках, которые выполняют следующие функции: [ 4 ] [ 2 ]
- Lin-11 – асимметричное деление бластных клеток вульвы.
- Isl-1 – развитие двигательных нейронов нейроэпителиальных клеток.
- Mec-3 - дифференцировка нейронов сенсорных рецепторов [ 2 ]
Последовательность и структура
[ редактировать ]У человека имеется 73 описанных гена, кодирующих различные белки, содержащие домен LIM. Эти домены LIM имеют различные аминокислотные последовательности, за исключением некоторых ключевых остатков, участвующих в связывании цинка , которые способствуют образованию стабильного белкового ядра и третичной складки. Вариации последовательностей между различными доменами LIM могут быть обусловлены эволюцией новых сайтов связывания для разных партнеров поверх консервативного стабильного ядра. Кроме того, белки домена LIM функционально разнообразны; особенно во время ранней эволюции животных , домен LIM рекомбинировался с множеством других типов доменов, создавая эти разнообразные белки с новой функциональностью. [ 5 ] [ 3 ]
Подпись последовательности доменов LIM следующая:
[C]-[X] 2–4 -[C]-[X] 13–19 -[W]-[H]-[X] 2–4 -[C]-[F]-[LVI]-[ С]-[Х] 2–4 -[С]-[Х] 13–20 -С-[Х] 2–4 -[С]
Домены LIM часто встречаются во множестве, как это видно в таких белках, как TES , LMO4, а также могут быть присоединены к другим доменам, чтобы придать им функцию связывания или нацеливания, например LIM-киназа.
Роли
[ редактировать ]Было показано, что белки, содержащие LIM-домен, играют роль в организации цитоскелета , развитии органов, регуляции развития растительных клеток, спецификации клеточных линий и регуляции транскрипции генов. [ 6 ] Белки LIM также участвуют в различных заболеваниях сердца и мышц, онкогенезе , неврологических расстройствах и других заболеваниях. [ 6 ] LIM-домены опосредуют множество белок-белковых взаимодействий во многих различных клеточных процессах. Однако большая субпопуляция белков LIM рекрутируется в актиновые структуры цитоскелета, которые испытывают механическую нагрузку. Прямое принудительно активируемое связывание F- актина с помощью LIM рекрутирует белки домена LIM в стрессовые сети цитоскелета. [ 7 ] и является примером механочувствительного механизма, с помощью которого напряжение цитоскелета управляет механическим гомеостазом, [ 8 ] ядерная локализация, [ 9 ] экспрессия генов и другие клеточные физиологии.
Классификация
[ редактировать ]Суперкласс генов LIM разделен на 14 классов: ABLIM, CRP, ENIGMA, EPLIN, LASP, LHX, LMO, LIMK, LMO7, MICAL, PXN, PINCH, TES и ZYX. Шесть из этих классов (т.е. ABLIM, MICAL, ENIGMA, ZYX, LHX, LM07) произошли от стволовой линии животных, и считается, что это расширение внесло основной вклад в возникновение многоклеточности животных. [ 3 ]
Помимо происхождения животных, существует целый класс плановых генов LIM, которые были разделены на четыре разных класса: WLIM1, WLIM2, PLIM1, PLIM2 и FLIM (XLIM). [ 10 ] Они разделены на 4 различных подсемейства: αLIM1, βLIM1, γLIM2 и δLIM2. [ 10 ] Субклады αLIM1 включают PLIM1, WLIM1 и FLIM (XLIM). [ 10 ] βLIM1 — новое подсемейство, поэтому в настоящее время различимых субкладов нет. [ 10 ] Субклады γLIM2 содержат WLIM2 и PLIM2. [ 10 ] Последнее подсемейство δLIM2 содержит WLIM2 и PLIM2. [ 10 ]
Домены LIM также обнаруживаются в различных бактериальных линиях, где они обычно слиты с доменом металлопептидазы . В некоторых версиях показано слияние неактивной НТФазы P-петли на их N-конце и единственной трансмембранной спирали. Эти слияния доменов позволяют предположить, что прокариотические домены LIM, вероятно, регулируют процессинг белков на клеточной мембране. Архитектурный синтаксис домена удивительно параллелен синтаксису прокариотических версий доменов цинкового пальца B-box и доменов цинковых пальцев AN1 . [ 11 ]
Белки, содержащие домен LIM, выполняют множество специфических функций в клетках, таких как адгезионное соединение , цитоархитектура , спецификация клеточной полярности , ядерно-цитоплазматический челночный транспорт и транспортировка белков. [ 4 ] Эти домены можно найти у эукарио, растений, животных, грибов и мицетозоев . [ 6 ] Он был классифицирован как A, B, C и D. [ 6 ] Эти классификации далее подразделяются на три группы.
Группа 1
[ редактировать ]Эта группа содержит классы домена LIM A и B. [ 6 ] Они обычно слиты с другими функциональными доменами, такими как киназы. [ 6 ] Подклассами этих доменов являются транскрипционные факторы LIM-гомеодомена, белки LMO и киназы LIM. [ 6 ]
Факторы транскрипции LIM-гомеодомена
[ редактировать ]Они обладают многофункциональностью, в первую очередь сосредоточенной на развитии нервной системы, активации транскрипции и спецификации судьбы клеток во время развития. [ 4 ] [ 6 ] Нервная система полагается на тип домена LIM для дифференциации путей биосинтеза нейромедиаторов. [ 4 ]
белки ЖМО
[ редактировать ]Эти белки сосредоточены на общем развитии нескольких типов клеток, а также на онкогенезе и регуляции транскрипции. [ 4 ] Было обнаружено, что онкогенез происходит за счет экспрессии LMO 1 и LMO 2 у пациентов с Т-клеточным лейкозом. [ 4 ] [ 6 ]
LIM-киназы
[ редактировать ]Целью этих белков является создание и регуляция цитоскелета. [ 6 ] Регуляция цитоскелета этими киназами осуществляется посредством фосфорилирования кофилина , что позволяет накапливать актиновые нити. [ 6 ] Примечательно, что они, как было обнаружено, ответственны за регуляцию подвижности клеток и морфогенеза . [ 4 ]
Группа 2
[ редактировать ]Эта группа содержит домены LIM класса C, которые обычно локализуются в цитоплазме. [ 4 ] [ 6 ] Эти домены внутренне дублируются по две копии на белок. [ 6 ] Кроме того, они более похожи друг на друга, чем классы А и В. [ 6 ]
Белки, богатые цистеином
[ редактировать ]Существует три различных белка, богатых цистеином. [ 6 ] Назначением этих белков является их роль в миогенезе и структуре мышц. [ 6 ] Хотя было обнаружено, что структурную роль играют несколько типов клеток. [ 6 ] Каждый из белков CRP активируется на протяжении миогенеза. [ 6 ] CRP 3 играет роль в развитии миобластов, тогда как CRP 1 активен в клетках фибробластов. [ 6 ] CRP 1 играет больше ролей, связанных с актиновыми нитями и z-линиями миофибрилл. [ 4 ]
Группа 3
[ редактировать ]В эту группу входят только класс D, которые обычно локализуются в цитоплазме. [ 6 ] [ 4 ] Эти белки LIM содержат от 1 до 5 доменов. [ 6 ] Эти домены могут иметь дополнительные функциональные домены или мотивы. [ 6 ] Эта группа ограничена тремя различными адаптерными белками: зиксин, паксиллин и PINCH. [ 6 ] Каждый из них соответственно имеет разное количество доменов LIM: 3, 4 и 5. [ 6 ] Они считаются адаптерными белками, связанными с адгезионными бляшками, которые регулируют форму клеток и их распространение посредством различных белок-белковых взаимодействий, опосредованных LIM. [ 6 ]
Белково-белковые взаимодействия
[ редактировать ]ЛИМ-HD и ЛМО
[ редактировать ]Эти белки образуются посредством взаимодействия семейств связывающих домен LIM , которые связаны LIM1. [ 6 ] LIM-Ldb взаимодействует с образованием различных гетеродимеров LIM-HD. [ 6 ] Обычно они образуют область LIM-LID, которая взаимодействует с белками LIM. [ 6 ] Известно, что LIM-HD определяет различную идентичность мотонейронов во время развития. [ 6 ] Было обнаружено, что он связывает LMO1, LMO2, Lhx1, Isl1 и Mec3. [ 6 ] Обнаружено, что LMO2 локализуется в ядре, которое участвует в развитии эритроида, особенно в печени плода. [ 4 ] [ 2 ]
Зиксин
[ редактировать ]Этот белок локализуется между цитоплазмой и ядром путем челночного перемещения. [ 4 ] Он фокусируется на перемещении между местами клеточной адгезии и ядром. [ 4 ] Цинковые пальцы домена LIM будут действовать независимо. [ 6 ] Зиксин имеет множество партнеров по связыванию, таких как CRP, α-актинин, протоонкоген Vav, p130 и члены семейства белков Ena/VASP. [ 6 ] Известные взаимодействия зиксина происходят между Ena/VASP и CRP1. [ 6 ] LIM1 отвечает за распознавание CRP1, но взаимодействует с LIM2 для связывания с зиксином. [ 6 ] Ena/VASP связывает профилин, который, как известно, действует как белок, полимеризующий актин. [ 6 ] Комплекс зиксин-VASP инициирует полимеризацию актина в структуре цитоскелета. [ 6 ] [ 2 ]
Паксиллин
[ редактировать ]Этот белок локализуется в цитоплазме в местах фокальной адгезии. [ 4 ] Он действует как центральный белок для жирных кислот и развития структуры цистоскелета. [ 6 ] [ 2 ] В жирных кислотах они действуют как каркасы для многих партнеров по связыванию. [ 6 ] Домен LIM на С-конце связывает протеин тирозинфосфатазу-PEST. [ 6 ] PTP-PEST связывается на c-концах LIM 3 и 4, разбирая жирные кислоты, что приводит к модуляции областей, нацеленных на жирные кислоты. [ 6 ] Степень связывания будет зависеть от LIM 2 и 4. [ 6 ] Это произойдет при дефосфорилировании р130 и паксиллина. [ 6 ]
ЭНИГМА
[ редактировать ]Этот белок локализован в цитоплазме, которая служит для передачи сигналов и транспортировки белков. [ 4 ] [ 2 ] Структура этого белка содержит три домена LIM на С-конце. [ 6 ] Он будет связывать мотив интернализации инсулинового рецептора (InsRF) в домене LIM 3. [ 6 ] Домен LIM 2 связывает тирозинкиназу рецептора Ret. [ 6 ]
УЩИПНУТЬ
[ редактировать ]Этот белок локализуется в цитоплазме и ядре. [ 4 ] Он отвечает за влияние на специфические мышечные спайки и механосенсорные функции нейронов сенсорных рецепторов. [ 4 ] Последовательность белка в доменах LIM связана с очень короткими междоменными пептидами и C-концевым удлинением с большим количеством положительных зарядов. [ 6 ] Белок выполняет множество функций, даже присутствуя в антигенах стареющих эритроцитов. [ 6 ] Он может связываться с анкириновыми повторами доменов интегрин-связанной киназы. [ 6 ] Кроме того, домен LIM 4 PINCH может связываться с белком Nck2, действуя в качестве адаптера. [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Кадрмас Дж.Л., Бекерле MC (ноябрь 2004 г.). «Домен LIM: от цитоскелета к ядру». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 5 (11): 920–31. дои : 10.1038/nrm1499 . ПМИД 15520811 . S2CID 6030950 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Гилл Г.Н. (декабрь 1995 г.). «Загадка доменов LIM» . Структура . 3 (12): 1285–9. дои : 10.1016/S0969-2126(01)00265-9 . ПМИД 8747454 .
- ^ Jump up to: а б с Кох Б.Дж., Райан Дж.Ф., Баксеванис А.Д. (март 2012 г.). «Диверсификация суперкласса LIM в основании многоклеточных увеличила внутриклеточную сложность и способствовала многоклеточной специализации» . ПЛОС ОДИН . 7 (3): e33261. Бибкод : 2012PLoSO...733261K . дои : 10.1371/journal.pone.0033261 . ПМК 3305314 . ПМИД 22438907 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Бах I (март 2000 г.). «Домен LIM: регулирование ассоциацией». Механизмы развития . 91 (1–2): 5–17. дои : 10.1016/S0925-4773(99)00314-7 . ПМИД 10704826 . S2CID 16093470 .
- ^ Малай Кумар Басу, Лиран Кармель, Игорь Б. Рогозин и Евгений В. Кунин (2008). «Малай Кумар Басу, Лиран Кармель, Игорь Рогозин и Евгений Кунин» . Геном Рез . 18 (3): 449–461. дои : 10.1101/гр.6943508 . ПМК 2259109 . ПМИД 18230802 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и аль являюсь а к ап ак с как в В из хорошо Ючи С., Кулделл Н. (6 марта 2007 г.). Белки цинковых пальцев: от атомного контакта к клеточной функции . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-27421-8 .
- ^ Винкельман Дж.Д., Андерсон К.А., Суарес К., Ковар Д.Р., Гардель М.Л. (октябрь 2020 г.). «Эволюционно разнообразные белки, содержащие домен LIM, связывают стрессированные актиновые нити посредством консервативного механизма» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (41): 25532–25542. Бибкод : 2020PNAS..11725532W . дои : 10.1073/pnas.2004656117 . ПМЦ 7568268 . ПМИД 32989126 .
- ^ Смит М.А., Хоффман Л.М., Бекерл М.К. (октябрь 2014 г.). «Белки LIM в механореакции актинового цитоскелета» . Тенденции в клеточной биологии . 24 (10): 575–83. дои : 10.1016/j.tcb.2014.04.009 . ПМК 4177944 . ПМИД 24933506 .
- ^ Сан X, Фуа Д.Ю., Аксиотакис Л., Смит М.А., Бланкман Э., Гонг Р., Кейл Р.К., Эспиноза де Лос Рейес С., Бекерл М.К., Уотерман К.М., Алушин Г.М. (ноябрь 2020 г.). «Механочувствительность посредством прямого связывания напряженного F-актина доменами LIM» . Развивающая клетка . 55 (4): 468–482.e7. дои : 10.1016/j.devcel.2020.09.022 . ПМЦ 7686152 . ПМИД 33058779 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Ченг Икс, Ли Г, Мухаммад А, Чжан Дж, Цзян Т, Цзинь Ц и др. (февраль 2019 г.). «Молекулярная идентификация, филогеномная характеристика и анализ моделей экспрессии семейства генов LIM (домены LIN-11, Isl1 и MEC-3) у груши (Pyrus bretschneideri) раскрывают его потенциальную роль в метаболизме лигнина» . Джин . 686 : 237–249. дои : 10.1016/j.gene.2018.11.064 . ПМИД 30468911 . S2CID 53719270 .
- ^ Берроуз А.М., Айер Л.М., Аравинд Л. (июль 2011 г.). «Функциональная диверсификация БЕЗУМНОГО пальца и других доменов двуядерного скрипичного ключа у прокариот и ранняя эволюция убиквитиновой системы» . Молекулярные биосистемы . 7 (7): 2261–77. дои : 10.1039/C1MB05061C . ПМЦ 5938088 . ПМИД 21547297 .