Jump to content

Маннозо-6-фосфатный рецептор

Катион-независимый повтор маннозо-6-фосфатного рецептора
Идентификаторы
Символ ЦИМР
Пфам PF00878
ИнтерПро IPR000479
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 1e6f / SCOPe / СУПФАМ
Мембраном 30
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
Катион-зависимый маннозо-6-фосфатный рецептор
Идентификаторы
Символ М6ПР
ген NCBI 4074
HGNC 6752
МОЙ БОГ 154540
RefSeq НМ_002355
ЮниПрот P20645
Другие данные
Локус Хр. 12 стр13
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro
Катион-независимый рецептор маннозо-6-фосфата
Идентификаторы
Символ IGF2R
ген NCBI 3482
HGNC 5467
МОЙ БОГ 147280
RefSeq НМ_000876
ЮниПрот P11717
Другие данные
Локус 6 q25q27
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Рецепторы маннозо-6-фосфата ( MPR ) представляют собой трансмембранные гликопротеины , которые направляют ферменты в лизосомы у позвоночных . [ 1 ]

Маннозо-6-фосфатные рецепторы связывают вновь синтезированные лизосомальные гидролазы в транс-сети Гольджи (TGN) и доставляют их в прелизосомальные компартменты. Существует два разных MPR: один ~300 кДа и меньший димерный рецептор ~46 кДа. [ 2 ] [ 3 ] Более крупный рецептор известен как катион-независимый маннозо-6-фосфатный рецептор ( CI-MPR ), тогда как меньший рецептор ( CD-MPR ) требует двухвалентных катионов для эффективного распознавания лизосомальных гидролаз. [ 3 ] Хотя двухвалентные катионы не являются необходимыми для связывания лиганда CD-MPR человека, номенклатура была сохранена. [ 4 ]

Оба этих рецептора связывают терминальный маннозо-6-фосфат с одинаковым сродством (CI-MPR = 7 мкМ, CD-MPR = 8 мкМ). [ 5 ] и имеют сходные сигналы в своих цитоплазматических доменах для внутриклеточного транспорта. [ 6 ]

Элизабет Нойфельд изучала пациентов, которых присутствовало множественные тельца включения в клетках . [ 7 ] Из-за большого количества телец включения она назвала это состояние I-клеточной болезнью . Эти тельца включения представляли собой лизосомы, наполненные неперевариваемым материалом. Сначала Нойфельд подумал, что у этих пациентов, должно быть, недостаток лизосомальных ферментов . . Дальнейшие исследования показали, что все лизосомальные ферменты вырабатывались, но их цель была неправильной . Вместо того, чтобы попасть в лизосому , они секретировались. Более того, было обнаружено, что эти неправильно нацеленные ферменты не фосфорилируются . Таким образом, Ньюфельд предположил, что болезнь I-клеток вызвана дефицитом ферментов, которые добавляют специфическую метку маннозо-6-фосфата к лизосомальным ферментам, чтобы они могли быть направлены на лизосому .

Исследования болезней I-клеток привели к открытию рецепторов , которые связываются с этой конкретной меткой. Впервые CI-MPR был обнаружен и выделен с помощью аффинной хроматографии . Однако ученые обнаружили, что некоторые лизосомальные ферменты все же достигают лизосомы в отсутствие CI-MPR. Это привело к идентификации другого рецептора, связывающего маннозо-6-фосфат , CD-MPR, который связывает свой лиганд в присутствии двухвалентного катиона, такого как Mn. 2+ . [ 8 ] [ 9 ]

Гены рецептора каждого . были клонированы и охарактеризованы Считается, что они произошли консервативны от одного и того же предкового гена, поскольку некоторые границы их интрона / экзона имеется гомология , а в их связывающих доменах . [ 7 ]

Основная функция MPR заключается в нацеливании лизосомальных ферментов на лизосому .

Механизм таргетинга

[ редактировать ]

Лизосомальные ферменты синтезируются в шероховатой эндоплазматической сети вместе с рядом других секреторных белков . Была разработана специальная распознающая метка, предотвращающая секрецию этих вредных лизосомальных ферментов и обеспечивающая их нацеливание на лизосому. [ 7 ] Эта метка представляет собой остаток маннозо-6-фосфата.

Как только лизосомальный фермент транслоцируется в шероховатый эндоплазматический ретикулум, олигосахарид , состоящий из Glc 3 Man 9 GlcNAc 2, переносится единым блоком в белок. [ 1 ] Олигосахарид , присутствующий на лизосомальных ферментах, процессируется так же, как и другие секреторные белки, при этом он транспортируется из эндоплазматического ретикулума в цис -Гольджи .

Изображение, показывающее общую структуру CI-MPR и CD-MPR. Это изображение было адаптировано из «Введения в гликобиологию». [ 1 ]

В Транс -Гольджи ( фосфотрансфераза GlcNAc ) EC 2.7.8.17 добавляет остаток GlcNAc -1- фосфата к 6-гидроксильной группе специфического остатка маннозы в олигосахариде . [ 10 ] При этом образуется фосфодиэфир : Man-фосфат-GlcNAc. После образования фосфодиэфира лизосомальный фермент перемещается через аппарат Гольджи в транс -Гольджи . В транс -Гольджи фосфодиэстераза ( EC 3.1.4.45 ) удаляет остаток GlcNAc, обнажая метку маннозо-6-фосфата, позволяя лизосомальным ферментам связываться с CI-MPR и CD-MPR. Комплекс MPR-лизосомальный фермент транслоцируется в прелизосомальный отсек, известный как эндосома , в везикуле, покрытой COPII . [ 11 ] [ 12 ] Такое направление в сторону от секреторного пути достигается за счет присутствия специфического сортирующего сигнала, мотива кислотный кластер/дилейцин, в цитоплазматических хвостах MPR. [ 13 ] Оба MPR наиболее эффективно связывают свои лиганды при pH 6–7; позволяя рецепторам связываться с лизосомальными ферментами транс таким образом -Гольджи и высвобождать их в подкисленной среде эндосомы . Как только фермент диссоциирует от рецептора маннозо-6-фосфата, он перемещается из эндосомы в лизосому , где фосфатная метка удаляется из фермента .

MPR не обнаруживаются в лизосомах ; они циркулируют в основном между транс -сетью Гольджи и эндосомами . CI-MPR также присутствует на поверхности клеток . Около 10–20% CI-MPR можно обнаружить на клеточной мембране. [ 14 ] Его функция здесь заключается в захвате любых ферментов, меченных маннозо-6-фосфатом , которые случайно попали в секреторный путь. Как только он связывается с лизосомальным ферментом, быстро рецептор интернализуется. Интернализация опосредована сортировочным сигналом в его цитоплазматическом хвосте – мотивом YSKV. [ 13 ] Это гарантирует, что все вредные лизосомальные ферменты будут направлены в лизосому .

Исследования на нокаутных мышах

[ редактировать ]

CI-MPR

Мыши, у которых отсутствует CI-MPR, умирают на 15-й день беременности сердца из-за гиперплазии . [ 7 ] Мыши страдают от аномального роста, поскольку они не способны регулировать уровень свободного IGF-II (инсулиноподобного фактора роста типа II). Смерть мышей можно предотвратить, если аллель IGF-II также нокаутировать . Дальнейший анализ эмбрионов также показал, что у них наблюдаются дефекты в нацеливании лизосомальных ферментов , поскольку у них повышен уровень фосфорилированных лизосомальных ферментов в околоплодных водах . Примерно 70% лизосомальных ферментов секретируются в отсутствие CI-MPR – это говорит о том, что CD-MPR не способен компенсировать его потерю. [ 1 ]

CD-MPR

CD-MPR, Когда у мышей нокаут они кажутся здоровыми, за исключением того факта, что у них есть дефекты в нацеливании на несколько лизосомальных ферментов . У этих мышей наблюдаются повышенные уровни фосфорилированных лизосомальных ферментов в крови, и они накапливают непереваренный материал в своих лизосомах . [ 7 ]

На примере этих нокаутных мышей можно сделать вывод, что оба рецептора необходимы для эффективного нацеливания на лизосомальные ферменты . Лизосомальные ферменты , секретируемые двумя разными линиями нокаутных клеток, образуют два разных набора. Это предполагает, что каждый MPR преимущественно взаимодействует с подмножеством лизосомальных ферментов .

Структура

[ редактировать ]

CI-MPR и CD-MPR являются структурно различными рецепторами , однако они имеют общую общую структуру, поскольку оба являются интегральными мембранными белками типа I. Оба рецептора имеют большой N-концевой экстрацитоплазматический домен, один трансмембранный домен и короткий С-концевой цитоплазматический хвост. Эти цитоплазматические хвосты содержат множественные сигналы сортировки; [ 15 ] некоторые из которых могут быть либо фосфорилированы , либо пальмитоилированы . [ 13 ]

Первые 3 N-концевых домена (домены 1, 2 и 3) катион-независимого маннозо-6-фосфатного рецептора со связанным с ним лигандом. Изображение, созданное из файла PDB: = 1SZ0 1SZ0 с использованием PyMol.

CI-MPR : CI-MPR составляет ~300 кДа. [ 16 ] экстрацитоплазматический домен N-концевой содержит 15 смежных доменов распознавания углеводов P-типа. [ 16 ] Их называют доменами MRH (гомология маннозо-6-фосфатного рецептора). Домены гомологичны, потому что они имеют:

Структура 7 из 15 доменов была определена с помощью рентгеновской кристаллографии , и, похоже, они имеют схожую структуру . [ 16 ] CI-MPR существует в основном в виде димера в мембране . Было обнаружено, что домены 3, 5 и 9 связываются с маннозо-6-фосфатом. Домены 3 и 9 могут связываться с маннозо-6-фосфатом с высоким сродством . Домен 5 связывает Ман-6-фосфат только со слабым сродством . Однако также было показано, что домен 5 связывается с фосфодиэфиром Man-фосфат-GlcNAc. [ 16 ] Это механизм безопасности для клетки – это означает, что она способна связываться с лизосомальными ферментами , избежавшими действия фермента, удаляющего остаток GlcNAc . Объединение этих трех доменов позволяет CI-MPR связываться с широким спектром фосфорилированных гликановых структур. Домен 11 связывается с IGF-II .

CD-MPR : CD-MPR намного меньше, чем CI-MPR – всего ~46 кДа. [ 16 ] Его N-концевой экстрацитоплазматический домен содержит только 1 домен распознавания углеводов P-типа. CD-MPR существует в основном в виде димера в мембране . Однако мономерные и тетрамерные формы. считается, что существуют также [ 17 ] На равновесие между этими различными олигомерами влияют pH , температура и наличие остатков маннозо-6-фосфата. Каждый мономер образует 9-нитевой β-цилиндр , который может связываться с одним остатком маннозо-6-фосфата.

Катион-зависимый маннозо-6-фосфатный рецептор со связанным с ним лигандом. Фиолетовая сфера представляет катион Mn. 2+ . Изображение, созданное из файла PDB: = 1C39 1C39 с использованием PyMol.

Связывание маннозы-6-фосфата

[ редактировать ]

CI-MPR и CD-MPR связывают маннозо-6-фосфат аналогичным образом. Оба образуют набор водородных связей между ключевыми остатками и характерными гидроксильными группами на остатке маннозы . Водородные связи с гидроксильными группами в положениях 2, 3 и 4 делают этот сайт специфичным только для маннозы .

Оба MPR имеют общие 4 остатка, которые необходимы для связывания лиганда . Мутация любого из этих остатков приводит к потере связывания маннозо-6-фосфата. [ 16 ] Этими остатками являются глутамин , аргинин , глутаминовая кислота и тирозин , которые отвечают за образование водородных связей , которые контактируют со специфическими гидроксильными группами в остатке маннозы .

широкий спектр N-гликановых На лизосомальных ферментах может присутствовать структур. Эти гликаны могут различаться по:

  • Тип – гибридные или высокоманнозные структуры .
  • Размер
  • Наличие фосфомоноэфира (маннозо-6-фосфата) или фосфодиэфира (Man-фосфат-GlcNAc)
  • Количество меток маннозо-6-фосфата
  • Расположение метки маннозо-6-фосфата

CI-MPR и CD-MPR способны связываться с этим широким спектром структур N-гликанов , имея разную архитектуру сайта связывания. [ 1 ] MPR также связываются с фосфатной группой несколько иным образом. Домен 3 CI-MPR использует Ser -386 и упорядоченную молекулу воды для связывания с фосфатным фрагментом. С другой стороны, CD-MPR использует остатки Asp -103, Asn -104 и His -105 для образования благоприятных водородных связей с фосфатной группой. [ 16 ] CD-MPR также содержит двухвалентный катион Mn. 2+ который образует благоприятные водородные связи с фосфатным фрагментом.

CI-MPR и рак

[ редактировать ]

Хорошо известно, что CI-MPR связывает маннозо-6-фосфат, но появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что CI-MPR также связывается с негликозилированным IGF-II . Считается, что когда CI-MPR присутствует на поверхности клетки , домен 11 будет связываться с любым IGF-II свободным во внеклеточном матриксе . Затем рецептор . быстро интернализуется вместе с IGF-II через мотив YSKV, присутствующий в цитоплазматическом хвосте CI-MPR [ 13 ] Затем IGF-II будет направлен в лизосому , где он будет расщеплен. Это регулирует уровень свободного IGF-II в организме.

Эту функцию CI-MPR определяли с использованием нокаутных мышей . Было замечено, что у мышей с дефицитом CI-MPR наблюдался повышенный уровень свободного IGF-II и увеличенные органы (увеличение размера примерно на 30%). [ 7 ] ). Эти мыши умирают на 15-й день беременности сердца из-за гиперплазии . [ 7 ] Смерть мышей можно было предотвратить, если бы IGF-II также был нокаутирован аллель . Когда CI-MPR и аллель IGF-II нокаутированы, наблюдается нормальный рост мыши, поскольку больше не присутствует фактор роста, который необходимо регулировать.

Из-за способности CI-MPR модулировать уровни IGF-II было высказано предположение, что он может играть роль супрессора опухолей . [ 13 ] Исследования множественных видов рака человека показали, что потеря функции CI-MPR связана с прогрессированием онкогенеза . [ 18 ] Потеря гетерозиготности (LOH) в локусе CI-MPR наблюдалась при нескольких рака, типах включая рак печени и молочной железы . [ 13 ] [ 19 ] Однако это относительно новая концепция, и потребуется еще много исследований для изучения связи между CI-MPR и раком .

  1. ^ Jump up to: а б с д и Дрикамер К., Тейлор М.Э. (2011). Введение в гликобиологию (3-е изд.). Оксфорд [ua]: Издательство Оксфордского университета. стр. 177–181. ISBN  978-0199569113 .
  2. ^ Хофлак Б., Корнфельд С. (июль 1985 г.). «Связывание лизосомального фермента с мембранами макрофагов P388D1 мыши, лишенных рецептора маннозо-6-фосфата массой 215 кДа: доказательства существования второго рецептора маннозо-6-фосфата» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 82 (13): 4428–32. Бибкод : 1985PNAS...82.4428H . дои : 10.1073/pnas.82.13.4428 . ПМК   391114 . ПМИД   3160044 .
  3. ^ Jump up to: а б Хофлак Б., Корнфельд С. (октябрь 1985 г.). «Очистка и характеристика катион-зависимого маннозо-6-фосфатного рецептора из мышиных макрофагов P388D1 и бычьей печени» . Ж. Биол. Хим . 260 (22): 12008–14. дои : 10.1016/S0021-9258(17)38977-9 . ПМИД   2931431 .
  4. ^ Юнгханс У, Вахид А, фон Фигура К (сентябрь 1988 г.). «Катион-зависимый» маннозо-6-фосфатный рецептор связывает лиганды в отсутствие двухвалентных катионов» . ФЭБС Летт . 237 (1–2): 81–4. дои : 10.1016/0014-5793(88)80176-5 . ПМИД   2971570 . S2CID   29141433 .
  5. ^ Тонг П.Ю., Корнфельд С. (май 1989 г.). «Лигандные взаимодействия катионозависимого маннозо-6-фосфатного рецептора. Сравнение с катион-независимым маннозо-6-фосфатным рецептором» . Ж. Биол. Хим . 264 (14): 7970–5. дои : 10.1016/S0021-9258(18)83137-4 . ПМИД   2542255 .
  6. ^ Джонсон К.Ф., Чан В., Корнфельд С. (декабрь 1990 г.). «Катион-зависимый маннозо-6-фосфатный рецептор содержит два сигнала интернализации в своем цитоплазматическом домене» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 87 (24): 10010–4. Бибкод : 1990PNAS...8710010J . дои : 10.1073/pnas.87.24.10010 . ПМЦ   55304 . ПМИД   2175900 .
  7. ^ Jump up to: а б с д и ж г Варки А., Каммингс Р.Д., Эско Дж.Д., Фриз Х.Х., Стэнли П., Бертоцци Ч.Р., Харт Г.В., Этцлер М. (2009). «Лектины Р-типа». Основы гликобиологии (2-е изд.). Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк: Лабораторное издательство Колд-Спринг-Харбор. ISBN  978-0879697709 .
  8. ^ Хофлак, Б.; Комфельд, С. (1985). «Связывание лизосомального фермента с мембранами макрофагов P388D1 мыши, лишенных рецептора маннозо-6-фосфата массой 215 кДа: свидетельства существования второго рецептора маннозо-6-фосфата» . Учеб. Натл. акад. наук. 82 (13): 4428–32. Бибкод : 1985PNAS...82.4428H . дои : 10.1073/pnas.82.13.4428 . ПМК   391114 . ПМИД   3160044 .
  9. ^ Хофлак Б., Корнфельд С. (1985). «Очистка и характеристика катион-зависимого маннозо-6-фосфатного рецептора из мышиных макрофагов P388D1 и бычьей печени» . Ж. Биол. хим. 260 (22): 12008–14. дои : 10.1016/S0021-9258(17)38977-9 . ПМИД   2931431 .
  10. ^ Рейтман М.Л., Корнфельд С. (1981). «Нацеливание на лизосомальные ферменты. N-ацетилглюкозаминилфосфотрансфераза избирательно фосфорилирует нативные лизосомальные ферменты» . Ж. Биол. хим. 256 (23): 11977–80. дои : 10.1016/S0021-9258(18)43217-6 . ПМИД   6457829 .
  11. ^ Дункан-младший, Корнфельд С. (март 1988 г.). «Внутриклеточное движение двух маннозо-6-фосфатных рецепторов: возвращение к аппарату Гольджи» . Дж. Клеточная Биол . 106 (3): 617–28. дои : 10.1083/jcb.106.3.617 . ПМК   2115106 . ПМИД   2964450 .
  12. ^ Ле Борнь Р., Хофлак Б. (1997). «Маннозо-6-фосфатные рецепторы регулируют образование покрытых клатрином везикул в TGN» . Дж. Клеточная Биол . 137 (2): 335–45. дои : 10.1083/jcb.137.2.335 . ПМК   2139777 . ПМИД   9128246 .
  13. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Гош П., Дамс Н.М., Корнфельд С. (2003). «Маннозо-6-фосфатные рецепторы: новые повороты в истории». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 4 (3): 202–212. дои : 10.1038/nrm1050 . ПМИД   12612639 . S2CID   16991464 .
  14. ^ Полманн, Р.; Нагель, Г.; Хилле, А.; Вендланд, М.; Вахид, А.; Браульке Т. и фон Фигура К. (1989). «Маннозо-6-фосфатспецифические рецепторы: структура и функции». Биохим Соц Транс . 17 (1): 15–16. дои : 10.1042/bst0170015 . ПМИД   2541033 .
  15. ^ Джонсон К.Ф., Чан В., Корнфельд С. (1990). «Катион-зависимый маннозо-6-фосфатный рецептор содержит два сигнала интернализации в своем цитоплазматическом домене» . Учеб. Натл. акад. наук. 87 (24): 10010–4. Бибкод : 1990PNAS...8710010J . дои : 10.1073/pnas.87.24.10010 . ПМЦ   55304 . ПМИД   2175900 .
  16. ^ Jump up to: а б с д и ж г Бонсак Р.Н., Сонг X, Олсон Л.Дж., Кудо М., Готшалл Р.Р., Кэнфилд В.М., Каммингс Р.Д., Смит Д.Ф., Дамс Н.М. (2009). «Катион-независимый маннозо-6-фосфатный рецептор, состоящий из различных сайтов связывания фосфоманнозила» . Журнал биологической химии . 284 (50): 35215–35226. дои : 10.1074/jbc.M109.056184 . ПМЦ   2787381 . ПМИД   19840944 .
  17. ^ Тонг П.Ю., Корнфельд С. (1989). «Лигандные взаимодействия катионозависимого маннозо-6-фосфатного рецептора. Сравнение с катион-независимым маннозо-6-фосфатным рецептором» . Ж. Биол. хим. 264 (14): 7970–5. дои : 10.1016/S0021-9258(18)83137-4 . ПМИД   2542255 .
  18. ^ Де Соуза А.Т., Хэнкинс Г.Р., Вашингтон М.К., Ортон Т.К., Джиртл Р.Л. (1996). «Ген M6P/IGF2R мутирует в гепатоцеллюлярной карциноме человека с потерей гетерозиготности». Нат. Жене. 11 (4): 447–9. дои : 10.1038/ng1295-447 . ПМИД   7493029 . S2CID   21787312 .
  19. ^ Де Соуза А.Т., Ханкинс Г.Р., Вашингтон М.К., Файн Р.Л., Ортон Т.К., Джиртл Р.Л. (1995). «Частая потеря гетерозиготности по 6q в локусе рецептора маннозо-6-фосфата / инсулиноподобного фактора роста II в гепатоцеллюлярных опухолях человека». Онкоген . 10 (9): 1725–9. ПМИД   7753549 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 250ca7c61b40a1056737d8ef572eb73f__1643513280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/25/3f/250ca7c61b40a1056737d8ef572eb73f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Mannose 6-phosphate receptor - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)