Jump to content

Транскрипционный фактор Sp7

СП7
Идентификаторы
Псевдонимы SP7 , OI11, OI12, OSX, osterix, транскрипционный фактор Sp7
Внешние идентификаторы Опустить : 606633 ; МГИ : 2153568 ; Гомологен : 15607 ; Генные карты : SP7 ; ОМА : SP7 – ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_001173467
НМ_001300837
НМ_152860

НМ_130458
НМ_001348205

RefSeq (белок)

НП_001287766.1
НП_001166938
НП_001287766
НП_690599

НП_569725
НП_001335134

Местоположение (UCSC) Чр 12: 53,33 – 53,35 Мб Чр 15: 102,27 – 102,28 Мб
в PubMed Поиск [3] [4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Фактор транскрипции Sp7 , также называемый остериксом (Osx), представляет собой белок , который у человека кодируется SP7 геном . [5] Он является членом семейства Sp -факторов транскрипции с цинковыми пальцами. [5] Он высоко консервативен среди видов костеобразующих позвоночных. [6] [7] Он играет важную роль, наряду с Runx2 и Dlx5, в управлении дифференцировкой мезенхимальных клеток-предшественников в остеобласты и, в конечном итоге, в остеоциты . [8] Sp7 также играет регуляторную роль, ингибируя дифференцировку хондроцитов , поддерживая баланс между дифференцировкой мезенхимальных клеток-предшественников в оссифицированную кость или хрящ. [9] Мутации этого гена связаны с множественными дисфункциональными фенотипами костей у позвоночных. В ходе разработки модель эмбриона мыши с нокаутом экспрессии Sp7 не имела формирования костной ткани. [5] Благодаря исследованиям GWAS локус Sp7 у людей оказался тесно связан с плотностью костной массы. [10] Кроме того, существуют значительные генетические доказательства его роли в таких заболеваниях, как несовершенный остеогенез (НО). [11]

Генетика

[ редактировать ]

У людей Sp7 картирован на 12q13.13. Он имеет 78% гомологию с другим членом семейства Sp, Sp1 , особенно в областях, которые кодируют три ДНК-связывающих цинковых пальца типа Cys-2 His-2 . [12] Sp7 состоит из трех экзонов, первые два из которых альтернативно сплайсированы, кодируя изоформу из 431 остатка и укороченную на аминоконце изоформу короткого белка из 413 остатков. [13]

Исследование GWAS показало, что плотность костной массы (МПК) связана с локусом Sp7. Анализ взрослых и детей с низкой или высокой МПК показал, что несколько распространенных вариантов SNP в области 12q13 находились в области неравновесия по сцеплению. [10]

Транскрипционный путь

[ редактировать ]

Существует два основных пути, которые вызывают индукцию экспрессии гена Sp7/Osx. Msx2 индуцирует Sp7 напрямую, тогда как костный морфогенетический белок 2 (BMP2) индуцирует его опосредованно через Dlx5 или Runx2 . [8] Как только экспрессия Sp7 запускается, она индуцирует экспрессию множества генов зрелых остеобластов, таких как Col1a1 , остеонектин , остеопонтин и костный сиалопротеин , которые необходимы для продуктивных остеобластов во время создания окостеневшей кости. [6]

Негативная регуляция этого пути осуществляется через p53 , микроРНК и воспалительный путь TNF . [8] Нарушение регуляции пути TNF, блокирующее соответствующий рост костей остеобластами, является частичной причиной аномальной деградации кости, наблюдаемой при остеопорозе или ревматоидном артрите. [14]

Диаграмма, детализирующая позитивный регуляторный путь транскрипции между генами, экспрессируемыми на ранних стадиях развития, такими как BMP2, и возможная экспрессия генов, специфичных для костей. [8]

Механизм действия

[ редактировать ]

Точные механизмы действия Sp7/Osterix в настоящее время являются предметом споров, а полная структура белка еще не выяснена. Будучи фактором транскрипции с цинковыми пальцами, его относительно высокая гомология с Sp1 , по-видимому, указывает на то, что он может действовать сходным образом во время процессов регуляции генов. Предыдущие исследования, проведенные на Sp1, показали, что Sp1 использует в своей структуре ДНК-связывающие домены с цинковыми пальцами для прямого связывания с богатой GC областью генома, известной как GC-бокс . [15] создавая последующие регулирующие эффекты. Существует ряд исследований, подтверждающих, что этот механизм применим и к Sp7. [16] однако другие исследователи не смогли воспроизвести привязку блока GC, наблюдаемую в Sp1, при взгляде на Sp7. [17] [18] Другим предполагаемым механизмом действия является непрямая регуляция генов посредством белка, известного как фактор транскрипции гомеобокса Dlx5 . Это вполне правдоподобно, поскольку Dlx5 имеет гораздо более высокое сродство к регуляторным областям гена, богатым AT, чем Sp7, как было показано, имеет к GC-боксу. [17] тем самым обеспечивая альтернативную методологию, с помощью которой может осуществляться регулирование.

Методы масс-спектрометрии и протеомики показали, что Sp7 также взаимодействует с РНК-хеликазой А и, возможно, отрицательно регулируется RIOX1 , что свидетельствует о регуляторных механизмах, выходящих за рамки парадигмы GC-бокса.

Sp7 действует как главный регулятор формирования кости как во время эмбрионального развития, так и во время поддержания гомеостатического состояния костей во взрослом возрасте.

Во время разработки

[ редактировать ]
Диаграмма, детализирующая роль Sp7 в пути дифференцировки остеобластов и пути решения между хрящом и окостеневшей костью. [5] [8]
Череп рыбки данио, через 34 дня после оплодотворения, снимок с использованием окраски кальцеином, показывающий нормальные лобную и теменную кости. С помощью фуксии наложены неравномерные участки начала формирования костей, наблюдаемые у рыб-мутантов Sp7, что указывает на аномальные псевдошвы. [19]

В развивающемся организме Sp7 служит одним из важнейших регуляторов формирования костей. Созданию окостеневшей кости предшествует дифференцировка мезенхимальных стволовых клеток в хондроциты и превращение некоторых из этих хондроцитов в хрящи. Определенные популяции этого исходного хряща служат матрицей для костных клеток в процессе скелетогенеза. [20]

Эмбрионы мышей с нулевым Sp7/Osx демонстрировали тяжелый фенотип, при котором имелись непораженные хондроциты и хрящи, но абсолютно не формировалась костная ткань. [5] Удаление генов Sp7 также приводило к снижению экспрессии различных других специфичных для остеоцитов маркеров, таких как: Sost, Dkk1 , Dmp1 и Phe. [21] Тесная связь между Sp7/Osx и Runx2 также была продемонстрирована в этом конкретном эксперименте, поскольку фенотип кости с нокаутом Sp7 очень напоминал фенотип кости с нокаутом Runx2, а дальнейшие эксперименты доказали, что Sp7 находится ниже Runx2 и очень тесно связан с ним. [8] Важным выводом этой конкретной серии экспериментов стала очевидная регуляторная роль Sp7 в процессе принятия решения мезенхимальными стволовыми клетками о переходе от их исходных высокоположительных по Sox9 остеопрогениторов либо в кость, либо в хрящ. Без устойчивой экспрессии Sp7 клетки-предшественники идут по пути превращения в хондроциты и, в конечном итоге, в хрящ, а не в окостеневшую кость.

У взрослых организмов

[ редактировать ]

Вне контекста развития у взрослых мышей абляция Sp7 приводила к отсутствию формирования новой кости, крайне неравномерному накоплению хряща под пластинкой роста и дефектам созревания и функциональности остеоцитов. [21] Другие исследования показали, что условный нокаут Sp7 у остеобластов взрослых мышей приводил к остеопении в позвонках животных, проблемам с обменом костной ткани и большей пористости кортикальной внешней поверхности длинных костей тела. [22] Наблюдение противоположного эффекта — сверхпролиферации остеобластов Sp7+ — еще раз подтверждает важные регуляторные эффекты Sp7 у позвоночных. Мутация в гомологе Sp7 у рыбок данио вызвала серьезные черепно-лицевые нарушения у созревающих организмов, оставив при этом остальную часть скелета практически незатронутой. Вместо нормального рисунка швов вдоль развивающегося черепа у пораженных организмов наблюдалась мозаика участков, где формирование кости начиналось, но не завершалось. Это привело к появлению множества мелких костей неправильной формы вместо нормальных гладких лобных и теменных костей. Эти фенотипические сдвиги соответствовали сверхпролиферации предшественников остеобластов Runx2+, что указывает на то, что наблюдаемый фенотип был связан с обилием сайтов инициации пролиферации кости, создающих множество псевдошвов . [19]

Клиническая значимость

[ редактировать ]

Несовершенный остеогенез

[ редактировать ]

Наиболее ярким примером роли Sp7 в заболеваниях человека является рецессивный несовершенный остеогенез (НО), который представляет собой заболевание, связанное с коллагеном I типа, которое вызывает гетерогенный набор симптомов, связанных с костями, которые могут варьироваться от легких до очень тяжелых. Обычно это заболевание вызвано мутациями Col1a1 или Col1a2 , которые являются регуляторами роста коллагена. Мутации, вызывающие ОИ, в этих генах коллагена обычно наследуются по аутосомно-доминантному типу. Тем не менее, недавно был зарегистрирован случай пациента с рецессивным ОИ с документально подтвержденной мутацией сдвига рамки считывания в Sp7/Osx в качестве этиологической причины заболевания. [11] У этого пациента наблюдались аномальные переломы костей после относительно легких травм и заметное замедление развития моторики, ему потребовалась помощь, чтобы стоять в возрасте 6 лет, и он не мог ходить в 8 лет из-за выраженного искривления рук и ног. Это обеспечивает прямую связь между геном Sp7 и фенотипом заболевания НО.

Искривленные кости рук у взрослого пациента с несовершенным остеогенезом.

Остеопороз

[ редактировать ]

Исследования GWAS показали связь между плотностью костной массы (МПК) взрослых и юношей и локусом Sp7 у людей. Хотя низкая МПК является хорошим индикатором предрасположенности к остеопорозу у взрослых, объем информации, доступной в настоящее время в результате этих исследований, не позволяет установить прямую корреляцию между остеопорозом и Sp7. [10] Аномальная экспрессия воспалительных цитокинов, таких как TNF-α , присутствующая при остеопорозе, может оказывать вредное воздействие на экспрессию Sp7. [14]

Ревматоидный артрит

[ редактировать ]

Адипонектин представляет собой белковый гормон, активность которого повышается при патологии ревматоидного артрита, вызывая высвобождение воспалительных цитокинов и усиливая разрушение костного матрикса. Было показано, что в первичных культурах клеток человека Sp7 ингибируется адипонектином, что способствует подавлению образования окостеневшей кости. [23] Эти данные дополнительно подтверждаются другим исследованием, в котором было показано, что воспалительные цитокины, такие как TNF-α и IL-1β, подавляют экспрессию гена Sp7 в первичных мезенхимальных стволовых клетках мышей в культуре. [24] Эти исследования, по-видимому, указывают на то, что воспалительная среда вредна для образования окостеневшей кости. [14]

Восстановление перелома кости

[ редактировать ]

Ускоренное заживление переломов костей было обнаружено, когда исследователи имплантировали клетки стромы костного мозга, сверхэкспрессирующие Sp7, в место перелома кости. Было обнаружено, что механизм, с помощью которого экспрессия Sp7 ускоряет заживление костей, заключается в запуске формирования новой кости путем стимулирования соседних клеток к экспрессии генов, характерных для костных предшественников. [25] Аналогичным механизмом восстановления кости является интеграция зубных имплантатов в альвеолярную кость , поскольку установка этих имплантатов вызывает повреждение кости, которое необходимо залечить, прежде чем имплантат будет успешно интегрирован. [26] Исследователи показали, что когда стромальные клетки костного мозга подвергаются воздействию искусственно повышенных уровней Sp7/Osx, у мышей с зубными имплантатами наблюдаются лучшие результаты за счет стимулирования здоровой регенерации костей. [27]

Лечение остеосаркомы

[ редактировать ]

Общая экспрессия Sp7 снижается в клеточных линиях остеосаркомы мыши и человека по сравнению с эндогенными остеобластами, и это снижение экспрессии коррелирует с метастатическим потенциалом. Трансфекция гена SP7 в клеточную линию остеосаркомы мыши для создания более высоких уровней экспрессии снижает общую злокачественность in vitro и снижает частоту возникновения опухолей, объем опухоли и метастазирование в легкие, когда клетки вводили мышам. Также было обнаружено, что экспрессия Sp7 уменьшает разрушение костей саркомой, вероятно, за счет дополнения нормальных регуляторных путей, контролирующих остеобласты и остеоциты. [28]

  1. ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000170374 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000060284 Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Jump up to: а б с д и Накашима К., Чжоу X, Кункель Г., Чжан З., Дэн Дж.М., Берингер Р.Р., де Кромбрюге Б. (январь 2002 г.). «Новый транскрипционный фактор osterix, содержащий цинковые пальцы, необходим для дифференцировки остеобластов и формирования костей» . Клетка . 108 (1): 17–29. дои : 10.1016/s0092-8674(01)00622-5 . ПМИД   11792318 . S2CID   14030684 .
  6. ^ Jump up to: а б Ренн Дж., Винклер С. (январь 2009 г.). «Трансгенная медака Osterix-mCherry для визуализации костеобразования in vivo» . Динамика развития . 238 (1): 241–8. дои : 10.1002/dvdy.21836 . ПМИД   19097055 . S2CID   34497572 .
  7. ^ ДеЛорье А., Имс Б.Ф., Бланко-Санчес Б., Пэн Г., Хе Х, Шварц М.Э. и др. (август 2010 г.). «Рыбка данио sp7:EGFP: трансгенный препарат для изучения образования ушных пузырьков, скелетогенеза и регенерации костей» . Бытие . 48 (8): 505–11. дои : 10.1002/dvg.20639 . ПМЦ   2926247 . ПМИД   20506187 .
  8. ^ Jump up to: а б с д и ж Синха К.М., Чжоу X (май 2013 г.). «Генетический и молекулярный контроль остерикса в формировании скелета» . Журнал клеточной биохимии . 114 (5): 975–84. дои : 10.1002/jcb.24439 . ПМЦ   3725781 . ПМИД   23225263 .
  9. ^ Кабак Л.А., Сунг Д., Наик А., Смит Н., Шварц Э.М., О'Киф Р.Дж. и др. (январь 2008 г.). «Osterix/Sp7 регулирует эндохондральное окостенение, опосредованное мезенхимальными стволовыми клетками». Журнал клеточной физиологии . 214 (1): 173–82. дои : 10.1002/jcp.21176 . ПМИД   17579353 . S2CID   39244842 .
  10. ^ Jump up to: а б с Тимпсон Н.Дж., Тобиас Дж.Х., Ричардс Дж.Б., Соранзо Н., Дункан Э.Л., Симс А.М. и др. (апрель 2009 г.). «Распространенные варианты в области вокруг Остерикса связаны с минеральной плотностью костей и ростом в детстве» . Молекулярная генетика человека . 18 (8): 1510–7. дои : 10.1093/hmg/ddp052 . ПМК   2664147 . ПМИД   19181680 .
  11. ^ Jump up to: а б Лапунцина П., Аглан М., Темтами С., Капаррос-Мартин Х.А., Валенсия М., Летон Р. и др. (июль 2010 г.). «Идентификация мутации сдвига рамки считывания у Остерикса у пациента с рецессивным несовершенным остеогенезом» . Американский журнал генетики человека . 87 (1): 110–4. дои : 10.1016/j.ajhg.2010.05.016 . ПМЦ   2896769 . ПМИД   20579626 .
  12. ^ Гао Ю, Чжон А, Нуркейхани Х, Кобаяши Х, Гансс Б (октябрь 2004 г.). «Молекулярное клонирование, структура, экспрессия и хромосомная локализация человеческого гена Osterix (SP7)». Джин . 341 : 101–10. дои : 10.1016/j.gene.2004.05.026 . ПМИД   15474293 .
  13. ^ Милона М.А., Гоф Дж.Э., Эдгар А.Дж. (ноябрь 2003 г.). «Экспрессия альтернативно сплайсированных изоформ человеческого Sp7 в остеобластоподобных клетках» . БМК Геномика . 4 (1): 43. дои : 10.1186/1471-2164-4-43 . ПМК   280673 . ПМИД   14604442 .
  14. ^ Jump up to: а б с Гилберт Л., Хе Х, Фармер П., Боден С., Козловски М., Рубин Дж., Нанес М.С. (ноябрь 2000 г.). «Ингибирование дифференцировки остеобластов фактором некроза опухоли-альфа» . Эндокринология . 141 (11): 3956–64. дои : 10.1210/endo.141.11.7739 . ПМИД   11089525 .
  15. ^ Кадонага Дж. Т., Джонс К. А., Тиан Р. (январь 1986 г.). «Промотор-специфическая активация транскрипции РНК-полимеразы II с помощью Sp1». Тенденции биохимических наук . 11 (1): 20–23. дои : 10.1016/0968-0004(86)90226-4 . ISSN   0968-0004 .
  16. ^ Чжан С., Тан В., Ли Ю (21 ноября 2012 г.). «Матричная металлопротеиназа 13 (MMP13) является прямой мишенью специфичного для остеобластов транскрипционного фактора osterix (Osx) в остеобластах» . ПЛОС ОДИН . 7 (11): е50525. Бибкод : 2012PLoSO...750525Z . дои : 10.1371/journal.pone.0050525 . ПМК   3503972 . ПМИД   23185634 .
  17. ^ Jump up to: а б Ходжо Х., Охба С., Хе X, Лай Л.П., МакМахон А.П. (май 2016 г.). «Sp7/Osterix применяется только у костеобразующих позвоночных, где он действует как кофактор Dlx в спецификации остеобластов» . Развивающая клетка . 37 (3): 238–53. дои : 10.1016/j.devcel.2016.04.002 . ПМЦ   4964983 . ПМИД   27134141 .
  18. ^ Хекматнежад Б., Готье С., Сен-Арно Р. (август 2013 г.). «Контроль экспрессии Fiat (фактора, ингибирующего транскрипцию, опосредованную ATF4) с помощью факторов транскрипции семейства Sp в остеобластах». Журнал клеточной биохимии . 114 (8): 1863–70. дои : 10.1002/jcb.24528 . ПМИД   23463631 . S2CID   10886147 .
  19. ^ Jump up to: а б Каге Э., Рой П., Асселин Г., Ху Дж., Симонет Дж., Стэнли А., Альбертсон С., Фишер С. (май 2016 г.). «Osterix/Sp7 ограничивает места залегания костей черепа и необходим для формирования швов» . Биология развития . 413 (2): 160–72. дои : 10.1016/j.ydbio.2016.03.011 . ПМЦ   5469377 . ПМИД   26992365 .
  20. ^ Кроненберг HM (май 2003 г.). «Регуляция развития пластинки роста». Природа . 423 (6937): 332–6. Бибкод : 2003Natur.423..332K . дои : 10.1038/nature01657 . ПМИД   12748651 . S2CID   4428064 .
  21. ^ Jump up to: а б Чжоу X, Чжан Z, Фэн JQ, Дусевич ВМ, Синха К, Чжан Х и др. (июль 2010 г.). «Множественные функции Остерикса необходимы для роста костей и гомеостаза у постнатальных мышей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (29): 12919–24. Бибкод : 2010PNAS..10712919Z . дои : 10.1073/pnas.0912855107 . ПМК   2919908 . ПМИД   20615976 .
  22. ^ Пэк В.Ю., Ли М.А., Юнг Дж.В., Ким С.Ю., Акияма Х., де Кромбрюгге Б., Ким Дж.Э. (июнь 2009 г.). «Положительная регуляция формирования кости у взрослых с помощью специфичного для остеобластов транскрипционного фактора osterix» . Журнал исследований костей и минералов . 24 (6): 1055–65. дои : 10.1359/jbmr.081248 . ПМК   4020416 . ПМИД   19113927 .
  23. ^ Крумбхольц Г., Юнкер С., Мейер Ф.М., Рикерт М., Штайнмейер Дж., Рехарт С. и др. (май 2017 г.). «Ответ остеобластов и остеокластов человека при ревматоидном артрите на адипонектин». Клиническая и экспериментальная ревматология . 35 (3): 406–414. ПМИД   28079506 .
  24. ^ Лейси, округ Колумбия, Симмонс П.Дж., Грейвс С.Э., Гамильтон Дж.А. (июнь 2009 г.). «Провоспалительные цитокины ингибируют остеогенную дифференцировку стволовых клеток: значение для восстановления костей во время воспаления» . Остеоартрит и хрящ . 17 (6): 735–42. дои : 10.1016/j.joca.2008.11.011 . ПМИД   19136283 .
  25. ^ Ту Ц, Вальверде П., Ли С., Чжан Дж., Ян П., Чен Дж. (октябрь 2007 г.). «Сверхэкспрессия Osterix в мезенхимальных стволовых клетках стимулирует заживление дефектов критического размера в кости черепа мышей» . Тканевая инженерия . 13 (10): 2431–40. дои : 10.1089/ten.2006.0406 . ПМЦ   2835465 . ПМИД   17630878 .
  26. ^ Ту Кью, Вальверде П., Чен Дж. (март 2006 г.). «Остерикс усиливает пролиферацию и остеогенный потенциал стромальных клеток костного мозга» . Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 341 (4): 1257–65. дои : 10.1016/j.bbrc.2006.01.092 . ПМЦ   2831616 . ПМИД   16466699 .
  27. ^ Сюй Б., Чжан Дж., Брюэр Э., Ту Q, Ю Л., Тан Дж. и др. (ноябрь 2009 г.). «Остерикс улучшает остеоинтеграцию имплантатов, связанную с BMSC» . Журнал стоматологических исследований . 88 (11): 1003–7. дои : 10.1177/0022034509346928 . ПМЦ   2831612 . ПМИД   19828887 .
  28. ^ Цао Ю, Чжоу З, де Кромбрюг Б, Накашима К, Гуань Х, Дуань Х и др. (февраль 2005 г.). «Остерикс, транскрипционный фактор дифференцировки остеобластов, опосредует противоопухолевую активность при остеосаркоме мышей» . Исследования рака . 65 (4): 1124–8. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-04-2128 . ПМИД   15734992 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5f10f334994fb33493a186c5364c1ab9__1711069140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5f/b9/5f10f334994fb33493a186c5364c1ab9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Sp7 transcription factor - 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.)