ФНДК5
ФНДК5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | FNDC5 , FRCP2, иризин, иризин, домен фибронектина типа III, содержащий 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Опустить : 611906 ; МГИ : 1917614 ; Гомологен : 17812 ; Генные карты : FNDC5 ; OMA : FNDC5 — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Белок 5, содержащий домен фибронектина типа III , предшественник иризина , представляет собой трансмембранный гликопротеин типа I , который кодируется FNDC5 геном . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Ирисин — это расщепленная версия FNDC5, названная в честь греческой богини-посланницы Ирис . [ 7 ]
Белок 5, содержащий домен фибронектина, представляет собой мембранный белок , включающий короткий цитоплазматический домен, трансмембранный сегмент и эктодомен, состоящий из домена фибронектина типа III (FNIII) ~100 кДа. [ 8 ]
История
[ редактировать ]FNDC5 был впервые обнаружен в 2002 году во время поиска в геноме доменов фибронектина типа III. [ 9 ] и независимо в поисках пероксисомальных белков. [ 5 ] [ 10 ]
Было предложено расщепить эктодомен с образованием растворимого пептидного гормона иризина. Отдельно было высказано предположение, что иризин секретируется мышцами в ответ на физические упражнения и может опосредовать некоторые положительные эффекты физических упражнений на людей, а также было высказано предположение о потенциальной возможности снижения веса и блокирования диабета. [ 7 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Другие поставили под сомнение эти выводы. [ 5 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] В обзоре 2021 года освещаются новые открытия влияния иризина на функцию мозга и ремоделирование костей, но критикуются все исследования с использованием коммерческих анализов антител для измерения концентрации иризина. Это также поднимает вопрос о том, как в ходе эволюции мог возникнуть гормон физических упражнений. [ 21 ] Вскоре после этого исследование с использованием мышей с нокаутом FNDC5 , а также искусственное повышение уровня циркулирующего иризина показало, что иризин оказывает благоприятное когнитивное воздействие на физические упражнения и может служить имитатором упражнений у мышей. Поэтому эта регуляторная система исследуется на предмет потенциальных вмешательств для улучшения когнитивных функций или облегчения болезни Альцгеймера . [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
Биосинтез и секреция
[ редактировать ]Ген FNDC5 кодирует прогормон, однопроходной мембранный белок типа I (человек, 212 аминокислот ; мышь и крыса, 209 аминокислот), который активируется при мышечных упражнениях и подвергается посттрансляционному процессингу с образованием иризина. Последовательность белка включает сигнальный пептид, один домен фибронектина типа III и С-концевой гидрофобный домен, который закреплен в клеточной мембране.
Продукция иризина аналогична выделению и высвобождению других гормонов и гормоноподобных полипептидов, таких как эпидермальный фактор роста и TGF-альфа , из трансмембранных предшественников. После удаления N-концевого сигнального пептида пептид протеолитически отщепляется от С-концевой части, гликозилируется и высвобождается в виде гормона из 112 аминокислот (у человека аминокислоты 32-143 полноразмерного белка; у мыши и крыса, аминокислоты 29-140), которая включает большую часть повторяющейся области FNIII. Протеаза/фермент, ответственный за расщепление FNDC5 до его секретируемой формы, иризина, не идентифицирована. [ 8 ]
Последовательность иризина высоко консервативна у млекопитающих; человеческие и мышиные последовательности идентичны. [ 7 ] Однако стартовый кодон человеческого FNDC5 мутирован на ATA. Это приводит к тому, что человеческий FNDC5 потенциально экспрессируется в двух версиях:
- Полноформатная версия со стартом ATA, который транскрибируется всего на 1% от уровня других животных с нормальным стартом ATG.
- Сильно усеченная версия, начинающаяся с метионина-76 (Met-76). Эта версия не содержит предсказанного сигнального пептида, необходимого для транспорта из цитоплазмы.
Масс-спектрометрическое исследование выявило уровни иризина ~3 нг/мл в плазме человека, что соответствует уровню других ключевых гормонов человека, таких как инсулин. В том же исследовании сообщается, что основной формой в плазме является форма ATA, как и ожидалось для присутствия сигнального пептида. [ 8 ] Сравнительных исследований уровней иризина у других животных не проводилось.
Функция
[ редактировать ]Упражнения вызывают повышенную экспрессию в мышцах рецептора гамма-коактиватора 1 альфа, активируемого пролифератором пероксисом ( PGC-1альфа ), который участвует в адаптации к физическим нагрузкам. У мышей это вызывает выработку белка FNDC5, который расщепляется с образованием нового продукта иризина. [ 7 ] [ 13 ] Из-за того, что иризин вырабатывается посредством механизма, инициируемого мышечным сокращением, он был классифицирован как миокин . [ 25 ]
Ткани
[ редактировать ]Толстый
[ редактировать ]На основании данных о том, что FNDC5 индуцирует термогенина экспрессию в жировых клетках , сверхэкспрессия FNDC5 в печени мышей предотвращает увеличение веса, вызванное диетой, а FNDC5 уровни мРНК повышаются в образцах мышц человека после тренировки, было высказано предположение, что иризин способствует преобразованию белого жира в бурый жир у людей, что делает его гормоном, способствующим укреплению здоровья. [ 11 ] [ 12 ] [ 26 ] Хотя это предложение было оспорено [ 27 ] Согласно данным, обнаруживающим, что FNDC5 активируется только у высокоактивных пожилых людей, [ 18 ] более поздняя литература подтвердила гипотезу о том, что FNDC5 и иризин играют необходимую роль в положительном эффекте, связанном с физическими упражнениями. [ 26 ] [ 6 ]
Кости
[ редактировать ]У мышей иризин, высвобождаемый из скелетных мышц во время физических упражнений, действует непосредственно на кость, увеличивая минеральную плотность кортикальной кости, периметр кости и полярный момент инерции. [ 28 ] Иризин регулирует ремоделирование костей [ 29 ] и костный метаболизм на животных моделях и людях. [ 30 ]
Когнитивные эффекты
[ редактировать ]Было показано, что иризин является важным регулятором полезных когнитивных эффектов физических упражнений у грызунов. [ 24 ]
Молекулярные взаимодействия
[ редактировать ]Известно, что FNDC5 взаимодействует с различными молекулами. При эффектах, связанных с физическими упражнениями, PGC-1alpha индуцирует экспрессию гена FNDC5 за счет доступности ERRα , и эти упражнения приводят к увеличению транскрипции Pgc-1α и Errα, тем самым увеличивая транскрипцию Fndc5. [ 15 ] Кроме того, FNDC5 является положительным регулятором экспрессии BDNF и может влиять на экспрессию BDNF в головном мозге даже при периферической доставке аденовирусными векторами. [ 15 ]
Иризин способствует преобразованию белой жировой ткани (WAT) в бурую жировую ткань (BAT) за счет увеличения экспрессии UCP1 . [ 7 ] проведенное в 2016 году, Исследование ткани белых и бурых жировых клеток in vitro, выявило дозозависимую активацию белка под названием UCP1 , который способствует потемнению белого жира, а также обнаружило другие маркеры, которые указывали бы на то, что белые клетки потемнели и что жировые клетки были более метаболически активны. активный. Многие из стволовых клеток стали клетками, которые созревают в кости. Ткань, обработанная иризином, производила примерно на 40 процентов меньше зрелых жировых клеток. [ 7 ]
Иризин также взаимодействует с BDNF , регулируя его уровень в мозге. [ 15 ] [ 31 ] В недавнем исследовании наблюдалось снижение экспрессии BDNF в первичных нервных клетках гиппокампа по мере увеличения концентрации глюкозы и времени воздействия глюкозы или в условиях диабетических крыс. Жизнеспособность этих первичных нервных клеток гиппокампа крыс с диабетом заметно снижалась, когда уровни BDNF были низкими, но улучшалась после лечения иризином. Таким образом, было обнаружено, что иризин положительно регулирует экспрессию BDNF и отрицательно влияет на уровни GHbA1c (гликированный гемоглобин человека A1c) и AGE , что позволяет предположить, что иризин влияет на когнитивную дисфункцию у крыс с диабетом 2 типа, регулируя экспрессию BDNF и гликометаболизм. [ 31 ] Похоже, что эти белки связаны и связаны друг с другом с точки зрения сердечно-сосудистых/метаболических заболеваний, таких как гипертония и диабет .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000160097 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000001334 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ Перейти обратно: а б с Эриксон HP (октябрь 2013 г.). «Иризин и FNDC5 в ретроспективе: гормон физических упражнений или трансмембранный рецептор?» . Адипоцит . 2 (4): 289–93. дои : 10.4161/adip.26082 . ПМЦ 3774709 . ПМИД 24052909 .
- ^ Перейти обратно: а б Фарраш В., Брук М., Кроссланд Х., Филлипс Б.Е., Цегельски Дж., Уилкинсон DJ и др. (июнь 2020 г.). «Влияние сверхэкспрессии Fndc5/иризина задних конечностей крысы на метаболизм мышц и жировой ткани» . Американский журнал физиологии. Эндокринология и обмен веществ . 318 (6): E943–E955. дои : 10.1152/ajpendo.00034.2020 . ПМЦ 7311674 . ПМИД 32369414 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Бострем П., Ву Дж., Едриховски М.П., Корде А., Йе Л., Ло Дж.К. и др. (январь 2012 г.). «PGC1-α-зависимый миокин, который стимулирует развитие белого жира и термогенез, подобный бурому жиру» . Природа . 481 (7382): 463–8. Бибкод : 2012Natur.481..463B . дои : 10.1038/nature10777 . ПМК 3522098 . ПМИД 22237023 .
- ^ Перейти обратно: а б с Едриховский М.П., Вранн К.Д., Пауло Дж.А., Гербер К.К., Шпит Дж., Робинсон М.М. и др. (октябрь 2015 г.). «Обнаружение и количественное определение циркулирующего иризина человека с помощью тандемной масс-спектрометрии» . Клеточный метаболизм . 22 (4): 734–740. дои : 10.1016/j.cmet.2015.08.001 . ПМЦ 4802359 . ПМИД 26278051 .
- ^ Тойфель А., Малик Н., Мухопадьяй М., Вестфаль Х. (сентябрь 2002 г.). «Frcp1 и Frcp2, два новых гена, содержащих повторы фибронектина типа III». Джин . 297 (1–2): 79–83. дои : 10.1016/S0378-1119(02)00828-4 . ПМИД 12384288 .
- ^ Феррер-Мартинес А., Руис-Лозано П., Чиен КР (июнь 2002 г.). «Мышиный PeP: новый пероксисомальный белок, связанный с дифференцировкой и развитием миобластов» . Динамика развития . 224 (2): 154–67. дои : 10.1002/dvdy.10099 . ПМИД 12112469 . S2CID 42445530 .
- ^ Перейти обратно: а б Мужество К.Х. «Недавно обнаруженный гормон усиливает эффект от физических упражнений и может помочь в борьбе с диабетом» . Наблюдения. Научный американец . Проверено 12 января 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Парк А (8 апреля 2009 г.). «Коричневый жир: жир, который помогает похудеть?» . Здоровье и наука. Время . Архивировано из оригинала 11 апреля 2009 года . Проверено 12 января 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Рейнольдс Дж. (11 января 2012 г.). «Гормон для тренировок может бороться с ожирением и диабетом» . Хорошо. Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 января 2012 г.
- ^ Чжан Ю, Ли Р, Мэн Ю, Ли С, Донелан В, Чжао Ю и др. (февраль 2014 г.). «Иризин стимулирует потемнение белых адипоцитов посредством митоген-активируемой протеинкиназы p38 MAP киназы и передачи сигналов ERK MAP киназы» . Диабет . 63 (2): 514–25. дои : 10.2337/db13-1106 . ПМИД 24150604 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Вранн К.Д., Уайт Дж.П., Салогианнис Дж., Лазник-Богославски Д., Ву Дж., Ма Д. и др. (ноябрь 2013 г.). «Упражнения индуцируют BDNF в гиппокампе через путь PGC-1α/FNDC5» . Клеточный метаболизм . 18 (5): 649–59. дои : 10.1016/j.cmet.2013.09.008 . ПМЦ 3980968 . ПМИД 24120943 .
- ^ Ву Дж., Бострем П., Спаркс Л.М., Йе Л., Чой Дж.Х., Джианг А.Х. и др. (июль 2012 г.). «Бежевые адипоциты представляют собой особый тип термогенных жировых клеток у мышей и человека» . Клетка . 150 (2): 366–76. дои : 10.1016/j.cell.2012.05.016 . ПМК 3402601 . ПМИД 22796012 .
- ^ Чжан Ю, Се С, Ван Х, Фосс Р.М., Клэр М., Джордж Э.В. и др. (август 2016 г.). «Иризин оказывает двойное воздействие на потемнение и адипогенез белых адипоцитов человека». Американский журнал физиологии. Эндокринология и обмен веществ . 311 (2): E530-41. дои : 10.1152/ajpendo.00094.2016 . ПМИД 27436609 . S2CID 3433786 .
- ^ Перейти обратно: а б Тиммонс Дж.А., Баар К., Дэвидсен П.К., Атертон П.Дж. (август 2012 г.). «Является ли иризин человеческим геном физических упражнений?» . Природа . 488 (7413): Е9-10, обсуждение Е10-1. Бибкод : 2012Natur.488E...9T . дои : 10.1038/nature11364 . ПМИД 22932392 . S2CID 4415979 .
- ^ Альбрехт Э., Норхайм Ф., Тиде Б., Холен Т., Охаши Т., Шеринг Л. и др. (март 2015 г.). «Иризин — скорее миф, чем миокин, индуцируемый физической нагрузкой» . Научные отчеты . 5 : 8889. Бибкод : 2015NatSR...5E8889A . дои : 10.1038/srep08889 . ПМЦ 4352853 . ПМИД 25749243 .
- ^ Рашке С., Элсен М., Гассенхубер Х., Зоммерфельд М., Шван У., Брокманн Б. и др. (2013). Лопес-Ллуч Дж. (ред.). «Доказательства против благотворного воздействия иризина на человека» . ПЛОСОн . 8 (9): е73680. Бибкод : 2013PLoSO...873680R . дои : 10.1371/journal.pone.0073680 . ПМК 3770677 . ПМИД 24040023 .
- ^ Маак, С.; Норхейм, Ф.; Древон, Калифорния; Эриксон, HP (2021). «Прогресс и проблемы в биологии FNDC5 и ирисина» . Эндокринные обзоры . 42 (4): 436–456. дои : 10.1210/endrev/bnab003 . ПМЦ 8284618 . ПМИД 33493316 .
- ^ «Обнаружено, что гормон иризин положительно влияет на когнитивные функции от физических упражнений» . www.medicalxpress.com . Проверено 21 сентября 2021 г.
- ^ Рейнольдс, Гретхен (25 августа 2021 г.). «Как упражнения могут помочь сохранить нашу память четкой» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 сентября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ислам, Мохаммед Р.; Валарис, София; Янг, Майкл Ф.; Хейли, Эрин Б.; Ло, Ренхао; Бонд, Сабрина Ф.; Мазуэра, София; Кухня, Роберт Р.; Кальдароне, Барбара Дж.; Беттио, Луи Э.Б.; Кристи, Брайан Р.; Шмидер, Анджела Б.; Соберман, Рой Дж.; Беснар, Энтони; Едриховский, Марк П.; Ким, Хёну; Ту, Хуа; Ким, Ынхи; Чхве, Се Хун; Танци, Рудольф Э.; Шпигельман, Брюс М.; Вранн, Кристиана Д. (август 2021 г.). «Гормон физических упражнений иризин является важнейшим регулятором когнитивных функций» . Природный метаболизм . 3 (8): 1058–1070. дои : 10.1038/s42255-021-00438-z . ISSN 2522-5812 . ПМЦ 10317538 . ПМИД 34417591 . S2CID 237254736 .
- ^ Педерсен Б.К., Феббрайо М.А. (октябрь 2008 г.). «Мышцы как эндокринный орган: внимание к интерлейкину-6, полученному из мышц». Физиологические обзоры . 88 (4): 1379–406. doi : 10.1152/physrev.90100.2007 . ПМИД 18923185 .
- ^ Перейти обратно: а б Сюн Ю, Ву Цз, Чжан Б, Ван С, Мао Ф, Лю С и др. (май 2019 г.). «Потеря функции Fndc5 ослабляет вызванное физической нагрузкой потемнение белой жировой ткани у мышей» . Журнал ФАСЭБ . 33 (5): 5876–5886. дои : 10.1096/fj.201801754RR . ПМИД 30721625 . S2CID 73444056 .
- ^ Сервик К. (март 2015 г.). «Биомедицина. Горе «гормону упражнений» » . Наука . 347 (6228): 1299. doi : 10.1126/science.347.6228.1299 . ПМИД 25792309 .
- ^ Колаянни Дж., Кушито С., Монджелли Т., Пиньятаро П., Буккольеро С., Лю П. и др. (сентябрь 2015 г.). «Миокин иризин увеличивает кортикальную костную массу» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (39): 12157–62. Бибкод : 2015PNAS..11212157C . дои : 10.1073/pnas.1516622112 . ПМЦ 4593131 . ПМИД 26374841 .
- ^ Ким Х., Вранн С.Д., Едриховски М., Видони С., Китасе Ю., Нагано К. и др. (декабрь 2018 г.). «Иризин опосредует воздействие на кости и жир через рецепторы интегрина αV» . Клетка . 175 (7): 1756–1768.e17. дои : 10.1530/ey.16.15.15 . ПМК 6298040 . ПМИД 30550785 .
- ^ Колаянни Дж., Санези Л., Сторлино Дж., Брунетти Дж., Колуччи С., Грано М. (май 2019 г.). «Иризин и кость: от доклинических исследований к оценке уровней его циркуляции в различных популяциях людей» . Клетки . 8 (5): 451. doi : 10.3390/cells8050451 . ПМК 6562988 . ПМИД 31091695 .
- ^ Перейти обратно: а б Хуан Л., Ян С., Луо Л., Ян Л. (февраль 2019 г.). «Иризин регулирует экспрессию BDNF и гликометаболизм у диабетических крыс» . Отчеты о молекулярной медицине . 19 (2): 1074–1082. дои : 10.3892/ммр.2018.9743 . ПМК 6323232 . ПМИД 30569121 .