Jump to content

Переносчик цистина/глутамата

SLC7A11
Идентификаторы
Псевдонимы SLC7A11 , CCBR1, xCT, семейство растворенных носителей 7, член 11
Внешние идентификаторы Опустить : 607933 ; МГИ : 1347355 ; Гомологен : 22684 ; Генные карты : SLC7A11 ; OMA : SLC7A11 — ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_014331

НМ_011990

RefSeq (белок)

НП_055146

НП_036120

Местоположение (UCSC) Chr 4: 138,16 – 138,24 Мб Chr 3: 49,85 – 50,4 Мб
в PubMed Поиск [ 3 ] [ 4 ]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Переносчик цистина/глутамата представляет собой антипортер , который у человека кодируется SLC7A11 геном . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

Ген SLC7A11 кодирует натрий-независимый цистин - глутамат антипортер , который зависит от хлорида, также известный как xCT. Наряду с субъединицей тяжелой цепи SLC3A2 легкая цепь SLC7A11 содержит систему Xc-, которая является функциональным цистин-глутаматным антипортером. В то время как тяжелая цепь SLC3A2 является шапероном для многих других легких цепей, которые участвуют в транспорте аминокислот, легкая цепь SLC7A11 специфична для системы Xc-, и термины xCT/SLC7A11 и система Xc- используются как взаимозаменяемые в большей части литературы.

SLC7A11 играет важную роль в выработке глутатиона в нервных и ненервных тканях. В нервной системе SLC7A11 регулирует синаптическую активность путем стимуляции экстрасинаптических рецепторов и осуществляет невезикулярное высвобождение глутамата. Этот ген высоко экспрессируется астроцитами и связывает поглощение одной молекулы цистина с высвобождением одной молекулы глутамата. Экспрессия Xc- была обнаружена по всему мозгу, причем более высокая экспрессия была обнаружена в базолатеральной миндалевидном теле , сетчатке и префронтальной коре . Было обнаружено, что ингибирование системы Xc- изменяет ряд моделей поведения, что позволяет предположить, что она играет ключевую роль в передаче возбуждающих сигналов.

Паттерн экспрессии SLC7A11
Схема синапса

Структура

[ редактировать ]
Сравнение активных транспортных белков
Существует три различных типа транспортеров, включая: унипортер, синпортер и антипортер. Антипортер позволяет двум различным веществам двигаться в противоположных направлениях при встречном транспорте один к одному.

SLC7A11 является членом гетеродимерной Na + -независимой системы транспорта анионных аминокислот, высокоспецифичной к цистину и глутамату. Этот антипортер импортирует цистин и экспортирует глутамат, которые оба являются аминокислотами. Антипортер функционирует по принципу встречного транспорта «один к одному», то есть когда одно вещество транспортируется через мембрану, в то время как другое вещество транспортируется через мембрану в противоположном направлении. Антипортер представляет собой гетеродимерный переносчик аминокислот, для которого требуется как легкая цепь SLC7A11, так и тяжелая цепь SLC3A2, соединенные дисульфидным мостиком. [ 8 ] Легкая цепь SLC7A11 имеет 12 трансмембранных доменов, состоящих из 501 аминокислоты , а тяжелая цепь SLC3A2, по-видимому, высоко консервативна среди переносчиков. Человеческий SLC7A11 имеет сходство аминокислот на 89% с гомологичным мышиным белком xCT. Комплементарная ДНК, кДНК , имеет в общей сложности 9648 пар оснований. Ген SLC7A11 был обнаружен не только в головном мозге, но также экспрессируется в спинном мозге, поджелудочной железе и в клетках глиомы. [ 9 ] [ 10 ]

Регулирование

[ редактировать ]

Существует множество механизмов регуляции экспрессии системы Xc-, хотя она не является единственной детерминантой внеклеточного глутамата или внутриклеточного глутатиона . Примером является дефицит аминокислот, который запускает регуляцию транспортера. Ключевым регулятором является внеклеточный глутамат; когда он становится чрезмерным, он переходит из возбуждающего передатчика в экситотоксин . [ 9 ] Ингибирование поглощения внеклеточного цистина клетками приводит к снижению уровня внутриклеточного глутатиона, что приводит к ферроптозу . [ 11 ] [ 12 ] Эта регуляция может осуществляться с помощью переносчиков возбуждающих аминокислот (EAAT), которые уменьшают внеклеточный глутамат и увеличивают внутриклеточный глутамат в астроцитах. Если взглянуть на ее структуру, то xCT кажется основным фактором, определяющим деятельность системы. Глутамат и цистин могут транспортироваться в обоих направлениях, но, как правило, больше цистина импортируется, а больше глутамата экспортируется. Внеклеточный глутамат действует как конкурентный ингибитор захвата цистина через систему Xc-.

Глутамат

[ редактировать ]
Глутамат натрия

содержится большое количество глутамата В клетках млекопитающих . Глутамат необходим для передачи возбуждающих сигналов между нейронами. Высвобождение должно быть высокоорганизованным из-за большого количества глутамата в синаптической щели и того факта, что он высвобождается с высокой скоростью. Этот механизм высвобождения в синаптической щели частично контролируется за счет активного транспорта глутамата из астроцитов системой Xc-. Это высвобождение также играет физиологическую роль в регуляции глутаматергических метаботропных рецепторов и контроле над другими нейротрансмиттерами. [ 10 ]

Было продемонстрировано, что в эмбриональной сетчатке Xc-обменник отвечает за 50% общего поглощения глутамата, представляя собой натрий-независимую систему в этой ткани. Высокая активность Xc- в сетчатке коррелирует с нейропротекторной ролью, поскольку он может поглощать избыток внеклеточного глутамата и обеспечивать предшественников для синтеза глутатиона . [ 13 ]

Цистин представляет собой димер, состоящий из двух молекул цистеина и образующих дисульфидную связь . Эта аминокислота является субстратом, ограничивающим скорость, используемым в транспортере цистина/глутамата SLC7A11, и обычно импортируется в клетку. Цистеин-158 специально используется для образования дисульфидного мостика в белковой структуре системы Xc-. [ 9 ] Существуют нейротоксины, такие как BMAA , которые могут препятствовать поступлению цистина, что может привести к снижению уровня внеклеточного глутамата и увеличению окислительного стресса. [ 10 ]

Трехмерная структура цистина

Фармакологическое ингибирование

[ редактировать ]

Система Xc- может ингибироваться многими небольшими молекулами. Избыточное количество эндогенного субстрата глутамата угнетает функцию системы Хс-. Синтетические небольшие молекулы, такие как эрастин , сульфасалазин и сорафениб, могут ингибировать функцию системы Xc и индуцировать ферроптоз . [ 11 ]

Клиническая значимость

[ редактировать ]

Многие расстройства центральной нервной системы (ЦНС) возникают из-за дисфункции передачи сигналов глутамата. Глутамат транспортируется через EAAT и систему Xc-. Если какой-либо из этих транспортеров поврежден, это может привести к нарушению гомеостаза глутамата и различным расстройствам ЦНС. [ 14 ]

Наркомания

[ редактировать ]

Было обнаружено, что кокаин вызывает снижение обмена цистин-глутамат через систему Xc-, что приводит к снижению базальных, внесинаптических уровней глутамата в области прилежащего ядра ( NAcc) мозга крыс, употребляющих кокаин. У изъятых крыс также наблюдалось, что снижение ингибирования mGluR высвобождения везикул в Группе 2 , скорее всего, из-за снижения внесинаптических уровней глутамата, приводит к увеличению вызванной кокаином передачи сигналов глутамата в их NAcc. [ 14 ] Вливание цистеина в NAcc у изъятых крыс приводит к увеличению внесинаптического глутамата, близкому к уровням контрольных крыс, и предотвращает увеличение синаптической передачи сигналов глутамата после инъекции кокаина. Эти данные позволяют предположить, что у крыс, страдающих кокаином, наблюдается снижение активности системы Xc. Также было обнаружено, что кокаин усиливает передачу сигналов глутамата в синаптической щели, что еще раз подтверждает этот вывод. [ 14 ]

Введение пролекарств цистеина N-ацетилцистеина или L-2-оксотиазолидин-4-карбоксилата блокирует восстановление кокаина у крыс. [ 14 ] Было показано, что N-ацетилцистеин также снижает склонность к поиску наркотиков из-за никотина и героина. Однако N-ацетилцистеин не изменяет вызванный кокаином прилив или эйфорию; это лишь приводит к снижению склонности к поиску наркотиков. N-ацетилцистеин действует путем повышения уровня цистеина в клетках, что приводит к увеличению активности системы Xc-. Это увеличение активности системы Xc- приводит к увеличению экстрасинаптического глутамата, вызывая стимуляцию mGluR группы 2 и ингибирование синаптического высвобождения глутамата. Пролекарства цистеина также приводят к усилению антиоксидантных свойств за счет повышения уровня глутатиона. Повышенный уровень глутатиона приводит к снижению токсичности метамфетамина и алкоголя, а также вызывает уменьшение образования опухолей после хронического курения. [ 14 ] Было показано, что N-ацетилцистеин уменьшает тягу и употребление кокаина и табака, а также другие навязчивые действия, такие как азартные игры и трихотилломания . [ 14 ]

Повторный прием кокаина вызывает нарушения гомеостаза глутамата, что приводит к снижению функции EAAT. Также возможно, что глутамат диффундирует из окружающих синапсов и стимулирует экстрасинаптические рецепторы. Все эти факторы могут привести к нарушениям передачи сигналов глутамата, связанным с наркозависимостью .

Шизофрения

[ редактировать ]

Было высказано предположение, что шизофрения может быть связана с увеличением или уменьшением передачи сигналов глутамата, что приводит к аномальной передаче возбуждающих сигналов в области префронтальной коры головного мозга. [ 14 ] Высвобождение глутамата астроцитами связано с синхронностью работы нейронов в гиппокампе и коре головного мозга. Снижение активности системы Хс- может приводить к увеличению синаптического глутамата и снижению внесинаптического глутамата. Введение N-ацетилцистеина приводит к усилению внесинаптической активации рецепторов NMDA , что позволяет предположить, что глутамат, высвобождаемый из системы Xc-, может вызывать активацию внесинаптических рецепторов NMDA. Снижение активности системы Хс- может вызывать снижение активации экстрасинаптических NMDA-рецепторов за счет либо снижения внесинаптического уровня глутамата, либо снижения уровня глутатиона после снижения транспорта цистина. С другой стороны, снижение активности системы Xc- может приводить к усилению активации синаптических NMDA-рецепторов за счет снижения активации mGluRs 2-й группы. Снижение невезикулярного высвобождения глутамата приводит к увеличению экспрессии постсинаптических рецепторов глутамата, таких как NMDA-рецепторы. Нарушение высвобождения невезикулярного глутамата может повлиять на образование синапсов и привести к изменению высвобождения нейромедиаторов и может даже нарушать миграцию коры во время развития. Все это, по-видимому, связано с шизофренией. [ 14 ]

Увеличение экспрессии mGluR группы 2, которое может возникнуть в результате хронической недостаточной стимуляции этих рецепторов, связано с шизофренией. Увеличение уровней системы Xc- также было обнаружено у посмертных пациентов с шизофренией, что указывает на то, что, возможно, также имело место снижение общей функции этих рецепторов, что приводит к большей экспрессии. Было замечено, что у пациентов с шизофренией снижен уровень глутатиона в префронтальной коре, что еще раз подтверждает вывод о том, что система Xc- может функционировать неправильно.

Клинические испытания показали терапевтический потенциал N-ацетилцистеина при лечении шизофрении. Опять же, могут быть также задействованы изменения в EAAT из-за нарушений гомеостаза глутамата.

Недавнее исследование показало, что уровни экспрессии мРНК как SLC3A2, так и SLC7A11 в лейкоцитах больных шизофренией ниже, чем у здоровых людей. Это открытие подтверждает гипотезу гипоглутаматергической нейротрансмиссии при шизофрении. [ 15 ]

Нейродегенеративные расстройства

[ редактировать ]

Высвобождение глутамата системой Xc- может привести к эксайтотоксичности , которая инициируется экстрасинаптическими NMDA-рецепторами и может вызвать гибель нейронов. [ 16 ] [ 17 ] Было замечено, что высвобождение глутамата из микроглии приводит к гибели олигодендроцитов в культуре и зрительном нерве крысы. [ 14 ] Однако увеличение активности системы Xc- оказывает и защитное действие за счет повышения уровня глутатиона . Было показано, что окислительный стресс приводит к увеличению экспрессии системы Xc-, поэтому должен существовать баланс между положительными защитными эффектами повышенных уровней глутатиона и отрицательными эксайтотоксичными эффектами повышенных экстрасинаптических уровней глутамата.

Боковой амиотрофический склероз

[ редактировать ]

Было показано, что боковой амиотрофический склероз (БАС) четко связан с изменениями в передаче сигналов глутамата и уровнях глутатиона; существует также астроцитарный компонент, связанный с заболеванием. Все эти факторы позволяют предположить, что дисфункция системы Xc- может способствовать развитию БАС. Было замечено, что увеличение экспрессии Nrf2 , фактора транскрипции системы Xc-, приводит к защитному эффекту у мышей с симптомами БАС. [ 14 ]

Болезнь Альцгеймера-уменьшение мозга

Болезнь Альцгеймера

[ редактировать ]

Существуют косвенные доказательства того, что система Xc- может активироваться у пациентов с болезнью Альцгеймера . [ 14 ] У пациентов с болезнью Альцгеймера было обнаружено увеличение фосфорилирования альфа-субъединицы эукариотического фактора инициации 2 и экспрессии транскрипционного фактора 4, оба из которых увеличивают экспрессию системы Xc. [ 14 ] Также было показано, что введение N-ацетилцистеина приводит к значительному улучшению некоторых когнитивных задач у пациентов с болезнью Альцгеймера. [ 14 ]

Болезнь Паркинсона

[ редактировать ]

Болезнь Паркинсона может быть связана с митохондриальной дисфункцией или окислительным стрессом, оба из которых могут быть вызваны снижением уровня глутатиона. Было показано, что введение N-ацетилцистеина противодействует возрастному повреждению митохондрий. Терапевтический эффект N-ацетилцистеина при лечении болезни Паркинсона еще не изучен, хотя в настоящее время проводятся клинические испытания. [ 14 ]

Нейротоксины

[ редактировать ]

Есть данные, что система Xc- может служить точкой входа для нейротоксинов и вирусов . [ 14 ] β-N-метил-L-аланин ( BMAA ) представляет собой нейротоксин окружающей среды, который может действовать на систему Xc- и ингибировать захват цистина. Это приводит к снижению уровня глутатиона и увеличению окислительного стресса. BMAA также может транспортироваться системой Xc- и приводить к увеличению высвобождения глутамата и увеличению эксайтотоксичности. Таким образом, BMAA предотвращает положительный эффект поглощения цистина и создает отрицательный эффект увеличения высвобождения глютамата. [ 14 ]

Глиома это, по сути, опухоль глиального происхождения. Они могут быть вызваны повышением уровня глутамата вследствие увеличения активности системы Хс. Использование ингибиторов системы Xc- для лечения глиом в настоящее время активно исследуется. [ 14 ]

Периферический рак

[ редактировать ]

Функция системы Xc также играет роль при неневральном раке. В желудочно-кишечном тракте SLC7A11 активируется при раке пищевода, печени, желудка, колоректального рака и поджелудочной железы, и было показано, что ингибирование SLC7A11 ингибирует прогрессирование опухоли, вероятно, за счет индукции ферроптоза. За пределами желудочно-кишечного тракта экспрессия SLC7A11 увеличивается при раке простаты, раке мочевого пузыря, немелкоклеточном раке легких и меланоме. Ингибирование SLC7A11 при многих из этих видов рака также дает надежду на снижение прогрессирования опухоли. [ 18 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000151012 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000027737 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. ^ Сато Х, Тамба М, Исии Т, Баннаи С (апрель 1999 г.). «Клонирование и экспрессия переносчика обмена цистина / глутамата плазматической мембраны, состоящего из двух разных белков» . Журнал биологической химии . 274 (17): 11455–8. дои : 10.1074/jbc.274.17.11455 . ПМИД   10206947 .
  6. ^ Ван Х., Тамба М., Кимата М., Сакамото К., Баннаи С., Сато Х. (июнь 2003 г.). «Выражение активности обменного переносчика цистина / глутамата, системы x (c) (-), с помощью xCT и rBAT». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 305 (3): 611–8. дои : 10.1016/S0006-291X(03)00808-8 . ПМИД   12763038 .
  7. ^ «Ген Энтрез: семейство растворенных носителей SLC7A11 7, (переносчик катионных аминокислот, система y+), член 11» .
  8. ^ Леверенц Дж., Махер П., Метнер А. (январь 2012 г.). «Регуляция экспрессии xCT и функции системы x (c) (-) в нейрональных клетках». Аминокислоты . 42 (1): 171–9. дои : 10.1007/s00726-011-0862-x . ПМИД   21369940 . S2CID   12056137 .
  9. ^ Перейти обратно: а б с Леверенц Дж., Хьюитт С.Дж., Хуанг Й., Ламброс М., Гаут П.В., Каливас П.В., Мэсси А., Смолдерс И., Метнер А., Перганде М., Смит С.Б., Ганапати В., Махер П. (февраль 2013 г.). «Атипортерная система цистин/глутамат x(c)(-) в здоровье и болезни: от молекулярных механизмов к новым терапевтическим возможностям» . Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 18 (5): 522–55. дои : 10.1089/ars.2011.4391 . ПМЦ   3545354 . ПМИД   22667998 .
  10. ^ Перейти обратно: а б с Бриджес Р.Дж., Натале Н.Р., Патель С.А. (январь 2012 г.). «Система хс Антипортер цистина/глутамата: обновленная информация о молекулярной фармакологии и роли в ЦНС» . Британский журнал фармакологии . 165 (1): 20–34. doi : 10.1111/j.1476-5381.2011.01480.x . PMC   3252963. . PMID   21564084 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Диксон С.Дж., Патель Д.Н., Уэлш М., Скута Р., Ли Э.Д., Хаяно М., Томас А.Г., Глисон К.Э., Татонетти Н.П., Слашер Б.С., Стоквелл Б.Р. (май 2014 г.). «Фармакологическое ингибирование обмена цистин-глутамат индуцирует стресс эндоплазматической сети и ферроптоз» . электронная жизнь . 3 : e02523. doi : 10.7554/eLife.02523 . ПМК   4054777 . ПМИД   24844246 .
  12. ^ Цао JY, Диксон SJ (июнь 2016 г.). «Механизмы ферроптоза» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 73 (11–12): 2195–209. дои : 10.1007/s00018-016-2194-1 . ПМЦ   4887533 . ПМИД   27048822 .
  13. ^ Оливейра К.Р., Эркулано А.М., Креспо-Лопес М.Э., до Насименту Х.Л. (январь 2010 г.). «Фармакологическая характеристика глутамат-Na+-независимого транспорта в культурах клеток сетчатки: влияние на метаболизм глутатиона» . Нейрохимия Интернэшнл . 56 (1): 59–66. doi : 10.1016/j.neuint.2009.09.002 . ПМИД   19751785 . S2CID   13562289 .
  14. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Бриджес Р., Лютген В., Лобнер Д., Бейкер Д.А. (июль 2012 г.). «Мышление за пределами щели, чтобы понять синаптическую активность: вклад цистин-глутаматного антипортера (система xc-) в нормальную и патологическую глутаматергическую передачу сигналов» . Фармакологические обзоры . 64 (3): 780–802. дои : 10.1124/пр.110.003889 . ПМК   3400835 . ПМИД   22759795 .
  15. ^ Линь CH, Линь PP, Линь CY, Линь CH, Хуан CH, Хуан YJ, Лейн HY (январь 2016 г.). «Снижение экспрессии мРНК двух субъединиц системы xc (-), SLC3A2 и SLC7A11, в лейкоцитах у пациентов с шизофренией: данные в поддержку гипоглутаматергической гипотезы шизофрении». Журнал психиатрических исследований . 72 : 58–63. дои : 10.1016/j.jpsychires.2015.10.007 . ПМИД   26540405 .
  16. ^ Хардингем Г.Е., Фукунага Ю., Бадинг Х. (май 2002 г.). «Внесинаптические NMDAR противостоят синаптическим NMDAR, вызывая отключение CREB и пути гибели клеток». Природная неврология . 5 (5): 405–14. дои : 10.1038/nn835 . ПМИД   11953750 . S2CID   659716 .
  17. ^ Бадинг Х. (март 2017 г.). «Терапевтическое воздействие на патологическую триаду экстрасинаптической передачи сигналов рецептора NMDA при нейродегенерациях» . Журнал экспериментальной медицины . 214 (3): 569–578. дои : 10.1084/jem.20161673 . ПМЦ   5339681 . ПМИД   28209726 .
  18. ^ Джйотсана, Нидхи; Та, Кенни Т.; ДельДжорно, Кэтлин Э. (23 февраля 2022 г.). «Роль цистин/глутаматного антипортера SLC7A11/xCT в патофизиологии рака» . Границы онкологии . 12 . дои : 10.3389/fonc.2022.858462 . ПМЦ   8904967 . ПМИД   35280777 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]

Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в свободном доступе .

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 66355a0998e02ac34218c745bfd065a2__1706404860
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/66/a2/66355a0998e02ac34218c745bfd065a2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cystine/glutamate transporter - 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.)