АРНТЛ2
АРНТЛ2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | ARNTL2 , BMAL2, CLIF, MOP9, PASD9, bHLHe6, ядерный транслокатор арильного углеводородного рецептора, подобный 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | ОМИМ : 614517 ; МГИ : 2684845 ; Гомологен : 10609 ; GeneCards : ARNTL2 ; OMA : ARNTL2 — ортологи | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Арильный углеводородный рецептор, подобный ядерному транслокатору 2 , также известный как Arntl2, Mop9 , [5] Бмал2, [6] или Клиф, [7] это ген .
является паралогом Arntl Arntl2 , которые оба являются гомологами дрозофилы цикла . [8] Гомологи были выделены и у рыб. [9] птицы [10] и млекопитающие, такие как мыши [11] и люди. [5] На основании филогенетического анализа было высказано предположение, что Arntl2 возник в результате дупликации гена Arntl на ранних стадиях линии позвоночных с последующей быстрой дивергенцией копии гена Arntl. [11] Белковый продукт гена взаимодействует как с CLOCK , так и с NPAS2, связываясь с последовательностями E-box в регулируемых промоторах и активируя их транскрипцию. [5] Хотя Arntl2 не требуется для нормального функционирования циркадного осциллятора млекопитающих, он может играть важную роль в обеспечении работы циркадных часов . Возможно, по этой причине опубликовано относительно мало литературы о роли Arntl2 в регуляции физиологии.
Arntl2 является геном-кандидатом для развития диабета 1 типа у человека . [12]
В исследованиях сверхэкспрессии белок ARNTL2 образует гетеродимер с CLOCK для регулирования последовательностей E-box в промоторе Pai-1 . [7] Недавние работы предполагают, что это взаимодействие может происходить совместно с гетеродимерными комплексами ARNTL/CLOCK. [13]
История
[ редактировать ]Ген ARNTL2 был первоначально открыт в 2000 году Джоном Б. Хогенешем и соавт. [5] под названием MOP9 как часть доменов PAS суперсемейства эукариотических транскрипционных факторов и как гомолог ARNTL/MOP3 . Первоначальная характеристика MOP9, проведенная Хогенешем, указала на роль белка MOP9 как партнера транскрипционного фактора bHLH-PAS CLOCK, заключающуюся в том, что белок MOP9 образует транскрипционно-активный гетеродимер с циркадным белком CLOCK. Было также обнаружено, что белок MOP9, как и белок MOP3, образует гетеродимеры с MOP4 и факторами, индуцируемыми гипоксией, включая HIF1α . Было обнаружено, что ген MOP9 коэкспрессируется с CLOCK в супрахиазматическом ядре (SCN) в гипоталамусе, месте центрального циркадного осциллятора млекопитающих. Из-за того, что MOP9 демонстрирует значительную идентичность последовательностей с такими генами, как MOP3 и CYCLE , его димеризацию с CLOCK и специфичную для мозга экспрессию MOP9, особенно его экспрессию в SCN, Hogenesch et al. предположили, что MOP9 участвует в регуляции двигательной активности как часть циркадной системы млекопитающих. Дальнейшие исследования гена MOP9 приняли названия ARNTL2 и BMAL2 в том же стиле, что и ранее открытый ген ARNTL. Как и ARNTL/BMAL1, одна из самых ранних обнаруженных функций BMAL2 в циркадной системе заключалась в образовании гетеродимера BMAL2-CLOCK, а относительная трансактивация BMAL2-CLOCK и BMAL1-CLOCK также показала, что BMAL1 и BMAL2 имеют различимые и индивидуально важные роли в циркадной системе. [14] Исследования нокаута BMAL1 и BMAL2 также продемонстрировали регуляторное влияние BMAL1 на экспрессию BMAL2. [15] и указали, что BMAL2 может играть более важную роль в циркадной системе, чем предполагалось ранее, [16] хотя точная природа роли BMAL2 еще полностью не выяснена.
Структура
[ редактировать ]Белок BMAL2 соответствует базовой структуре спираль-петля-спираль семейства PER-ARNT-SIM. [17] и содержит домен bHLH-PAS в своей N-концевой области и вариабельный С-конец . [6] Домен PAS действует как поверхность димеризации и связывания в рецепторе арильных углеводородов (AHR). В целом, BMAL2 во многом разделяет свою структуру с BMAL1. [18] Однако расположение BMAL2 на 12-й хромосоме у человека позволяет предположить, что у эмбриона этот ген может выполнять другую функцию. [17]
Функция
[ редактировать ]BMAL2 образует гетеродимер с CLOCK, активирует транскрипцию и играет роль молекулярного осциллятора. BMAL1 и BMAL2 являются положительными регуляторами и активируют транскрипцию путем связывания с проксимальными (от –565 до –560 п.н.) и дистальными (от –680 до –675 п.н.) энхансерами E-box промотора PAI-1. [13] BMAL 2 функционирует аналогично BMAL1, но исследование 2009 года обнаружило различия в сродстве генов-гомологов. [19] Ген Per2 показал более сильное сродство к комплексу BMAL2-CLOCK, а CRY2 имел более сильное сродство к комплексу BMAL1-CLOCK. Per2 и CRY2 ингибируют комплексы и отрицательно регулируют транскрипцию. Истинная функция Bmal2 еще не полностью понята. Исследование Ши эл., 2010 г. al показывает, что сверхэкспрессия BMAL2 у мышей, нокаутных по BMAL1, восстанавливает локомоторные и метаболические ритмы. [16] В том же исследовании ритмичность не была восстановлена в периферических тканях, таких как печень и легкие. Bmal2 не может заменить Bmal1, и они не являются взаимозаменяемыми. Белок действительно играет активную роль в генераторе, но Bmal2 не требуется для циркадных колебаний у мышей.
Взаимодействия
[ редактировать ]Белок | Механизм | Источник |
---|---|---|
ПЕР1 / 2 / 3 | Транскрипция PER1/2/3 активируется гетеродимером BMAL2-CLOCK и ингибирует активность указанного фотодимера. | [7] |
CRY1/2 | Транскрипция CRY1/2 активируется гетеродимером BMAL2-CLOCK и ингибирует активность указанного фотодимера. | [7] |
1 декабря | Транскрипция DEC1 активируется гетеродимером BMAL2-CLOCK, подавляет транскрипцию DEC2, PER2 и DBP. | [20] |
ПАИ1 | Транскрипция PAI1 активируется гетеродимером BMAL2-CLOCK. | [13] |
СЕРДЦЕ1 | Транскрипция SIRT1 активируется гетеродимером BMAL2-CLOCK, ингибирует активность CLOCK/NPAS1-BMAL2 и способствует деацетилированию и деградации PER2. | [21] |
Распространение видов
[ редактировать ]Ортологи BMAL2 были обнаружены у многих млекопитающих, кроме человека, включая шимпанзе , собак и коров (ARNTL2), мышей (Arntl2 и Bmal2) и крыс (ARNTL2). [22] а также у рыбок данио . [11] Гены ARNTL2 различаются у разных видов значительно сильнее, чем гены ARNTL: белки BMAL2 дивергировали в 20 раз быстрее, чем белки BMAL1, с момента дивергенции генов, что указывает на неидентифицированную функцию BMAL1, которая не существует в BMAL2. Белки BMAL2 человека и рыбки данио содержали только 66% одинаковых аминокислот , а не 85% между белками BMAL1 человека и рыбки данио. [11] Выявление причины сравнительно значимых различий между видами в BMAL2 будет иметь важное значение для понимания функции BMAL2 в циркадных часах. [11]
Нокаут-исследования
[ редактировать ]Как и многие гены, участвующие в циркадной системе, BMAL2 является паралогом BMAL1. Однако исследование Bunger et al., проведенное в 2000 году. [15] продемонстрировали, что в отличие от других пар паралогов в циркадной системе, таких как Per1 / Per2 , Cry1 / Cry2 и Clock / Npas2 , для возникновения аритмичности требуется только одиночный нокаут BMAL1 или BMAL2, а не нокаут обоих паралогов, хотя другие исследования показали, что нокаут, специфичный для BMAL1, также оказывает значительное влияние на метаболизм и продолжительность жизни. [23] [24] В том же исследовании 2000 г., проведенном Bunger et al. также указали, что нокаут BMAL1 снижает экспрессию BMAL2. [15] Исследование 2010 года, проведенное Shi et al. [16] обнаружили, что экспрессия BMAL2, обеспечиваемая конститутивно экспрессируемым промотором , может восстанавливать как циркадную ритмику в локомоции, так и метаболические фенотипы у мышей с нокаутом Bmal1. Таким образом, BMAL1 и BMAL2 образуют функционально избыточную пару паралогов, но у мышей экспрессия BMAL2 регулируется BMAL1, так что нокаут BMAL1 эффективно приводит к нокауту как BMAL1, так и BMAL2, что указывает на то, что BMAL2 может играть более важную роль в циркадных ритмах. система, чем считалось ранее. Однако в том же исследовании Shi et al. [16] также обнаружили, что сверхэкспрессия BMAL2 в конечном итоге недостаточна для управления циркадными ритмами в периферических тканях мышей, тем самым предполагая, что поведенческие ритмы, наблюдаемые в этом исследовании, могут исходить от слабых молекулярных часов, усиленных через сети супрахиазматического ядра (SCN) .
С-концевая область белка BMAL1 имеет решающее значение для генерации устойчивых циркадных колебаний на клеточном уровне. Два специфических домена внутри этого изначально неструктурированного С-конца обеспечивают эту функцию, отличая BMAL1 от BMAL2. Регуляция домена трансактивации BMAL1 (TAD) как ключевого механизма циркадного ритма является постоянной областью исследований. [25]
Клиническое значение
[ редактировать ]Известно, что гены BMAL1 и BMAL2 играют роль в гомеостазе глюкозы. [26] Исследование 2015 года. [26] использовали передовую генетику, чтобы найти генотип BMAL2, связанный с диабетом 2 типа. BMAL2 rs7958822 представляет собой полиморфизм и имеет различные генотипы: A/G, A/A и G/G. Исследование выявило связь с тем, что мужчины с ожирением и генотипами BMAL2 rs7958822 A/G и A/C имели более высокую распространенность диабета 2 типа.
Предыдущие исследования обнаружили десинхронизацию синтеза кортизола и температуры тела у пациентов с болезнью Паркинсона, что указывает на роль циркадных генов в заболевании. [27] В исследовании использовался анализ RT-PCR для отслеживания гена BMAL2 у пациентов с болезнью Паркинсона и были обнаружены изменения в экспрессии, особенно в 21:00 и 00:00. Чтобы найти молекулярный механизм, стоящий за этим, необходимы дополнительные исследования, но результаты показывают, что BMAL 2 и молекулярные часы играют роль в болезни Паркинсона.
В клетках колоректального рака активация BMAL2 была связана с более высокими уровнями опухолевой мутационной нагрузки (TMB) в результате последующей активации PAI1. [28] Взаимосвязь между BMAL2 и TMB была исследована во многих моделях, что предоставило дополнительные доказательства положительной корреляции между экспрессией BMAL2 и экспрессией промоторов TMB. [29] Однако до сих пор существует пробел в исследованиях, изучающих прогностическую способность экспрессии циркадных генов, включая BMAL2, в отношении уровней ТМБ.
См. также
[ редактировать ]- Арнтл (Bmal1)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000029153 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000040187 – 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 д Хогенеш Дж.Б., Гу Ю.З., Моран С.М., Шимомура К., Рэдклифф Л.А., Такахаши Дж.С. и др. (июль 2000 г.). «Базовый белок спираль-петля-спираль-PAS MOP9 является специфичным для мозга гетеродимерным партнером циркадных факторов и факторов гипоксии» . Журнал неврологии . 20 (13): RC83. doi : 10.1523/JNEUROSCI.20-13-j0002.2000 . ПМК 6772280 . ПМИД 10864977 .
- ^ Перейти обратно: а б «Ген BMAL2 — GeneCards | Белок BMAL2 | Антитело BMAL2» . www.genecards.org . Проверено 26 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Маэмура К., де ла Монте С.М., Чин М.Т., Лейн М.Д., Се С.М., Йет С.Ф. и др. (ноябрь 2000 г.). «CLIF, новый циклоподобный фактор, регулирует циркадные колебания экспрессии гена ингибитора активатора плазминогена-1» . Журнал биологической химии . 275 (47): 36847–36851. дои : 10.1074/jbc.C000629200 . ПМИД 11018023 .
- ^ Рутила Дж.Э., Сури В., Ле М., Со В.В., Росбаш М., Холл Дж.К. (май 1998 г.). «CYCLE — это второй часовой белок bHLH-PAS, необходимый для циркадной ритмичности и транскрипции периода и вневременности дрозофилы» . Клетка . 93 (5): 805–814. дои : 10.1016/S0092-8674(00)81441-5 . ПМИД 9630224 . S2CID 18175560 .
- ^ Чермакян Н., Уитмор Д., Фоулкс Н.С., Сассон-Корси П. (апрель 2000 г.). «Асинхронные колебания двух партнеров CLOCK рыбок данио демонстрируют дифференциальное управление и функционирование часов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (8): 4339–4344. Бибкод : 2000PNAS...97.4339C . дои : 10.1073/pnas.97.8.4339 . ЧВК 18243 . ПМИД 10760301 .
- ^ Окано Т., Ямамото К., Окано К., Хирота Т., Касахара Т., Сасаки М. и др. (сентябрь 2001 г.). «Гены шишковидной железы курицы: участие BMAL2 как двунаправленного регулятора в колебаниях циркадных часов». Гены в клетки . 6 (9): 825–836. дои : 10.1046/j.1365-2443.2001.00462.x . ПМИД 11554928 . S2CID 45261835 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Окано Т., Сасаки М., Фукада Ю. (март 2001 г.). «Клонирование мышиного BMAL2 и его ежедневный профиль экспрессии в супрахиазматическом ядре: заметное ускорение расхождения последовательностей Bmal2 после дупликации гена Bmal». Письма по неврологии . 300 (2): 111–114. дои : 10.1016/S0304-3940(01)01581-6 . ПМИД 11207387 . S2CID 27706733 .
- ^ Хунг М.С., Авнер П., Рогнер Калифорнийский университет (сентябрь 2006 г.). «Идентификация транскрипционного фактора ARNTL2 в качестве гена-кандидата для локуса диабета 1 типа Idd6» . Молекулярная генетика человека . 15 (18): 2732–2742. дои : 10.1093/hmg/ddl209 . ПМИД 16893914 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шенхард Дж.А., Смит Л.Х., Художник К.А., Эрен М., Джонсон Ч., Воан Д.Е. (май 2003 г.). «Регуляция промотора PAI-1 с помощью компонентов циркадных часов: дифференциальная активация с помощью BMAL1 и BMAL2». Журнал молекулярной и клеточной кардиологии . 35 (5): 473–481. дои : 10.1016/S0022-2828(03)00051-8 . ПМИД 12738229 .
- ^ Сасаки М., Ёситане Х., Ду Н.Х., Окано Т., Фукада Ю. (сентябрь 2009 г.). «Преимущественное ингибирование активности BMAL2-CLOCK с помощью PER2 еще раз подчеркивает его отрицательную роль и положительную роль BMAL2 в циркадной транскрипции» . Журнал биологической химии . 284 (37): 25149–25159. дои : 10.1074/jbc.M109.040758 . ПМЦ 2757218 . ПМИД 19605937 .
- ^ Перейти обратно: а б с Бангер М.К., Вильсбахер Л.Д., Моран С.М., Кленденин С., Рэдклифф Л.А., Хогенеш Дж.Б. и др. (декабрь 2000 г.). «Mop3 является важным компонентом главного циркадного водителя ритма у млекопитающих» . Клетка . 103 (7): 1009–1017. дои : 10.1016/s0092-8674(00)00205-1 . ПМЦ 3779439 . ПМИД 11163178 . S2CID 10242426 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ши С., Хида А., МакГиннесс О.П., Вассерман Д.Х., Ямазаки С., Джонсон CH (февраль 2010 г.). «Ген циркадных часов Bmal1 не является существенным; функциональная замена его паралогом, Bmal2» . Современная биология . 20 (4): 316–321. Бибкод : 2010CBio...20..316S . дои : 10.1016/j.cub.2009.12.034 . ПМЦ 2907674 . ПМИД 20153195 .
- ^ Перейти обратно: а б Шенхард Дж. А., Эрен М., Джонсон Ч., Воган Д. Е. (июль 2002 г.). «Альтернативный сплайсинг дает новые варианты BMAL2: распределение тканей и функциональная характеристика». Американский журнал физиологии. Клеточная физиология . 283 (1): С103–С114. doi : 10.1152/ajpcell.00541.2001 . ПМИД 12055078 .
- ^ Ши С., Хида А., МакГиннесс О.П., Вассерман Д.Х., Ямадзаки С., Джонсон CH (февраль 2010 г.). «Ген циркадных часов Bmal1 не является существенным; функциональная замена его паралогом, Bmal2» . Современная биология . 20 (4): 316–321. Бибкод : 2010CBio...20..316S . дои : 10.1016/j.cub.2009.12.034 . ПМЦ 2907674 . ПМИД 20153195 . S2CID 18752396 .
- ^ Сасаки М., Ёситане Х., Ду Н.Х., Окано Т., Фукада Ю. (сентябрь 2009 г.). «Преимущественное ингибирование активности BMAL2-CLOCK с помощью PER2 еще раз подчеркивает его отрицательную роль и положительную роль BMAL2 в циркадной транскрипции» . Журнал биологической химии . 284 (37): 25149–25159. дои : 10.1074/jbc.m109.040758 . ПМЦ 2757218 . ПМИД 19605937 .
- ^ Кавамото Т., Носиро М., Сато Ф., Маемура К., Такеда Н., Нагай Р. и др. (январь 2004 г.). «Новая петля автоматической обратной связи транскрипции Dec1, участвующая в регуляции циркадных ритмов». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 313 (1): 117–124. дои : 10.1016/j.bbrc.2003.11.099 . ПМИД 14672706 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: переопределенная настройка ( ссылка ) - ^ Ашер Г., Гатфилд Д., Стратманн М., Рейнке Х., Дибнер С., Креппель Ф. и др. (июль 2008 г.). «SIRT1 регулирует экспрессию гена циркадных часов посредством деацетилирования PER2» . Клетка . 134 (2): 317–328. дои : 10.1016/j.cell.2008.06.050 . ПМИД 18662546 . S2CID 17267748 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: переопределенная настройка ( ссылка ) - ^ Стельцер Г., Розен Н., Плашкес И., Циммерман С., Твик М., Фишилевич С. и др. (июнь 2016 г.). «Комплект GeneCards: от анализа генных данных к анализу последовательности генома болезней». Современные протоколы в биоинформатике . 54 (1): 1.30.1–1.30.33. дои : 10.1002/cpbi.5 . ПМИД 27322403 . S2CID 26619932 .
- ^ Рудич Р.Д., Макнамара П., Кертис А.М., Бостон Р.К., Панда С., Хогенеш Дж.Б. и др. (ноябрь 2004 г.). «BMAL1 и CLOCK, два важнейших компонента циркадных часов, участвуют в гомеостазе глюкозы» . ПЛОС Биология . 2 (11): е377. дои : 10.1371/journal.pbio.0020377 . ПМК 524471 . ПМИД 15523558 . S2CID 8816869 .
- ^ Кондратов Р.В., Кондратова А.А., Горбачева В.Ю., Выхованец О.В., Анточ М.П. (июль 2006 г.). «Раннее старение и возрастные патологии у мышей с дефицитом BMAL1, основного компонента циркадных часов» . Гены и развитие . 20 (14): 1868–1873. дои : 10.1101/gad.1432206 . ПМЦ 1522083 . ПМИД 16847346 . S2CID 13350374 .
- ^ Сюй Х., Густафсон К.Л., Саммонс П.Дж., Хан С.К., Петрушка Н.К., Раманатан С. и др. (июнь 2015 г.). «Криптохром 1 регулирует циркадные часы посредством динамического взаимодействия с С-концом BMAL1» . Структурная и молекулярная биология природы . 22 (6): 476–484. дои : 10.1038/nsmb.3018 . ПМК 4456216 . ПМИД 25961797 .
- ^ Перейти обратно: а б Ямагути М., Уэмура Х., Арисава К., Кацуура-Камано С., Хамадзима Н., Хисида А. и др. (декабрь 2015 г.). «Связь между полиморфизмом гена мозго-мышечно-ARNT-подобного белка-2 (BMAL2) и сахарным диабетом 2 типа у японцев, страдающих ожирением: поперечный анализ японского многоинституционального совместного когортного исследования». Исследования диабета и клиническая практика . 110 (3): 301–308. дои : 10.1016/j.diabres.2015.10.009 . ПМИД 26497775 .
- ^ Дин Х, Лю С, Юань Ю, Линь Ц, Чан П, Цай Ю (июль 2011 г.). «Снижение экспрессии Bmal2 у пациентов с болезнью Паркинсона». Письма по неврологии . 499 (3): 186–188. дои : 10.1016/j.neulet.2011.05.058 . ПМИД 21658431 . S2CID 25146780 .
- ^ Маццокколи Г., Пазиенца В., Панца А., Вальвано М.Р., Бенеджамо Г., Винчигерра М. и др. (март 2012 г.). «ARNTL2 и SERPINE1: потенциальные биомаркеры агрессивности опухоли при колоректальном раке» . Журнал исследований рака и клинической онкологии . 138 (3): 501–511. дои : 10.1007/s00432-011-1126-6 . ISSN 0171-5216 . ПМИД 22198637 . S2CID 8998806 .
- ^ Оиси К., Миядзаки К., Учида Д., Окура Н., Вакабаяши М., Дои Р. и др. (апрель 2009 г.). «PERIOD2 является циркадным негативным регулятором экспрессии гена PAI-1 у мышей» . Журнал молекулярной и клеточной кардиологии . 46 (4): 545–552. дои : 10.1016/j.yjmcc.2009.01.001 . ISSN 0022-2828 . ПМИД 19168071 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- ARNTL2 + белок, + человек Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- человека Расположение генома ARNTL2 и ARNTL2 страница сведений о гене в браузере генома UCSC .
- Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : Q8WYA1 (белок 2, подобный ядерному транслокатору рецептора арильных углеводородов) на PDBe-KB .