ДНКаза, активируемая каспазой

ДФФБ
Доступные структуры ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB показывать Список идентификационных кодов PDB 1IBX
Идентификаторы
Псевдонимы	DFFB , фактор фрагментации ДНК, 40 кДа, бета-полипептид (каспаза-активируемая ДНКаза), CAD, CPAN, DFF-40, DFF2, DFF40, субъединица бета фактора фрагментации ДНК
Внешние идентификаторы	ОМИМ : 601883 ; МГИ : 1196287 ; Гомологен : 3241 ; GeneCards : DFFB ; ОМА : DFFB – ортологи
показывать Местоположение гена ( человек ) Chr. Chromosome 1 (human) Band 1p36.32 Start 3,857,267 bp End 3,885,429 bp
показывать Местоположение гена ( Мышь ) Chr. Chromosome 4 (mouse) Band 4|4 E2 Start 154,048,906 bp End 154,059,583 bp
показывать экспрессии РНК Характер Bgee Human Mouse (ortholog) Top expressed in cerebellar hemisphere right hemisphere of cerebellum granulocyte endothelial cell Achilles tendon anterior pituitary right ovary mucosa of transverse colon left ovary body of pancreas Top expressed in granulocyte morula lumbar subsegment of spinal cord embryo thymus superior frontal gyrus cerebellar cortex embryo jejunum Paneth cell More reference expression data BioGPS More reference expression data
показывать Генная онтология Molecular function enzyme binding nuclease activity hydrolase activity protein binding deoxyribonuclease activity protein domain specific binding identical protein binding disordered domain specific binding Cellular component cytoplasm cytosol nucleolus intracellular anatomical structure nucleus nucleoplasm Biological process apoptotic DNA fragmentation apoptotic chromosome condensation apoptotic process DNA catabolic process protein homooligomerization Sources:Amigo / QuickGO
скрывать Ортологи Разновидность Человек Мышь Входить 1677 13368 Вместе ENSG00000169598 ENSMUSG00000029027 ЮниПрот О76075 О54788 RefSeq (мРНК) показывать НМ_001004285 НМ_001004286 НМ_001282669 НМ_004402 НМ_001320132 NM_001320136 НМ_007859 RefSeq (белок) НП_001269598 НП_001307061 НП_001307065 НП_004393 НП_031885 Местоположение (UCSC) Chr 1: 3,86 – 3,89 Мб Чр 4: 154.05 – 154.06 Мб в PubMed Поиск
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Фактор фрагментации ДНК 40 кДа
Кристаллическая структура ДНКазы, активируемой каспазой (CAD)
Идентификаторы
Символ	ДФФ40
Пфам	PF09230
ИнтерПро	ИПР015311
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2	1в0д / СКОПе / СУПФАМ
показывать Доступные белковые структуры: Pfam   structures / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum structure summary

Активируемая каспазой ДНКаза ( CAD ) или субъединица бета фактора фрагментации ДНК представляет собой белок , который у человека кодируется DFFB геном . Он разрушает ДНК во время апоптоза и способствует дифференцировке клеток. Обычно это неактивный мономер, ингибируемый ICAD. Он расщепляется перед димеризацией.

Функция

Апоптоз — это процесс самоуничтожения клеток, который удаляет токсичные и/или бесполезные клетки во время развития млекопитающих и других жизненных процессов. Апоптозный процесс сопровождается сжатием и фрагментацией клеток и ядер, а также деградацией хромосомной ДНК на нуклеосомные единицы. Фактор фрагментации ДНК (DFF) представляет собой гетеродимерный белок, состоящий из субъединиц массой 40 кДа (DFFB) и 45 кДа ( DFFA ). DFFA является субстратом каспазы-3 и запускает фрагментацию ДНК во время апоптоза. DFF активируется, когда DFFA расщепляется каспазой-3. Расщепленные фрагменты DFFA диссоциируют от DFFB, активного компонента DFF. Было обнаружено, что DFFB вызывает как фрагментацию ДНК, так и конденсацию хроматина во время апоптоза. Для этого гена было обнаружено множество альтернативно сплайсированных вариантов транскриптов, кодирующих различные изоформы, но биологическая ценность некоторых вариантов не определена.

Формы CAD и ICAD

Несмотря на то, что этот ген присутствует в каждой клетке, этот белок экспрессируется только в различных тканях и типах клеток, таких как поджелудочная железа, сердце, толстая кишка, лейкоциты, простата, яичники, плацента, почки, селезенка и тимус.

Он также известен как нуклеаза, активируемая каспазой (CPAN), фактор фрагментации ДНК 40 (DFF-40), DFF2 и DFFB. Кроме того, в результате объединения предыдущих номенклатур возникают и другие.

Структура

Этот гетеродимер представляет собой эндонуклеазу. с высоким содержанием остатков цистеина . Он остается неактивным в растущих клетках, пока он связан со своим ингибитором (ICAD, субъединица фактора фрагментации ДНК 45 кДа, DFFA или DFF45), что приводит к образованию комплекса ICAD-CAD. Их диссоциация позволяет DFF40 олигомеризоваться с образованием большого функционального комплекса, который сам по себе является активной ДНКазой.

Субъединица DFF40 или CAD

Он весит 40 кДа. Более того, он содержит три домена, составляющих мономер CAD: C1 или N-концевой CAD; C2, которые соответствуют трем отдельным α-цепям, и, наконец, C3, который является самым крупным и функционально важным. Более того, объединение аминокислот C3 приводит к образованию 5 α-спиралей, 4 β-ламины и петли на каталитическом C-конце, которые взаимодействуют друг с другом. Таким образом, образуется полость (активный центр), в которую может поместиться ДНК, хотя существует другая область связывания, ответственная за стабильность комплекса ДНК во время его фрагментации.

Субъединица DFF45 или ICAD

DFFA кодируется альтернативно зашифрованными мРНК, имеющими две разные формы: короткую (ICAD-S) и длинную (ICAD-L), которые действуют как специфический шаперон, обеспечивающий правильное сворачивание CAD. Кроме того, он содержит два остатка аспарагиновой кислоты (Asp117 и Asp224), в которых идентифицируется CAD, и, следовательно, он остается связанным до тех пор, пока каспаза-3 не расщепит этот союз.

Процесс активации

Обычно в неапоптозных растущих клетках активируемая каспазой ДНКаза удерживается в цитоплазме в инактивированном виде благодаря ассоциации с ее ингибитором, ингибитором каспазо-активируемой ДНКазы (ICAD), также известным как фактор фрагментации ДНК 45 кДа (DFF45).

ICAD кодируется альтернативно сплайсированными мРНК, которые образуют длинную (ICAD-L) и короткую (ICAD-S) формы ICAD. Таким образом, ICAD имеет двойную функцию; он действует как ингибитор CAD, а также как сопровождающий для синтеза CAD, помогая правильной сборке белка.

ICAD имеет два сайта распознавания каспаз: Asp117 и Asp224. Освобождение CAD от ингибирования ICAD достигается за счет расщепления ICAD по этим остаткам Asp каспазой -3 .

Каспаза-3 активируется в апоптотической клетке. Активация каспазы-3 необходима клеткам на ранних стадиях дифференцировки скелетных миобластов. Его каталитический сайт включает сульфогидрильную группу Cys-285 и имидазольное кольцо His-237. Каспаза-3 His-237 стабилизирует целевой аспартат, вызывая разрыв ассоциации ICAD и CAD, оставляя эндонуклеазу CAD активной, что позволяет ей разрушать хромосомную ДНК.

После высвобождения ингибитора для правильного функционирования два мономера CAD должны объединиться, чтобы сформировать функциональный димер, обладающий вертикальной симметрией.

Взаимодействия

Было показано, что DFFB взаимодействует с DFFA .

Дифференциация клеток

Каспаза 3 отвечает за клеточную дифференцировку , хотя неясно, как этот вид белка может способствовать апоптозу клеток . Сигналы каспаз, возникающие в результате активации нуклеазы CAD, указывают на то, что дифференцировка клеток обусловлена ​​модификацией CAD в структуре хроматина.

ИБС приводит к инициированию разрыва цепи ДНК, который происходит во время терминальной дифференцировки некоторых клеток, таких как клетки скелетных мышц. Нацеливание на промотор р21 отвечает за индуцирование дифференцировки клеток, чему способствует модификация ядерного микроокружения ДНК.

Разнообразие клеток возникает в результате дифференцировки клеток, которую объясняют активацией специфических факторов транскрипции. Это также зависит от активности белка или общего сигнала. Фактором, который, по-видимому, индуцирует большую дифференцировку клеток, является протеаза каспаза-3. Это было идентифицировано как предпоследняя стадия пути апоптоза клетки.

Некоторые исследования показали, что эта дифференциация обусловлена ​​многими субстратами CAD-киназы. На примере скелетных клеток их дифференцировка связана с расщеплением киназы MST1.

Более того, было замечено, что CAD участвует в формировании генома, ДНК которого разрывается на ранних стадиях дифференцировки клеток. Кроме того, каспаза 3 индуцирует разрывы ДНК в промоторе фактора р21, и этот разрыв цепи связан с экспрессией гена р21.

Апоптозная смерть клеток

Протеин-каспаза ДНКаза представляет собой эндонуклеазу, участвующую в процессе апоптоза клеток, который облегчает разрыв ДНК. Апоптозная гибель клеток — это процесс, осуществляемый цистеиновыми протеазами. это позволяет животным сохранять гомеостаз , который также регулируется другими механизмами, такими как рост и дифференцировка клеток. Этот биологический ответ характеризуется деградацией хромосомной ДНК на крошечные фрагменты внутри ядра клетки. После многих исследований и исследований удалось убедиться, что ДНКаза, активируемая каспазой, является основной причиной этого разрушения из-за длинного списка стимулов.

Один из экспериментов, проведенных исследователями с целью доказать эту теорию, был основан на введении мутированной формы этого белка как в клетки человека TF-1, так и в клетки Jurkat , которые уже отреагировали на обычную (не мутированную) форму эндонуклеаза, и они умерли от апоптоза. В результате эти клетки погибли с учетом этой генетической модификации, но разрыва ДНК в них не произошло. Это было ключевым доказательством того, что форма САПР вовлечена в эту часть процесса, поскольку без ее участия фрагментация не произошла бы.

Позднее выяснилось, что то, как этот белок индуцирует разрыв ДНК, объясняется его формами CAD и ICAD, которые облегчают как вход, так и выход в ядро ​​клетки.

Дальнейшее чтение

• Индукция апоптоза (Видео). Гирлянда Наука / YouTube . 2009. Из Мерфи К., Трэверс П., Уолдпорт М., Эренштейн М. (2008). Иммунобиология Лейнуэя (7-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN  978-0-8153-4123-9 .
• Энари М., Сакахира Х., Ёкояма Х., Окава К., Ивамацу А., Нагата С. (январь 1998 г.). «ДНКаза, активируемая каспазой, которая разрушает ДНК во время апоптоза, и ее ингибитор ICAD». Природа 391 (6662): 43–50. Бибкод : 1998Nature.391...43E . дои : 10.1038/34112 . ПМИД   9422506 . S2CID   4407426 .
• Лю X, Ли П, Видлак П, Цзоу Х, Луо X, Гаррард WT и др. (июль 1998 г.). «Субъединица фактора фрагментации ДНК массой 40 кДа индуцирует фрагментацию ДНК и конденсацию хроматина во время апоптоза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (15): 8461–6. Бибкод : 1998PNAS...95.8461L . дои : 10.1073/pnas.95.15.8461 . ПМК   21098 . ПМИД   9671700 .
• Мукаэ Н., Энари М., Сакахира Х., Фукуда Ю., Инадзава Дж., То Х. и др. (август 1998 г.). «Молекулярное клонирование и характеристика человеческой ДНКазы, активируемой каспазой» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (16): 9123–8. Бибкод : 1998PNAS...95.9123M . дои : 10.1073/pnas.95.16.9123 . ПМК   21302 . ПМИД   9689044 .
• Гу Дж, Донг Р.П., Чжан С., Маклафлин Д.Ф., Ву MX, Шлоссман С.Ф. (июль 1999 г.). «Функциональное взаимодействие DFF35 и DFF45 с активируемой каспазой нуклеазой фрагментации ДНК DFF40» . Журнал биологической химии . 274 (30): 20759–62. дои : 10.1074/jbc.274.30.20759 . ПМИД   10409614 .
• Маккарти Дж.С., Тох С.Ю., Ли П. (октябрь 1999 г.). «Исследование DFF45 в роли шаперона и ингибитора: два независимых ингибирующих домена нуклеазной активности DFF40». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 264 (1): 176–80. дои : 10.1006/bbrc.1999.1497 . ПМИД   10527860 .
• Маккарти Дж.С., Тох С.Ю., Ли П. (октябрь 1999 г.). «Несколько доменов DFF45 синергически связываются с DFF40: роль расщепления каспазы и секвестрации активаторного домена DFF40». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 264 (1): 181–5. дои : 10.1006/bbrc.1999.1498 . ПМИД   10527861 .
• Луговской А.А., Чжоу П., Чоу Дж.Дж., Маккарти Дж.С., Ли П., Вагнер Г. (декабрь 1999 г.). «Структура раствора домена CIDE-N CIDE-B и модель взаимодействия CIDE-N/CIDE-N в пути фрагментации ДНК при апоптозе» . Клетка . 99 (7): 747–55. дои : 10.1016/S0092-8674(00)81672-4 . ПМИД   10619428 .
• Джадсон Х., ван Рой Н., Штейн Л., Вандесомпель Дж., Ван Геле М., Спелеман Ф. и др. (апрель 2000 г.). «Анализ структуры и мутаций гена, кодирующего фактор фрагментации ДНК 40 (каспаза-активируемая нуклеаза), кандидатный ген-супрессор опухоли нейробластомы». Генетика человека . 106 (4): 406–13. дои : 10.1007/s004390000257 . ПМИД   10830907 . S2CID   38271068 .
• Отомо Т., Сакахира Х., Уэгаки К., Нагата С., Ямадзаки Т. (август 2000 г.). «Структура гетеродимерного комплекса между CAD-доменами CAD и ICAD». Структурная биология природы . 7 (8): 658–62. дои : 10.1038/77957 . ПМИД   10932250 . S2CID   12925074 .
• Дурье Ф., Самедзима К., Форчун Дж.М., Кандельс-Льюис С., Ошерофф Н., Эрншоу В.К. (2001). «ДНК-топоизомераза IIальфа взаимодействует с нуклеазой CAD и участвует в конденсации хроматина во время апоптоза» . Современная биология . 10 (15): 923–6. дои : 10.1016/S0960-9822(00)00620-5 . ПМИД   10959840 . S2CID   17443069 .
• Чжоу П., Луговской А.А., Маккарти Дж.С., Ли П., Вагнер Г. (май 2001 г.). «Структура раствора N-концевого доменного комплекса DFF40 и DFF45 и взаимная шаперонная активность DFF40 и DFF45» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (11): 6051–5. Бибкод : 2001PNAS...98.6051Z . дои : 10.1073/pnas.111145098 . ПМК   33420 . ПМИД   11371636 .
• Ни З., Феникс Б.Н., Лам Дж.Дж., Алам А., Линч Д.Х., Беккет Б. и др. (ноябрь 2002 г.). «Протеаза ВИЧ-1 обрабатывает прокаспазу 8, вызывая митохондриальное высвобождение цитохрома с, расщепление каспазы и фрагментацию ядра». Смерть клеток и дифференцировка . 9 (11): 1172–84. дои : 10.1038/sj.cdd.4401094 . ПМИД   12404116 . S2CID   38809690 .
• Се С.Ю., Ляу С.Ф., Ли С.Н., Се П.С., Лин К.Х., Чу СМ и др. (январь 2003 г.). «Аберрантные транскрипты ДНКазы, активируемой каспазой (CAD), в клетках гепатомы человека» . Британский журнал рака . 88 (2): 210–6. дои : 10.1038/sj.bjc.6600695 . ПМК   2377037 . ПМИД   12610505 .
• Лю К.Л., Киши Х., Оцука К., Мурагути А. (сентябрь 2003 г.). «Белок теплового шока 70 связывает активируемую каспазой ДНКазу и усиливает ее активность в TCR-стимулированных Т-клетках» . Кровь . 102 (5): 1788–96. дои : 10.1182/кровь-2002-11-3499 . ПМИД   12738667 .
• Видлак П., Ланушевска Дж., Кэри Р.Б., Гаррард В.Т. (июль 2003 г.). «Субъединичные структуры и стехиометрия белков фактора фрагментации ДНК человека до и после индукции апоптоза» . Журнал биологической химии . 278 (29): 26915–22. дои : 10.1074/jbc.M303807200 . ПМИД   12748178 .
• Хиллман Р.Т., Грин Р.Э., Бреннер С.Е. (2005). «Недооцененная роль надзора за РНК» . Геномная биология . 5 (2): С8. дои : 10.1186/gb-2004-5-2-r8 . ПМЦ   395752 . ПМИД   14759258 .
• Баяскас-младший, Юсте В.Дж., Соле С., Санчес-Лопес И., Сегура М.Ф., Перера Р. и др. (май 2004 г.). «Характеристика сплайсинговых вариантов ДНКазы, активируемой каспазой человека, со структурой и функцией CIDE-N» . Письма ФЭБС . 566 (1–3): 234–40. Бибкод : 2004FEBSL.566..234B . doi : 10.1016/j.febslet.2004.04.050 . ПМИД   15147901 . S2CID   22464440 .