Протокадгерин
| Протокадгерин цитоплазматический | |||
|---|---|---|---|
 Доменная организация различных типов кадгеринов демонстрирует уникальные особенности протокадгеринов: внеклеточный домен длиннее, а внутриклеточный домен не имеет прикрепления к цитоскелету. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПДЧ | ||
| Пфам | PF08374 | ||
| ИнтерПро | ИПР013585 | ||
| Мембраном | 114 | ||
| |||
Протокадгерины ( Pcdhs ) — крупнейшая подгруппа млекопитающих суперсемейства кадгеринов гомофильных белков клеточной адгезии. [1] Они были обнаружены группой Синтаро Судзуки, когда они использовали ПЦР для поиска новых членов семейства кадгеринов. ПЦР-фрагменты, соответствующие протокадгеринам, обнаружены у позвоночных и беспозвоночных. [2] Такая распространенность среди широкого круга видов позволила предположить, что фрагменты были частью древнего кадгерина и поэтому были названы «протокадгеринами» как «первые кадгерины». Из примерно 70 генов Pcdh, идентифицированных в геномах млекопитающих, более 50 расположены в тесно связанных кластерах генов на одной и той же хромосоме. [3] До недавнего времени предполагалось, что такого рода организация встречается только у позвоночных. [3] но Octopus bimaculoides имеет 168 генов, из которых почти три четверти находятся в тандемных кластерах, причем два крупнейших кластера содержат 31 и 17 генов соответственно. [4]
Классификация
[ редактировать ]У млекопитающих определены два типа генов Pcdh: некластеризованные Pcdh, разбросанные по всему геному; и сгруппированные Pcdhs, организованные в три кластера генов, обозначенных α, β, γ, которые в геноме мыши включают 14, 22 и 22 соответственно, большие вариабельные экзоны, расположенные в тандеме. Каждый экзон транскрибируется с промотора-владельца и кодирует: весь внеклеточный домен, трансмембранный домен и короткий и вариабельный внутриклеточный домен соответствующего белка Pcdh, который отличается от внутриклеточного домена кадгерина отсутствием прикрепления к цитоскелету через катенины . [5]
Более того, эти кластерные гены Pcdh преимущественно экспрессируются в развивающейся нервной системе. [2] и поскольку различные подмножества генов Pcdhs по-разному экспрессируются в отдельных нейронах, в результате этой комбинаторной экспрессии может возникнуть огромное разнообразие клеточной поверхности. [5] Это привело к предположениям, а также к предположению, что Pcdhs может обеспечивать код синаптического адреса для связи нейронов или одноклеточный штрих-код для самораспознавания/самоизбежания, аналогичный тому, который приписывают белкам DSCAM беспозвоночных. Хотя DSCAM позвоночных не имеют такого разнообразия, как их аналоги у беспозвоночных, селективная транскрипция отдельных изоформ Pcdh может быть достигнута путем выбора промотора с последующим альтернативным цис-сплайсингом пре-мРНК, что увеличивает количество возможных комбинаций.
Функция
[ редактировать ]Гомофильные взаимодействия и внутриклеточная передача сигналов
[ редактировать ]Кластерные белки Pcdhs обнаруживаются по всей соме нейронов, дендритам и аксонам, а также наблюдаются в синапсах и конусах роста. [6] [7] [8] [9] [10] В клеточных анализах было показано, что, как и классические кадгерины, члены семейства Pcdhs опосредуют межклеточную адгезию. [11] [12] [13] и большинство из них продемонстрировали свою склонность к гомофильным транс-взаимодействиям. [14] Шрайнер и Вайнер [14] показали, что белки Pcdha и γ могут образовывать мультимерные комплексы. Если бы все три класса Pcdhs могли участвовать в мультимеризации стохастически экспрессируемых изоформ Pcdhs, то нейроны могли бы производить большое количество различных единиц гомофильного взаимодействия, значительно усиливая разнообразие клеточной поверхности больше, чем то, которое обеспечивается только стохастической экспрессией генов.
Что касается цитоплазматического домена, все три класса кластеризованных белков Pcdhs различны, хотя они строго консервативны в эволюции позвоночных, что указывает на консервативную клеточную функцию. [5] Это подтверждается большим количеством других взаимодействующих белков, включая фосфатазы, киназы, молекулы адгезии и синаптические белки. [15] Цитоплазматический домен также обеспечивает внутриклеточную задержку - свойство, которое отличает кластерные протокадгерины от родственных классических кадгеринов. [16] Кроме того, было показано, что Pcdhs протеолитически процессируются комплексом γ-секретазы , [17] [18] который высвобождает растворимые внутриклеточные фрагменты в цитоплазму, которые могут иметь широкий спектр функций, действуя локально в цитоплазме и/или даже регулируя экспрессию генов аналогично другим белкам клеточной поверхности, таким как Notch и N-кадгерин . Поскольку эти молекулы участвуют во многих процессах развития, таких как направление аксонов и разветвление дендритов , мутации в генах Pcdhs и их экспрессия могут играть роль в синдромах Дауна , Ретта , а также синдроме ломкой Х-хромосомы . [19] шизофрения , [20] и нейродегенеративные заболевания [21]
Цитоплазматический домен Pcdh-альфа можно разделить на два конкретных типа. Оба они усиливают гомофильные взаимодействия. Они связаны с нейрофиламентом М и фасцином соответственно. [22]
Человеческие гены
[ редактировать ]- PCDH1
- PCDH7
- PCDH8
- PCDH9
- PCDH10
- PCDH11X / 11Y
- PCDH12
- PCDH15
- PCDH17
- PCDH18
- PCDH19
- PCDH20
- PCDHA1
- PCDHA2
- PCDHA3
- PCDHA4
- PCDHA5
- PCDHA6
- PCDHA7
- PCDHA8
- PCDHA9
- PCDHA10
- PCDHA11
- PCDHA12
- PCDHA13
- PCDHAC1
- PCDHAC2
- PCDHB1
- PCDHB2
- PCDHB3
- PCDHB4
- PCDHB5
- PCDHB6
- PCDHB7
- PCDHB8
- PCDHB9
- PCDHB10
- PCDHB11
- PCDHB12
- PCDHB13
- PCDHB14
- PCDHB15
- PCDHB16
- PCDHB17
- PCDHB18
- PCDHGA1
- PCDHGA2
- PCDHGA3
- PCDHGA4
- PCDHGA5
- PCDHGA6
- PCDHGA7
- PCDHGA8
- PCDHGA9
- PCDHGA10
- PCDHGA11
- PCDHGA12
- PCDHGB1
- PCDHGB2
- PCDHGB3
- PCDHGB4
- PCDHGB5
- PCDHGB6
- PCDHGB7
- PCDHGC3
- PCDHGC4
- PCDHGC5
- ТОЛСТЫЙ
- FAT2
- FAT4
См. также
[ редактировать ]- Кагерин
- PCDH11X
- Нейронное самоизбегание
- Эпилептическая энцефалопатия раннего детского возраста, 9 , вызванная мутацией гена, кодирующего протокадгерин-19.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хульпио П., ван Рой Ф. (февраль 2009 г.). «Молекулярная эволюция суперсемейства кадгеринов». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 41 (2): 349–69. doi : 10.1016/j.biocel.2008.09.027 . ПМИД 18848899 .
- ^ Перейти обратно: а б Сано К., Танихара Х., Хеймарк Р.Л., Обата С., Дэвидсон М., Сент-Джон Т., Такетани С., Сузуки С. (июнь 1993 г.). «Протокадгерины: большое семейство родственных кадгеринам молекул в центральной нервной системе» . Журнал ЭМБО . 12 (6): 2249–56. дои : 10.1002/j.1460-2075.1993.tb05878.x . ПМК 413453 . ПМИД 8508762 .
- ^ Перейти обратно: а б Чен В.В., Альварес Ф.Дж., Лефевр Х.Л., Фридман Б., Нвакезе С., Гейман Е., Смит С., Тху К.А., Тапиа Х.К., Тасич Б., Санес Дж.Р., Маниатис Т. (август 2012 г.). «Функциональное значение диверсификации изоформ в кластере генов гамма-гена протокадгерина» . Нейрон . 75 (3): 402–9. дои : 10.1016/j.neuron.2012.06.039 . ПМЦ 3426296 . ПМИД 22884324 .
- ^ Альбертин, Кэролайн Б.; Симаков Олег; Митрос, Тереза; Ван, З. Ян; Пунгор, Юдит Р.; Эдсингер-Гонсалес, Эрик; Бреннер, Сидней; Рэгсдейл, Клифтон В.; Рохсар, Дэниел С. (август 2015 г.). «Геном осьминога и эволюция нейронных и морфологических новинок головоногих» . Природа . 524 (7564): 220–224. Бибкод : 2015Natur.524..220A . дои : 10.1038/nature14668 . ISSN 0028-0836 . ПМЦ 4795812 . ПМИД 26268193 .
- ^ Перейти обратно: а б с Чен В.В., Маниатис Т. (август 2013 г.). «Кластерные протокадгерины» . Разработка . 140 (16): 3297–302. дои : 10.1242/dev.090621 . ПМЦ 3737714 . ПМИД 23900538 .
- ^ Комура Н., Сензаки К., Хамада С., Кай Н., Ясуда Р., Ватанабэ М., Исии Х., Ясуда М., Мишина М., Яги Т. (июнь 1998 г.). «Разнообразие, выявленное новым семейством кадгеринов, экспрессируемых в нейронах синаптического комплекса» . Нейрон . 20 (6): 1137–51. дои : 10.1016/s0896-6273(00)80495-x . ПМИД 9655502 .
- ^ Ван X, Вайнер Дж. А., Леви С., Крейг А. М., Брэдли А., Санес-младший (декабрь 2002 г.). «Гамма-протокадгерины необходимы для выживания спинальных интернейронов» . Нейрон . 36 (5): 843–54. дои : 10.1016/s0896-6273(02)01090-5 . ПМИД 12467588 .
- ^ Калленбах С., Хантане С., Кэрролл П., Гайет О., Алонсо С., Хендерсон С.Э., Дадли К. (июнь 2003 г.). «Изменения в субклеточном распределении белков протокадгерина гамма сопровождают созревание нейронов спинного мозга». Журнал нейробиологических исследований . 72 (5): 549–56. дои : 10.1002/jnr.10618 . ПМИД 12749019 . S2CID 41159576 .
- ^ Филлипс Г.Р., Танака Х., Фрэнк М., Эльсте А., Фидлер Л., Бенсон Д.Л., Колман Д.Р. (июнь 2003 г.). «Гамма-протокадгерины нацелены на подмножества синапсов и внутриклеточных органелл в нейронах» . Журнал неврологии . 23 (12): 5096–104. doi : 10.1523/JNEUROSCI.23-12-05096.2003 . ПМК 6741188 . ПМИД 12832533 .
- ^ Юнгханс Д., Хайденрайх М., Хак И., Тейлор В., Фротшер М., Кемлер Р. (февраль 2008 г.). «Постсинаптическая и дифференциальная локализация нейрональных подтипов протокадгерина бета16 в центральной нервной системе млекопитающих». Европейский журнал неврологии . 27 (3): 559–71. дои : 10.1111/j.1460-9568.2008.06052.x . ПМИД 18279309 . S2CID 24229102 .
- ^ Обата С., Саго Х., Мори Н., Рошель Дж.М., Селдин М.Ф., Дэвидсон М., Сент-Джон Т., Такетани С., Сузуки С.Т. (декабрь 1995 г.). «Протокадгерин Pcdh2 проявляет свойства, подобные свойствам классических кадгеринов, но отличающиеся от них». Журнал клеточной науки . 108 (Часть 12) (12): 3765–73. дои : 10.1242/jcs.108.12.3765 . ПМИД 8719883 .
- ^ Фрэнк М., Эберт М., Шан В., Филлипс Г.Р., Арндт К., Колман Д.Р., Кемлер Р. (август 2005 г.). «Дифференциальная экспрессия отдельных гамма-протокадгеринов во время развития мозга мыши». Молекулярная и клеточная нейронауки . 29 (4): 603–16. дои : 10.1016/j.mcn.2005.05.001 . ПМИД 15964765 . S2CID 40074917 .
- ^ Рейсс К., Марецки Т., Хаас И.Г., Шульте М., Людвиг А., Франк М., Сафтиг П. (август 2006 г.). «Регулируемое ADAM10-зависимое выделение эктодоменов гамма-протокадгерина C3 модулирует межклеточную адгезию» . Журнал биологической химии . 281 (31): 21735–44. дои : 10.1074/jbc.M602663200 . ПМИД 16751190 .
- ^ Перейти обратно: а б Шрайнер Д., Вайнер Дж.А. (август 2010 г.). «Комбинаторное гомофильное взаимодействие между мультимерами гамма-протокадгерина значительно расширяет молекулярное разнообразие клеточной адгезии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (33): 14893–8. Бибкод : 2010PNAS..10714893S . дои : 10.1073/pnas.1004526107 . ПМЦ 2930437 . ПМИД 20679223 .
- ^ Шальм С.С., Баллиф Б.А., Бьюкенен С.М., Филлипс Г.Р., Маниатис Т. (август 2010 г.). «Фосфорилирование белков протокадгерина рецепторной тирозинкиназой Ret» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (31): 13894–9. дои : 10.1073/pnas.1007182107 . ПМЦ 2922223 . ПМИД 20616001 .
- ^ Фернандес-Монреаль М., Канг С., Филлипс Г.Р. (март 2009 г.). «Гомофильное взаимодействие гамма-протокадгерина и внутриклеточный транспорт контролируются цитоплазматическим доменом нейронов» . Молекулярная и клеточная нейронауки . 40 (3): 344–53. дои : 10.1016/j.mcn.2008.12.002 . ПМК 2646808 . ПМИД 19136062 .
- ^ Бонн С., Зеебург П.Х., Шварц М.К. (июнь 2007 г.). «Комбинаторная экспрессия альфа- и гамма-протокадгеринов изменяет их пресенилин-зависимую обработку» . Молекулярная и клеточная биология . 27 (11): 4121–32. дои : 10.1128/MCB.01708-06 . ПМК 1900011 . ПМИД 17403907 .
- ^ Бьюкенен С.М., Шальм С.С., Маниатис Т. (октябрь 2010 г.). «Протеолитический процессинг белков протокадгеринов требует эндоцитоза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (41): 17774–9. Бибкод : 2010PNAS..10717774B . дои : 10.1073/pnas.1013105107 . ПМК 2955128 . ПМИД 20876099 .
- ^ Кауфманн В.Е., Мозер Х.В. (октябрь 2000 г.). «Дендритные аномалии при нарушениях, связанных с умственной отсталостью» . Кора головного мозга . 10 (10): 981–91. дои : 10.1093/cercor/10.10.981 . ПМИД 11007549 .
- ^ Калмади С.В., Венкатасубраманиан Г. (март 2009 г.). «Доказательства положительного отбора гена протокадгерина Y у человека разумного: последствия шизофрении». Исследования шизофрении . 108 (1–3): 299–300. doi : 10.1016/j.schres.2008.09.015 . ПМИД 18938061 . S2CID 26590444 .
- ^ Андертон Б.Х., Каллахан Л., Коулман П., Дэвис П., Флад Д., Джича Г.А., Ом Т., Уивер С. (август 1998 г.). «Дендритные изменения при болезни Альцгеймера и факторы, которые могут лежать в основе этих изменений» . Прогресс нейробиологии . 55 (6): 595–609. дои : 10.1016/s0301-0082(98)00022-7 . ПМИД 9670220 . S2CID 11421820 .
- ^ Триана-Балцер ГБ, Бланк М (март 2006 г.). «Цитоплазматический домен протокадгерина-альфа усиливает гомофильные взаимодействия и распознает элементы цитоскелета». Журнал нейробиологии . 66 (4): 393–407. дои : 10.1002/neu.20228 . ПМИД 16408303 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Хан М.Х., Линь С., Мэн С., Ван Х (январь 2010 г.). «Протеомный анализ показывает перекрывающиеся функции кластерных протокадгеринов» . Молекулярная и клеточная протеомика . 9 (1): 71–83. дои : 10.1074/mcp.M900343-MCP200 . ПМК 2808268 . ПМИД 19843561 .
- Сотомайор М., Годе Р., Кори Д.П. (сентябрь 2014 г.). «Разбор беспорядочного суперсемейства: к кадгериновой коннектомике» . Тенденции в клеточной биологии . 24 (9): 524–36. дои : 10.1016/j.tcb.2014.03.007 . ПМК 4294768 . ПМИД 24794279 .
- Панчо А., Аэртс Т., Мицогианнис, доктор медицинских наук, Сентдженс Э. (июнь 2020 г.). «Протокадгерины на перекрестке сигнальных путей» . Границы молекулярной нейронауки . 13 : 117. дои : 10.3389/fnmol.2020.00117 . ПМЦ 7339444 . ПМИД 32694982 .