ISG15
ISG15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | ISG15 , G1P2, IFI15, IP17, UCRP, hUCRP, IMD38, убиквитиноподобный модификатор ISG15, убиквитиноподобный модификатор ISG15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Опустить : 147571 ; МГИ : 1855694 ; Гомологен : 48326 ; Генные карты : ISG15 ; OMA : ISG15 — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Стимулируемый интерфероном ген 15 ( ISG15 массой 17 кДа ) представляет собой секретируемый белок , который у человека кодируется ISG15 геном . [ 5 ] [ 6 ] ISG15 индуцируется интерфероном I типа (IFN) и выполняет множество функций, действуя как внеклеточный цитокин и модификатор внутриклеточного белка. Точные функции разнообразны и различаются у разных видов, но включают усиление продукции интерферона гамма (IFN-II) в лимфоцитах , убиквитиноподобную конъюгацию с вновь синтезированными белками и негативную регуляцию ответа IFN-I. [ 7 ]
Структура
[ редактировать ]Ген ISG15 состоит из двух экзонов и кодирует полипептид массой 17 кДа. Незрелый полипептид расщепляется на карбокси-конце, образуя зрелый продукт массой 15 кДа, который заканчивается мотивом LRLRGG , как это обнаружено в убиквитине . Третичная структура ISG15 также напоминает убиквитин , несмотря на лишь ~30% идентичности последовательностей . В частности, эта структура состоит из двух убиквитиноподобных доменов, соединенных полипептидным «шарниром». составляет всего 30% Следует отметить, что ISG15 демонстрирует значительную изменчивость последовательностей среди видов, при этом гомология между ортологами . [ 8 ]
Функция
[ редактировать ]После индукции интерфероном I типа ISG15 можно обнаружить в трех формах, каждая из которых имеет уникальные функции:
Внеклеточный цитокин
[ редактировать ]ISG15 секретируется клеткой и может быть обнаружен в супернатанте или плазме крови . [ 9 ] [ 10 ] ISG15 связывается с рецептором интегрина LFA-1 на NK- и Т-клетках, усиливая выработку ими IFN-II. [ 11 ] [ 12 ] что необходимо для микобактериального иммунитета.
Внутриклеточный конъюгат: ISGylation
[ редактировать ]Подобно убиквитину, ISG15 ковалентно связан своим C-концевым мотивом LRLRGG с остатками лизина на вновь синтезированных белках. Этот процесс, называемый ISGylation , катализируется рядом конъюгирующих ферментов. Активирующий фермент E1 (UBE1L) заряжает ISG15, образуя высокоэнергетический тиоэфирный промежуточный продукт, и передает его ферменту UbcH8 E2 . UbcH8 был идентифицирован как основной E2 для ISGylation, хотя он также участвует в убиквитинировании. Белок E2 впоследствии переносит ISG15 на специфические лигазы E3 (Herc5 [ 13 ] ) и соответствующие внутриклеточные субстраты. На сегодняшний день идентифицирована только одна деконъюгирующая протеаза, специфичная к ISG15: USP18 (член семейства USP) расщепляет слитые пептид ISG15, а также удаляет ISG15 (деISGylation) из нативных конъюгатов. [ 14 ] Эффекты ISGylation до конца не изучены и включают как активацию, так и ингибирование противовирусного иммунитета.
Свободная внутриклеточная молекула
[ редактировать ]Неконъюгированный ISG15 отрицательно регулирует передачу сигналов IFN-I, предотвращая SKP2 -опосредованную протеасомную деградацию USP18 , прямого ингибитора рецептора IFN-I . [ 15 ] Отсутствие ISG15 приводит к постоянной передаче сигналов IFN-I в системах человека, но не мыши. [ 16 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Дефицит ISG15 — очень редкое генетическое заболевание, вызванное мутациями гена ISG15. Он наследуется по аутосомно-рецессивному типу и классифицируется как первичный иммунодефицит или врожденная ошибка иммунитета. В детстве у пациентов наблюдаются инфекционные, неврологические или дерматологические проявления . базальных ганглиев Кальцификация наблюдается у всех пациентов, о которых сообщалось на сегодняшний день, и представляет собой основное аутовоспалительное заболевание, связанное с чрезмерной активностью IFN-I, известное как интерферонопатия I типа. [ 15 ] Кальцификации базальных ганглиев могут вызывать эпилептические припадки , но часто протекают бессимптомно. Воспаление IFN-I может также проявляться в раннем возрасте в виде язвенных поражений кожи в области подмышек , паха и шеи . [ 17 ] Наконец, дефицит ISG15 приводит к менделевской восприимчивости к микобактериальным заболеваниям . [ 12 ] хотя и с неполной пенетрантностью . Эти инфекции проявляются фистулизирующими лимфаденопатиями и респираторными симптомами после вакцинации БЦЖ .
При аденокарциноме протоков поджелудочной железы опухолеассоциированные макрофаги секретируют ISG15, усиливая фенотип раковых стволовых клеток в опухоли. [ 18 ]
История
[ редактировать ]ISG15 был первоначально идентифицирован в конце 1970-х годов как белок массой 15 кДа, вырабатываемый в ответ на интерферон I типа, мощный класс противовирусных цитокинов. [ 19 ] Учитывая молекулярную массу, его первоначально называли «белком массой 15 кДа», но позже его переименовали в интерферон-стимулируемый ген-15, когда была распознана кассета интерферон-стимулируемых генов . [ 20 ] [ 21 ] В 1987 году было установлено, что ISG15 перекрестно реагирует с антителами против убиквитина , а последующие эксперименты открыли убиквитиноподобную конъюгацию ISG15 с другими клеточными белками, получившую название «ISGylation». [ 22 ] [ 23 ] Учитывая его индуцируемость IFN-I, исследования в последующие десятилетия были сосредоточены на противовирусной активности ISG15. Эти исследования проводились преимущественно с системами in vitro и моделями мышей, и ISGylation приписали несколько противовирусных функций. За это время также было обнаружено, что ISG15 можно обнаружить вне клеток. [ 9 ] и в образцах сыворотки человека. [ 10 ] Эта свободная форма ISG15 может стимулировать выработку IFN-II в лимфоцитах. [ 11 ] Наконец, ISG15 также можно обнаружить как неконъюгированную внутриклеточную молекулу с функциями, независимыми от ISGylation. [ 24 ]
Открытие людей с дефицитом ISG15 прояснило важность этих функций в биологии человека. Пациенты с дефицитом ISG15 были впервые идентифицированы по их чувствительности к микобактериям штамма БЦЖ , что связано с важной функцией свободного ISG15 по потенцированию IFN-гамма/ Интерлейкин-12. оси [ 12 ] Удивительно, но, несмотря на IFN-индуцируемую природу ISG15 и ранее описанные противовирусные функции у мышей, пациенты с дефицитом ISG15 не показали восприимчивости к вирусным инфекциям. [ 12 ] Фактически, последующие исследования выявили усиление сигнатур IFN I типа, проявляющееся кальцификациями базальных ганглиев, сходными с TORCH-инфекцией , но без инфекционной этиологии. [ 15 ] Позже было показано, что это стойкое, слабое воспаление обеспечивает повышенную устойчивость к широкому спектру вирусов. [ 16 ] Этот фенотип является результатом ранее нераспознанной функции ISG15 по негативной регуляции передачи сигналов IFN, которая отсутствует в мышиных системах. Однако другие млекопитающие высших порядков (например, свиньи и собаки) достигли этой негативной регуляторной функции ISG15, по-видимому, в результате конвергентной эволюции. [ 25 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000187608 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000035692 – 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 .
- ^ Бломстром, округ Колумбия, Фэйи Д., Кутни Р., Корант Б.Д., Найт Э. (июль 1986 г.). «Молекулярная характеристика интерферон-индуцированного белка массой 15 кДа. Молекулярное клонирование, нуклеотидная и аминокислотная последовательность» . Журнал биологической химии . 261 (19): 8811–6. дои : 10.1016/S0021-9258(19)84453-8 . ПМИД 3087979 .
- ^ «Ген Энтреза: ISG15 ISG15 убиквитиноподобный модификатор» .
- ^ Субеди П, Хубер К, Стерр С, Дитц А, Штрассер Л, Кестле Ф, Хаук С.М., Дахроу Л, Олдриан С, Монрой Ордонес ЭБ, Лука Б, Томсен А.Р., Хенке М, Гомолка М, Росслер У, Азимзаде О, Мортл С., Хорнхардт С. (июнь 2023 г.). «На пути к разгадке биологических механизмов радиационно-индуцированного мукозита полости рта с помощью протеомики на основе масс-спектрометрии» . Границы онкологии . 13 . дои : 10.3389/fonc.2023.1180642 . ПМЦ 10298177 . ПМИД 37384298 .
- ^ Дзимянски Й.В., Шольте Ф.Е., Бержерон Э., Пеган С.Д. (октябрь 2019 г.). «ISG15: Это сложно» . Журнал молекулярной биологии . 431 (21): 4203–4216. дои : 10.1016/j.jmb.2019.03.013 . ПМК 6746611 . ПМИД 30890331 .
- ^ Перейти обратно: а б Найт Э., Кордова Б (апрель 1991 г.). «ИФН-индуцированный белок массой 15 кДа высвобождается из лимфоцитов и моноцитов человека» . Журнал иммунологии . 146 (7): 2280–4. дои : 10.4049/jimmunol.146.7.2280 . ПМИД 2005397 .
- ^ Перейти обратно: а б Д'Кунья Дж., Найт Э., Хаас А.Л., Труитт Р.Л., Борден Э.К. (январь 1996 г.). «Иммунорегуляторные свойства ISG15, интерферон-индуцированного цитокина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (1): 211–5. Бибкод : 1996PNAS...93..211D . дои : 10.1073/pnas.93.1.211 . ПМК 40208 . ПМИД 8552607 .
- ^ Перейти обратно: а б Рехт М., Борден Э.К., Найт Э. (октябрь 1991 г.). «Человеческий белок массой 15 кДа, индуцирующий ИФН, индуцирует секрецию ИФН-гамма» . Журнал иммунологии . 147 (8): 2617–23. дои : 10.4049/jimmunol.147.8.2617 . ПМИД 1717569 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Сваим К.Д., Скотт А.Ф., Канадео Л.А., Уибрегце Дж.М. (ноябрь 2017 г.). «Внеклеточный ISG15 сигнализирует о секреции цитокинов через рецептор интегрина LFA-1» . Молекулярная клетка . 68 (3): 581–590.е5. дои : 10.1016/j.molcel.2017.10.003 . ПМК 5690536 . ПМИД 29100055 .
- ^ Вудс М.В., Келли Дж.Н., Хаттлманн С.Дж., Тонг Дж.Г., Сюй Л.С., Коулман, М.Д. и др. (ноябрь 2011 г.). «Человеческий HERC5 ограничивает раннюю стадию сборки ВИЧ-1 с помощью механизма, коррелирующего с ISGylation Gag» . Ретровирусология . 8:95 . дои : 10.1186/1742-4690-8-95 . ПМЦ 3228677 . ПМИД 22093708 .
- ^ Малахов М.П., Малахова О.А., Ким К.И., Ричи К.Дж., Чжан Д.Э. (март 2002 г.). «UBP43 (USP18) специфически удаляет ISG15 из конъюгированных белков» . Журнал биологической химии . 277 (12): 9976–81. дои : 10.1074/jbc.M109078200 . ПМИД 11788588 .
- ^ Перейти обратно: а б с Чжан X, Богунович Д., Пайель-Брогард Б., Франсуа-Ньютон В., Шпеер С.Д., Юань С. и др. (январь 2015 г.). «Человеческий внутриклеточный ISG15 предотвращает чрезмерную амплификацию и аутовоспаление интерферона-α/β» . Природа . 517 (7532): 89–93. Бибкод : 2015Natur.517...89Z . дои : 10.1038/nature13801 . ПМЦ 4303590 . ПМИД 25307056 .
- ^ Перейти обратно: а б Шпеер С.Д., Ли З., Бута С., Пайель-Брогард Б., Цянь Л., Вигант Ф. и др. (май 2016 г.). «Дефицит ISG15 и повышенная устойчивость к вирусам у людей, но не у мышей» . Природные коммуникации . 7 : 11496. Бибкод : 2016NatCo...711496S . дои : 10.1038/ncomms11496 . ПМЦ 4873964 . ПМИД 27193971 .
- ^ Мартин-Фернандес М., Браво Гарсиа-Морато М., Грубер С., Муриас Лоса С., Малик М.Н., Алсохиме Ф. и др. (май 2020 г.). «Системное воспаление IFN типа I при дефиците ISG15 у человека приводит к некротическим поражениям кожи» . Отчеты по ячейкам . 31 (6): 107633. doi : 10.1016/j.celrep.2020.107633 . ПМК 7331931 . ПМИД 32402279 .
- ^ Сайнс Б., Мартин Б., Татари М., Хишен С., Герра С. (декабрь 2014 г.). «ISG15 является критическим фактором микроокружения для стволовых клеток рака поджелудочной железы» . Исследования рака . 74 (24): 7309–20. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-14-1354 . ПМИД 25368022 .
- ^ Фаррелл П.Дж., Броз Р.Дж., Лендьел П. (июнь 1979 г.). «Накопление мРНК и белка в обработанных интерфероном асцитных опухолевых клетках Эрлиха». Природа . 279 (5713): 523–5. Бибкод : 1979Natur.279..523F . дои : 10.1038/279523a0 . ПМИД 571963 . S2CID 4317436 .
- ^ Кесслер Д.С., Леви Д.Е., Дарнелл Дж.Э. (ноябрь 1988 г.). «Два ядерных фактора, индуцированных интерфероном, связывают один промоторный элемент в генах, стимулируемых интерфероном» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 85 (22): 8521–5. Бибкод : 1988PNAS...85.8521K . дои : 10.1073/pnas.85.22.8521 . ПМК 282490 . ПМИД 2460869 .
- ^ Райх Н., Эванс Б., Леви Д., Фэйи Д., Найт Э., Дарнелл Дж.Э. (сентябрь 1987 г.). «Индуцированная интерфероном транскрипция гена, кодирующего белок массой 15 кДа, зависит от расположенного выше энхансерного элемента» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 84 (18): 6394–8. Бибкод : 1987PNAS...84.6394R . дои : 10.1073/pnas.84.18.6394 . ПМК 299082 . ПМИД 3476954 .
- ^ Хаас А.Л., Аренс П., Брайт П.М., Анкель Х. (август 1987 г.). «Интерферон индуцирует белок массой 15 килодальтон, обладающий заметной гомологией с убиквитином» . Журнал биологической химии . 262 (23): 11315–23. дои : 10.1016/S0021-9258(18)60961-5 . ПМИД 2440890 .
- ^ Леб К.Р., Хаас А.Л. (апрель 1992 г.). «Интерферон-индуцируемый гомолог убиквитина массой 15 кДа конъюгируется с внутриклеточными белками» . Журнал биологической химии . 267 (11): 7806–13. дои : 10.1016/S0021-9258(18)42585-9 . ПМИД 1373138 .
- ^ Вернеке С.В., Шилте С., Рохатги А., Монте К.Дж., Мишо А., Арензана-Сиксфингерс Ф. и др. (октябрь 2011 г.). «ISG15 имеет решающее значение для контроля инфекции вируса Чикунгунья независимо от конъюгации, опосредованной UbE1L» . ПЛОС Патогены . 7 (10): e1002322. дои : 10.1371/journal.ppat.1002322 . ПМК 3197620 . ПМИД 22028657 .
- ^ Цю Икс, Тафт Дж, Богунович Д (март 2020 г.). «Разработка противовирусных препаратов широкого спектра действия с использованием моделей свиней и макак-резус» . Журнал инфекционных болезней . 221 (6): 890–894. дои : 10.1093/infdis/jiz549 . ПМК 7050986 . ПМИД 31637432 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Дастур А., Боденон С., Келли М., Круг Р.М., Хуибрегце Дж.М. (февраль 2006 г.). «Herc5, фермент HECT E3, индуцируемый интерфероном, необходим для конъюгации ISG15 в клетках человека» . Журнал биологической химии . 281 (7): 4334–8. дои : 10.1074/jbc.M512830200 . ПМИД 16407192 .
- Бектас Н., Ноетцель Э., Вик Дж., Пресс М.Ф., Кристиансен Г., Наами А. и др. (2008). «Убиквитиноподобная молекула, стимулируемая интерфероном, ген 15 (ISG15) является потенциальным прогностическим маркером рака молочной железы человека» . Исследование рака молочной железы . 10 (4): 58 рандов. дои : 10.1186/bcr2117 . ПМЦ 2575531 . ПМИД 18627608 .
- Андерсен Дж.Б., Хассель Б.А. (декабрь 2006 г.). «Интерферон регулирует убиквитиноподобный белок ISG15 в онкогенезе: друг или враг?». Обзоры цитокинов и факторов роста . 17 (6): 411–21. дои : 10.1016/j.cytogfr.2006.10.001 . ПМИД 17097911 .
- Клаусс И.М., Уотелет М.Г., Шпирер Дж., Контент Дж., Ислам М.К., Леван Г. и др. (1990). «Хромосомная локализация двух генов человека, индуцируемых интерферонами, двухцепочечной РНК и вирусами». Цитогенетика и клеточная генетика . 53 (2–3): 166–8. дои : 10.1159/000132920 . ПМИД 1695131 .
- Фелтэм Н., Хиллман М., Кордова Б., Фэйи Д., Ларсен Б., Бломстром Д., Найт Е. (октябрь 1989 г.). «Белок массой 15 кДа, индуцированный интерфероном, и его предшественник массой 17 кДа: экспрессия в Escherichia coli, очистка и характеристика». Журнал исследований интерферона . 9 (5): 493–507. дои : 10.1089/jir.1989.9.493 . ПМИД 2477469 .
- Найт Э., Фэйи Д., Кордова Б., Хиллман М., Кутни Р., Райх Н., Бломстрем Д. (апрель 1988 г.). «Белок массой 15 кДа, индуцированный интерфероном, получается путем COOH-концевого процессинга предшественника массой 17 кДа» . Журнал биологической химии . 263 (10): 4520–2. дои : 10.1016/S0021-9258(18)68812-X . ПМИД 3350799 .
- Лоу Дж., Макдермотт Х., Леб К., Лэндон М., Хаас А.Л., Майер Р.Дж. (октябрь 1995 г.). «Иммуногистохимическая локализация перекрестно-реактивного белка убиквитина в тканях человека». Журнал патологии . 177 (2): 163–9. дои : 10.1002/путь.1711770210 . ПМИД 7490683 . S2CID 10420781 .
- Леб К.Р., Хаас А.Л. (декабрь 1994 г.). «Конъюгаты перекрестно-реактивного белка убиквитина распределяются по цитоскелету» . Молекулярная и клеточная биология . 14 (12): 8408–19. дои : 10.1128/MCB.14.12.8408 . ПМК 359380 . ПМИД 7526157 .
- Нарасимхан Дж., Поттер Дж.Л., Хаас А.Л. (январь 1996 г.). «Конъюгация гомолога убиквитина, индуцированного интерфероном 15 кДа, отличается от конъюгации убиквитина» . Журнал биологической химии . 271 (1): 324–30. дои : 10.1074/jbc.271.1.324 . ПМИД 8550581 .
- Д'Кунья Дж., Рамануджам С., Вагнер Р.Дж., Витт П.Л., Найт Э., Борден Э.К. (ноябрь 1996 г.). «Секреция in vitro и in vivo человеческого ISG15, иммуномодулирующего цитокина, индуцированного IFN» . Журнал иммунологии . 157 (9): 4100–8. дои : 10.4049/jimmunol.157.9.4100 . ПМИД 8892645 .
- Смит Дж.К., Сиддики А.А., Кришнасвами Г.А., Дайкс Р., Берк С.Л., Маги М. и др. (август 1999 г.). «Пероральное применение интерферона-альфа стимулирует транскрипцию и выработку ISG-15 клетками буккального эпителия человека». Журнал исследований интерферона и цитокинов . 19 (8): 923–8. дои : 10.1089/107999099313460 . ПМИД 10476939 .
- Бебингтон С., Доэрти Ф.Дж., Флеминг С.Д. (октябрь 1999 г.). «Экспрессия гена перекрестно-реактивного белка убиквитина увеличивается в децидуализированных стромальных клетках эндометрия в начале беременности». Молекулярная репродукция человека . 5 (10): 966–72. дои : 10.1093/моль/5.10.966 . ПМИД 10508226 .
- Найман Т.А., Матикайнен С., Саренева Т., Юлкунен И., Калккинен Н. (июль 2000 г.). «Анализ протеома показывает, что убиквитин-конъюгирующие ферменты представляют собой новое семейство генов, регулируемых интерфероном-альфа» . Европейский журнал биохимии . 267 (13): 4011–9. дои : 10.1046/j.1432-1327.2000.01433.x . PMID 10866800 .
- Юань В., Круг Р.М. (февраль 2001 г.). «Белок NS1 вируса гриппа B ингибирует конъюгацию индуцированного интерфероном (IFN) убиквитиноподобного белка ISG15» . Журнал ЭМБО . 20 (3): 362–71. дои : 10.1093/emboj/20.3.362 . ПМЦ 133459 . ПМИД 11157743 .
- Мераро Д., Глейт-Кильманович М., Хаузер Х., Леви Б.З. (июнь 2002 г.). «ИФН-стимулируемый ген 15 синергически активируется посредством взаимодействия между миелоцит-/лимфоцит-специфичными транскрипционными факторами, PU.1, белком, связывающим регуляторный фактор-8/консенсусную последовательность ИФН, и регуляторным фактором-4 ИФН: характеристика нового подтипа Элемент ответа, стимулируемый ИФН» . Журнал иммунологии . 168 (12): 6224–31. дои : 10.4049/jimmunol.168.12.6224 . ПМИД 12055236 .
- Падован Э., Терраччано Л., Черта У., Джейкобс Б., Решнер А., Болли М. и др. (июнь 2002 г.). «Интерферон-стимулированный ген 15, конститутивно продуцируемый клетками меланомы, индуцирует экспрессию e-кадгерина на дендритных клетках человека». Исследования рака . 62 (12): 3453–8. ПМИД 12067988 .