Jump to content

Фратаксин

(Перенаправлено с FXN )
FXN
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы FXN , CyaY, FA, FARR, FRDA, X25, фратаксин
Внешние идентификаторы Опустить : 606829 ; МГИ : 1096879 ; Гомологен : 47908 ; GeneCards : FXN ; OMA : FXN — ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_181425
НМ_000144
НМ_001161706

НМ_008044

RefSeq (белок)

НП_000135
НП_852090

НП_032070

Местоположение (UCSC) Чр 9: 69.04 – 69.08 Мб Чр 19: 24.24 – 24.26 Мб
в PubMed Поиск [ 3 ] [ 4 ]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Фратаксин — это белок , который у человека кодируется FXN геном . [ 5 ] [ 6 ]

Он расположен в митохондриях, а мРНК фратаксина преимущественно экспрессируется в тканях с высокой скоростью метаболизма. Функция фратаксина не ясна, но он участвует в сборке железо-серных кластеров. Было предложено действовать либо как железный шаперон, либо как белок-запасатель железа. Снижение экспрессии фратаксина является причиной атаксии Фридрейха .

Структура

[ редактировать ]

Рентгеновская кристаллография показала, что человеческий фратаксин состоит из β-листа , который поддерживает пару параллельных α-спиралей , образующих компактный αβ-сэндвич. [ 7 ] фратаксина Гомологи у других видов схожи и имеют ту же основную структуру. Однако последовательности хвоста фратаксина, отходящие от конца одной спирали, расходятся по последовательности и различаются по длине. Человеческий фратаксин имеет более длинный хвост, чем фратаксин, обнаруженный в бактериях или дрожжах. Предполагается, что цель хвоста — стабилизировать белок. [ 7 ]

Как и большинство митохондриальных белков , фратаксин синтезируется в цитоплазматических рибосомах в виде крупных молекул-предшественников с последовательностями, нацеленными на митохондрии. При попадании в митохондрии молекулы расщепляются в результате протеолитической реакции с образованием зрелого фратаксина. [ 8 ]

Фратаксин локализуется в митохондриях . Функция фратаксина не совсем ясна, но, по-видимому, он участвует в сборке железо-серных кластеров . Было предложено действовать либо как железный шаперон , либо как белок-запасатель железа. [ 9 ]

фратаксина мРНК преимущественно экспрессируется в тканях с высокой метаболизма скоростью (включая печень, почки, бурый жир и сердце). мышей и дрожжей фратаксина Гомологи содержат потенциальную N-концевую последовательность, нацеленную на митохондрии, а фратаксин человека , как наблюдалось, локализовался совместно с митохондриальным белком. нарушение дрожжевого Более того, было показано, что гена приводит к митохондриальной дисфункции. Таким образом, считается, что атаксия Фридрейха является митохондриальным заболеванием , вызванным мутацией ядерного генома (в частности, расширением интронного триплетного повтора GAA в гене FXN, который кодирует белок фратаксин). [ 5 ] [ 10 ] [ 11 ]

Клиническое значение

[ редактировать ]

Снижение экспрессии фратаксина является причиной атаксии Фридрейха (FRDA), нейродегенеративного заболевания. Снижение экспрессии гена фратаксина может быть связано либо с подавлением транскрипции гена фратаксина, либо с эпигенетическими модификациями в хромосомной структуре. [ 12 ] или из-за невозможности сплайсинга расширенных повторов GAA в первом интроне пре-мРНК, как это наблюдается у бактерий. [ 13 ] и клетки человека [ 14 ] или оба. Экспансия интронного тринуклеотидного повтора GAA приводит к атаксии Фридрейха. [ 15 ] Этот расширенный повтор вызывает образование R-петли нацеленного на повтор, , и использование олигонуклеотида, для разрушения R-петли может реактивировать экспрессию фратаксина. [ 16 ]

У 96% пациентов с FRDA имеется экспансия тринуклеотидных повторов GAA в интроне 1 обоих аллелей гена FXN . [ 17 ] В целом это приводит к снижению синтеза мРНК фратаксина и уменьшению (но не отсутствию) белка фратаксина у людей с ФРДА. (Подгруппа пациентов с FRDA имеет экспансию GAA в одной хромосоме и точечную мутацию в экзоне FXN в другой хромосоме.) В типичном случае длина аллеля с более коротким расширением GAA обратно коррелирует с уровнями фратаксина. Периферические ткани пациентов с FRDA обычно содержат менее 10% уровней фратаксина, наблюдаемых у здоровых людей. [ 17 ] Более низкие уровни фратаксина приводят к более раннему началу заболевания и более быстрому прогрессированию.

FRDA характеризуется атаксией, потерей чувствительности и кардиомиопатией. Причина, по которой дефицит фратаксина вызывает эти симптомы, не совсем ясна. На клеточном уровне это связано с накоплением железа в митохондриях и повышенной чувствительностью к оксидантам. По непонятным причинам это в первую очередь влияет на ткани ганглиев дорсальных корешков , мозжечка и сердечной мышцы. [ 8 ]

Исследования на животных

[ редактировать ]

У мышей полная инактивация гомолога FXN ( Frda ) летальна на ранней эмбриональной стадии. [ 18 ] Хотя почти все организмы экспрессируют гомолог фратаксина, повтор GAA в интроне 1 существует только у людей и других приматов , поэтому мутация, вызывающая FDRA, не может возникнуть естественным путем у других животных. Ученые разработали несколько вариантов моделирования этого заболевания у мышей. Один из подходов заключается в подавлении экспрессии фратаксина только в одном конкретном типе представляющей интерес ткани: сердце (мыши, модифицированные таким образом, называются MCK), во всех нейронах (NSE) или только в спинном мозге и мозжечке (PRP). [ 19 ] Другой подход предполагает вставку расширения GAA в первый интрон мышиного гена FXN , который должен ингибировать выработку фратаксина, как и у людей. Мышей, гомозиготных по этому модифицированному гену, называют KIKI (нок-ин-нок-ин), а сложные гетерозиготы, образующиеся в результате скрещивания мышей KIKI с мышами, нокаутными по фратаксину, называют KIKO (нок-ин-нокаут). Однако даже мыши KIKO по-прежнему экспрессируют 25–36% нормального уровня фратаксина и проявляют очень легкие симптомы. Последний подход предполагает создание трансгенных мышей с расширенной GAA версией человеческого гена фратаксина. Этих мышей называют YG22R (одна последовательность GAA из 190 повторов) и YG8R (две последовательности GAA из 90 и 190 повторов). У этих мышей наблюдаются симптомы, похожие на симптомы пациентов-людей. [ 19 ]

Сверхэкспрессия фратаксина у дрозофилы показала увеличение антиоксидантной способности, устойчивость к окислительному стрессу и продолжительность жизни. [ 20 ] поддерживая теорию о том, что роль фратаксина заключается в защите митохондрий от окислительного стресса и последующего клеточного повреждения.

Фибробласты мышиной модели FRDA и фибробласты пациентов с FRDA демонстрируют повышенный уровень ДНК . двухцепочечных разрывов [ 21 ] Для доставки гена фратаксина в модель мыши FRDA и клетки пациента человека использовали систему доставки гена лентивируса , что привело к долгосрочному восстановлению экспрессии мРНК фратаксина и белка фратаксина. Это восстановление экспрессии гена фратаксина сопровождалось существенным уменьшением количества двухцепочечных разрывов ДНК. [ 21 ] Нарушение фратаксина в клетках FRDA, по-видимому, вызывает снижение способности к восстановлению повреждений ДНК , что может способствовать нейродегенерации . [ 21 ]

Взаимодействия

[ редактировать ]

Было показано, что фратаксин биологически взаимодействует с ферментом PMPCB . [ 22 ]

  1. ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000165060 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000059363 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. ^ Jump up to: а б Кампусано В, Монтермини Л, Мольто МД, Пьянезе Л, Коссе М, Кавальканти Ф, Монрос Е, Родиус Ф, Дюкло Ф, Монтичелли А, Зара Ф, Каньисарес Х, Кутникова Х, Бидичандани С.И., Геллера С, Брайс А, Труильяс П. , Де Микеле Дж., Филла А., Де Фрутос Р., Палау Ф., Патель П.И., Ди Донато С., Мандель Дж.Л., Кокоцца С., Кениг М., Пандольфо М. (март 1996 г.). «Атаксия Фридрейха: аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное расширением интронного триплета GAA». Наука . 271 (5254): 1423–7. Бибкод : 1996Sci...271.1423C . дои : 10.1126/science.271.5254.1423 . ПМИД   8596916 . S2CID   20303793 .
  6. ^ Карвахал Дж., Пук М.А., дос Сантос М., Даудни К., Хиллерманн Р., Миноуг С., Уильямсон Р., Сюань Дж.Дж., Чемберлен С. (октябрь 1996 г.). «Ген атаксии Фридрейха кодирует новую фосфатидилинозитол-4-фосфат-5-киназу». Природная генетика . 14 (2): 157–62. дои : 10.1038/ng1096-157 . ПМИД   8841185 . S2CID   6324358 .
  7. ^ Jump up to: а б Дхе-Паганон С., Шигета Р., Чи Й.И., Ристоу М., Шолсон С.Е. (октябрь 2000 г.). «Кристаллическая структура фратаксина человека» . Журнал биологической химии . 275 (40): 30753–6. дои : 10.1074/jbc.C000407200 . ПМИД   10900192 .
  8. ^ Jump up to: а б Стеммлер Т.Л., Лесуисс Э., Пейн, Дэнсис (август 2010 г.). «Фратаксин и биогенез митохондриального кластера FeS» . Журнал биологической химии . 285 (35): 26737–26743. дои : 10.1074/jbc.R110.118679 . ПМЦ   2930671 . ПМИД   20522547 .
  9. ^ Адинольфи С., Яннуцци С., Приски Ф., Пасторе С., Яметти С., Мартин С.Р., Бономи Ф., Пасторе А. (апрель 2009 г.). «Бактериальный фратаксин CyaY является хранителем образования железо-серных кластеров, катализируемого IscS». Структурная и молекулярная биология природы . 16 (4): 390–6. дои : 10.1038/nsmb.1579 . ПМИД   19305405 . S2CID   205522816 .
  10. ^ Дюрр А., Косси М., Агид Ю., Кампусано В., Миньяр С., Пенет С., Мандель Дж.Л., Брайс А., Кениг М. (октябрь 1996 г.). «Клинические и генетические отклонения у больных атаксией Фридрейха» . Медицинский журнал Новой Англии . 335 (16): 1169–75. дои : 10.1056/NEJM199610173351601 . ПМИД   8815938 .
  11. ^ Кутникова Х., Кампусано В., Фури Ф., Долле П., Каззалини О., Кениг М. (август 1997 г.). «Исследования гомологов человека, мыши и дрожжей указывают на митохондриальную функцию фратаксина». Природная генетика . 16 (4): 345–51. дои : 10.1038/ng0897-345 . ПМИД   9241270 . S2CID   5883249 .
  12. ^ Ким Э., Напиерала М., Дент С.Ю. (октябрь 2011 г.). «Гиперэкспансия повторов GAA влияет на пост-инициационные этапы транскрипции FXN при атаксии Фридрейха» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (19): 8366–77. дои : 10.1093/nar/gkr542 . ПМК   3201871 . ПМИД   21745819 .
  13. ^ Пан X, Дин Ю, Ши Л (ноябрь 2009 г.). «Роль SbcCD и RNAseE в транскрипции повторов GAA x TTC в Escherichia coli». Восстановление ДНК . 8 (11): 1321–7. дои : 10.1016/j.dnarep.2009.08.001 . ПМИД   19733517 .
  14. ^ Баралле М., Пастор Т., Буссани Э., Пагани Ф. (июль 2008 г.). «Влияние расширения некодирующих повторов GAA атаксии Фридрейха на процессинг пре-мРНК» . Американский журнал генетики человека . 83 (1): 77–88. дои : 10.1016/j.ajhg.2008.06.018 . ПМЦ   2443835 . ПМИД   18597733 .
  15. ^ «Энтрез Ген: FXN фратаксин» .
  16. ^ Ли Л, Мацуи М, Кори Д.Р. (01 января 2016 г.). «Активация экспрессии фратаксина с помощью нуклеиновых кислот, нацеленных на повтор» . Природные коммуникации . 7 : 10606. Бибкод : 2016NatCo...710606L . дои : 10.1038/ncomms10606 . ПМЦ   4742999 . ПМИД   26842135 .
  17. ^ Jump up to: а б Кларк Э., Джонсон Дж., Донг Ю.Н., Меркадо-Айон, Уоррен Н., Чжай М., Макмиллан Э., Саловин А., Лин Х., Линч Д.Р. (ноябрь 2018 г.). «Роль дефицита белка фратаксина и метаболической дисфункции в атаксии Фридрейха, аутосомно-рецессивном митохондриальном заболевании» . Нейрональная сигнализация . 2 (4): NS20180060. дои : 10.1042/NS20180060 . ПМЦ   7373238 . ПМИД   32714592 .
  18. ^ Коссе М., Пуччо Х., Гансмюллер А., Кутникова Х., Дирих А., ЛеМёр М., Фишбек К., Долле П., Кениг М. (май 2000 г.). «Инактивация мышиного гена атаксии Фридрейха приводит к ранней эмбриональной смертности без накопления железа» . Молекулярная генетика человека . 9 (8): 1219–1226. дои : 10.1093/hmg/9.8.1219 . ПМИД   10767347 . Архивировано из оригинала 2 июня 2018 года . Проверено 5 апреля 2019 г.
  19. ^ Jump up to: а б Пердомини М., Хик А., Пуччо Х. (17 июля 2013 г.). «Животные и клеточные модели атаксии Фридрейха» . Журнал нейрохимии . 126 : 65–79. дои : 10.1111/jnc.12219 . ПМИД   23859342 . S2CID   1427817 .
  20. ^ Рунко А.П., Грисволд А.Дж., Мин К.Т. (март 2008 г.). «Сверхэкспрессия фратаксина в митохондриях повышает устойчивость к окислительному стрессу и продлевает продолжительность жизни дрозофилы» . Письма ФЭБС . 582 (5): 715–9. дои : 10.1016/j.febslet.2008.01.046 . ПМИД   18258192 . S2CID   207603250 .
  21. ^ Jump up to: а б с Хонсари Х., Шнайдер М., Аль-Махдави С., Чианеа Ю.Г., Фемида М., Пэррис С., Пук М.А., Фемида М. (декабрь 2016 г.). «Доставка гена фратаксина, опосредованная лентивирусом, обращает вспять нестабильность генома у пациентов с атаксией Фридрейха и фибробластов на мышиной модели» . Джин Тер . 23 (12): 846–856. дои : 10.1038/gt.2016.61 . ПМК   5143368 . ПМИД   27518705 .
  22. ^ Кутникова Х., Кампусано В., Кениг М. (сентябрь 1998 г.). «Созревание дикого типа и мутировавшего фратаксина с помощью пептидазы митохондриальной процессинговой обработки» . Молекулярная генетика человека . 7 (9): 1485–9. дои : 10.1093/hmg/7.9.1485 . ПМИД   9700204 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ca2b72c7f7ae01fb05782441cd806e53__1708753440
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ca/53/ca2b72c7f7ae01fb05782441cd806e53.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Frataxin - 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.)