КДМ1А
КДМ1А | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | KDM1A , AOF2, BHC110, KDM1, LSD1, CPRF, лизиндеметилаза 1А | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Опустить : 609132 ; МГИ : 1196256 ; Гомологен : 32240 ; Генные карты : KDM1A ; ОМА : КДМ1А – ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Лизин-специфическая гистон-деметилаза 1А (LSD1), также известная как лизин-(K)-специфичная деметилаза 1А (KDM1A), представляет собой белок , который у человека кодируется KDM1A геном . [ 5 ] LSD1 представляет собой флавин -зависимую моноаминоксидазу , которая может деметилировать моно- и диметилированные лизины , в частности гистон 3, лизин 4 (H3K4). Другие известные субстраты метилированного лизина, такие как гистон H3K9 и TP53, не прошли биохимическую проверку. [ 6 ] Этот фермент играет решающую роль в росте ооцитов, эмбриогенезе , кроветворении и тканеспецифической дифференцировке . [ 7 ] LSD1 была первой открытой деметилазой гистонов, хотя с тех пор было описано более 30. [ 8 ]
Структура
[ редактировать ]Этот ген кодирует ядерный белок, содержащий домен SWIRM, мотив связывания FAD и домен аминооксидазы . Этот белок является компонентом нескольких комплексов, включающих деацетилазу гистонов и ДНК-метилтрансферазу 1, каждый из которых связан с репрессией транскрипции генов. Теперь известно, что комплекс LSD1 опосредует скоординированное переключение модификации гистонов посредством этих различных ферментативных активностей, которые, в свою очередь, распознаются «читателями» гистонов. Метилирование гистона H3 по адресу K4 может влиять как на транскрипцию ДНК, так и на ее репликацию.
Механизм катализа и функция белка
[ редактировать ]LSD1 (лизин-специфическая деметилаза 1) посредством FAD-зависимой окислительной реакции специфически удаляет гистон H3K4me2 до H3K4me1 или H3K4me0, но не H3K4me3.
Первым этапом каталитической реакции LSD1 является отделение гидрида от метила N-метила боковой цепи H3K4 с помощью FAD в окисленном состоянии, что приводит к образованию стабилизированного иона метилиминиума. Затем он гидролизуется молекулой воды с образованием нестабильного вицинального концевого гидроксиламина, который быстро разлагается с образованием деметилированной молекулы лизина H3K4 и формальдегида. FAD представляет собой восстановленное состояние, реагирует с молекулярным кислородом, образуя ковалентный аддукт моногидропероксида, который затем гидролизуется водой с образованием перекиси водорода, регенерируя более стабильное окисленное (покоящееся) состояние FAD. Считается, что высококонсервативный лизин (Lys661 в LSD1) в активном центре FAD-зависимых аминоксидаз способствует этой реакции. Таким образом, общая стехиометрия реакции включает превращение N-метильной группы водой и кислородом с образованием молекул формальдегида, перекиси водорода и NH-конца продукта.
LSD1 не может деметилировать триметил H3K4 (N-три-метиллизин), поскольку исходная форма иминия не может образоваться из-за отсутствия доступной неподеленной электронной пары в N-центре, необходимой для образования необходимой стабилизирующей пи-системы.
Учитывая этот механизм, мутантный LSD1 с заменой Lys661Ala вряд ли будет отрицательно влиять на взаимодействие LSD1 с различными субстратами, а скорее приводит к менее эффективной рециркуляции флавина, которая, предположительно, затем происходит по прихоти любого доступного неспецифически связанного заменителя воды вокруг эта сторона сайта связывания FAD. Таким образом, мутация, затрагивающая K661, сохраняет некоторую деметилазную активность.
Даже структуры LSD1 с разрешением 5 Å ясно показывают, насколько широко распространены белок-белковые взаимодействия в областях LSD1 Tower и SWIRN.
Одним из методов изучения функции белка LSD1 является уменьшение мРНК KDM1A с использованием специфической подавляющей РНК, так называемого нокдауна siRNA. [ 9 ] С помощью этого метода потеря функции показывает зависимость как гемопоэтических стволовых клеток, так и клеток-предшественников от LSD1 для самообновления и созревания до полностью дифференцированных клеток крови. Взаимодействие LSD1 с транскрипционным фактором GFI1B особенно важно для регуляции баланса в стволовых клетках между репликацией и самообновлением, а также для созревания мегакариоцитарно-эритроидных предшественников в мегакариоциты.
Дополнительным методом «нокдауна» является фармакологическое ингибирование ЛСД1; многие такие ингибиторы, такие как бомедемстат, не отменяют функцию каркаса LSD1, а скорее ингибируют ферментативную активность, а также способность комплекса LSD1 связывать факторы транскрипции семейства SNAIL, особенно GFI1 и GFI1B. Таким образом, эти фармакологические ингибиторы имеют наибольшую клиническую ценность при лечении гематологических заболеваний, при которых нарушение взаимодействия LSD1-GFI1B или LSD1-GFI1 является терапевтическим тезисом для лечения.
Взаимодействия
[ редактировать ]LSD1 имеет множество различных партнеров по связыванию белков, специфичных для клеток и развития. Его ферментативная активность и функция каркаса важны в зависимости от клеточного контекста. Действительно, при остром миелоидном лейкозе (ОМЛ) было окончательно продемонстрировано, что взаимодействие LSD1 и GFI1B необходимо для пролиферации клеток, инициирующих лейкоз, в то время как активность деметилазы LSD1 не является существенной для этого фенотипа. [ 10 ]
LSD1 может быть субъединицей комплекса NuRD и, таким образом, участвовать в программах экспрессии генов, связанных с метастазированием рака молочной железы. [ 11 ] Есть также доказательства того, что взаимодействие LSD1 с ядерным GSK3β способствует прогрессированию некоторых видов рака. Было обнаружено, что высокие уровни ядерного GSK3β способствуют связыванию LSD1 с деубиквитиназой USP22, что предотвращает деградацию LSD1, позволяя LSD1 накапливаться до высоких уровней. Накопление ЛСД1 коррелирует с прогрессированием опухоли при некоторых видах рака, включая глиобластому , лейкемию и остеосаркому. [ 12 ]
Роль в развитии
[ редактировать ]ЛСД1, по-видимому, играет важную роль в эпигенетическом «перепрограммировании», которое происходит, когда сперматозоид и яйцеклетка объединяются, образуя зиготу. [ 13 ] [ 14 ] Делеция KDM1A нарушает рост и дифференцировку эмбриональных стволовых клеток . [ 15 ] Делеция мышиного ортолога Kdm1a имеет эмбриональный летальный фенотип; эмбрионы не развиваются дальше гестационного дня 7,5. [ 16 ] [ 17 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Как упоминалось выше, при некоторых видах рака более высокие уровни экспрессии LSD1 коррелируют с худшими результатами, что позволяет предположить, что ингибирование LSD1 может быть частью противоопухолевого режима. [ 18 ] [ 19 ] KDM1A сверхэкспрессируется при раке мочевого пузыря, легких и колоректальном раке. Было обнаружено, что [ 20 ] Ингибиторы ЛСД1 проходят клинические испытания для лечения распространенного мелкоклеточного рака легких, кастрат-резистентного рака простаты и острого мейлоидного лейкоза. [ 21 ] [ 22 ] Каталитические ингибиторы ЛСД1, такие как бомедемстат , иададемстат , фенелзин , пульродемстат , секлидемстат и транилципромин , находятся в клинической разработке для лечения гематологических злокачественных опухолей, включая острый мейлоидный лейкоз, а в случае бомедемстата — миелопролиферативных новообразований. [ 21 ] Учитывая, что ЛСД1 имеет решающее значение для созревания мегакариоцитов, клеток костного мозга, которые производят тромбоциты, ЛСД1 хорошо подходит в качестве мишени для лечения эссенциальной тромбоцитемии, показания для применения бомедемстата , которое в настоящее время разрабатывается компанией Imago BioSciences. Инк.
Мутации
[ редактировать ]мутациях de novo в KDM1A Сообщалось о у трех пациентов с задержкой развития, что дополняет сообщения о том, что мутации потери функции в SETD1A , метилтрансферазе гистона H3K4, способствуют риску шизофрении. [ 23 ] [ 24 ] Все документированные мутации являются миссенс-заменами. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] LSD1 редко мутирует при раке.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000004487 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000036940 – 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 .
- ^ «Ген Энтрез: лизин (К)-специфическая деметилаза 1А» .
- ^ Рудольф Т., Беух С., Рейтер Г. (август 2013 г.). «Лизин-специфическая гистондеметилаза LSD1 и динамический контроль хроматина». (обзор). Биологическая химия . 394 (8): 1019–1028. дои : 10.1515/hsz-2013-0119 . ПМИД 23612539 . S2CID 41459906 .
- ^ Педерсен М.Т., Хелин К. (ноябрь 2010 г.). «Гистоновые деметилазы в развитии и заболеваниях». (обзор). Тенденции клеточной биологии . 20 (11): 662–671. дои : 10.1016/j.tcb.2010.08.011 . ПМИД 20863703 .
- ^ Ши Ю., Лан Ф., Мэтсон С., Маллиган П., Уэтстайн Дж.Р., Коул П.А. и др. (декабрь 2004 г.). «Деметилирование гистонов, опосредованное гомологом ядерной аминоксидазы LSD1» . Клетка . 119 (7): 941–953. дои : 10.1016/j.cell.2004.12.012 . ПМИД 15620353 . S2CID 10847230 .
- ^ Мункачи Г, Штупински З, Герман П, Бан Б, Пенцвалло З, Сарвас Н, Дьерфи Б (сентябрь 2016 г.). «Проверка эффективности подавления РНКи с использованием данных генного массива показывает 18,5% частоты неудач в 429 независимых экспериментах» . Молекулярная терапия. Нуклеиновые кислоты . 5 (9): е366. дои : 10.1038/mtna.2016.66 . ПМК 5056990 . ПМИД 27673562 .
- ^ Виньярд М.Э., Су С., Зигенфельд А.П., Уотербери А.Л., Фриди А.М., Госави П.М. и др. (май 2019 г.). «Сканирование CRISPR-супрессора выявляет неферментативную роль LSD1 в ОМЛ» . Химическая биология природы . 15 (5): 529–539. дои : 10.1038/s41589-019-0263-0 . ПМЦ 7679026 . ПМИД 30992567 .
- ^ Ван Ю, Чжан Х, Чен Ю, Сунь Ю, Ян Ф, Юй В и др. (август 2009 г.). «LSD1 является субъединицей комплекса NuRD и нацелен на программы метастазирования рака молочной железы» . Клетка . 138 (4): 660–672. дои : 10.1016/j.cell.2009.05.050 . ПМИД 19703393 .
- ^ Чжоу А., Линь К., Чжан С., Чен Ю., Чжан Н., Сюэ Дж. и др. (сентябрь 2016 г.). «Ядерный GSK3β способствует онкогенезу путем фосфорилирования LSD1 и индуцирования его деубиквитилирования с помощью USP22» . Природная клеточная биология . 18 (9): 954–966. дои : 10.1038/ncb3396 . ПМК 5026327 . ПМИД 27501329 .
- ^ Анселин К., Сикс Л., Боренштейн М., Ранисавлевич Н., Василев И., Брисеньо-Роа Л. и др. (февраль 2016 г.). «Материнский LSD1 является важным регулятором хроматина и транскрипционных ландшафтов во время активации зиготического генома» . электронная жизнь . 5 . doi : 10.7554/eLife.08851 . ПМЦ 4829419 . ПМИД 26836306 .
- ^ «Нарушения эмбрионального перепрограммирования изменяют поведение взрослых мышей» . физ.орг . Проверено 1 июня 2016 г.
- ^ Аменте С., Лания Л., Маджелло Б. (октябрь 2013 г.). «Гистоновая деметилаза LSD1 в программах транскрипции стволовости и рака» . Биохимия и биофизика Acta (BBA) - Механизмы регуляции генов . 1829 (10): 981–9. дои : 10.1016/j.bbagrm.2013.05.002 . ПМИД 23684752 .
- ^ Ван Дж., Хеви С., Кураш Дж.К., Лей Х., Гей Ф., Байко Дж. и др. (январь 2009 г.). «Лизиндеметилаза LSD1 (KDM1) необходима для поддержания глобального метилирования ДНК». Природная генетика . 41 (1): 125–129. дои : 10.1038/ng.268 . ПМИД 19098913 . S2CID 2010695 .
- ^ Ван Дж., Скалли К., Чжу Икс, Цай Л., Чжан Дж., Префонтейн Г.Г. и др. (апрель 2007 г.). «Противоположные комплексы LSD1 участвуют в программах активации и репрессии генов развития». Природа . 446 (7138): 882–887. Бибкод : 2007Natur.446..882W . дои : 10.1038/nature05671 . ПМИД 17392792 . S2CID 4387240 .
- ^ Каль П., Гуллотти Л., Хойкамп Л.С., Вольф С., Фридрихс Н., Форройтер Р. и др. (декабрь 2006 г.). «Коактиваторы андрогенных рецепторов лизин-специфическая гистондеметилаза 1 и белок 2 домена четырех с половиной LIM предсказывают риск рецидива рака простаты» . Исследования рака . 66 (23): 11341–11347. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-06-1570 . PMID 17145880 .
- ^ Лим С., Янцер А., Беккер А., Циммер А., Шюле Р., Бюттнер Р., Кирфель Дж. (март 2010 г.). «Лизин-специфическая деметилаза 1 (LSD1) высоко экспрессируется при ER-негативном раке молочной железы и является биомаркером, предсказывающим агрессивное поведение опухоли» . Канцерогенез . 31 (3): 512–520. дои : 10.1093/carcin/bgp324 . ПМИД 20042638 .
- ^ Хаями С., Келли Дж.Д., Чо Х.С., Ёшимацу М., Уноки М., Цунода Т. и др. (февраль 2011 г.). «Сверхэкспрессия LSD1 способствует канцерогенезу человека посредством регуляции хроматина при различных видах рака» . Международный журнал рака . 128 (3): 574–586. дои : 10.1002/ijc.25349 . ПМИД 20333681 . S2CID 26990673 .
- ^ Перейти обратно: а б Ноче Б, Ди Белло Э, Фиораванти Р, Май А (2023). «Ингибиторы ЛСД1 для лечения рака: внимание к многоцелевым агентам и соединениям в клинических испытаниях» . (обзор). Границы в фармакологии . 14 : 1120911. дои : 10.3389/fphar.2023.1120911 . ПМЦ 9932783 . ПМИД 36817147 .
- ^ Чжан С., Ван Цзы, Ши Ю, Ю Б, Сун Ю (май 2023 г.). «Последние достижения ингибиторов LSD1/KDM1A в терапии заболеваний». (обзор). Биоорганическая химия . 134 : 106443. doi : 10.1016/j.bioorg.2023.106443 . ПМИД 36857932 . S2CID 257215939 .
- ^ Алессия Дж. Н. (7 мая 2016 г.). «Иголка в стоге генетического сена: как новый веб-сайт Университета Вашингтона помогает семьям и ученым» . Сиэтл Таймс . Проверено 27 мая 2016 г.
- ^ Сноу К (31 мая 2016 г.). «Пробуждение надежды для семей, изолированных редчайшим генетическим заболеванием» . KQED Ваше будущее . Проверено 1 июня 2016 г.
- ^ Тунович С., Баркович Дж., Шерр Э.Х., Славотинек А.М. (июль 2014 г.). «Мутации генов ANKRD11 и KDM1A de novo у мужчин с признаками синдрома KBG и синдрома Кабуки». Американский журнал медицинской генетики. Часть А. 164А (7): 1744–1749. дои : 10.1002/ajmg.a.36450 . ПМИД 24838796 . S2CID 24307221 .
- ^ Чонг Дж.К., Ю Дж.Х., Лоренцен П., Парк К.М., Джамал С.М., Табор Х.К. и др. (август 2016 г.). «Открытие гена менделевских состояний через социальные сети: варианты de novo KDM1A вызывают задержку развития и отличительные черты лица» . Генетика в медицине . 18 (8): 788–795. дои : 10.1038/gim.2015.161 . ПМЦ 4902791 . ПМИД 26656649 .
- ^ Пилотто С., Сперанцини В., Марабелли С., Рускони Ф., Тоффоло Е., Грилло Б. и др. (июнь 2016 г.). «Мутации LSD1/KDM1A, связанные с недавно описанной формой умственной отсталости, нарушают активность деметилазы и связывание с факторами транскрипции» . Молекулярная генетика человека . 25 (12): 2578–2587. дои : 10.1093/hmg/ddw120 . hdl : 2434/425127 . ПМИД 27094131 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- лизин + специфическая + деметилаза + 1, + человека в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : O60341 (лизин-специфическая гистондеметилаза 1A) на PDBe-KB .
Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в свободном доступе .