Кальпонин 2
Белок, обнаруженный в организме человека
CNN2
Доступные структуры
ПДБПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыCNN2 , кальпонин 2
Внешние идентификаторыОМИМ : 602373; МГИ : 105093; Гомологен : 3215; Генные карты : CNN2; OMA :CNN2 — ортологи
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Энтрез

1265

12798

Ансамбль

ENSG00000064666

ENSMUSG00000004665

UniProt

Q99439

Q08093

РефСек (мРНК)

NM_201277
NM_001303499
NM_001303501
NM_004368

NM_007725

RefSeq (белок)

НП_001290428
НП_001290430
НП_004359
НП_958434

NP_031751

Местоположение (UCSC)Хр 19: 1.03 – 1.04 МбХр 10: 79,82 – 79,83 Мб
Поиск в PubMed[3][4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человекаПросмотр/редактирование мыши

Кальпонин 2 — это белок , который у человека кодируется геном CNN2 .

Ген CNN2 расположен в 19p13.3 хромосомного генома человека [5] , кодируя белок кальпонин 2. Кальпонин 2 является одной из трех изоформ кальпонина и регуляторным белком, связанным с актиновыми филаментами, с широким распределением в тканях. Человеческий кальпонин 2 является белком массой 33,7 кДа, состоящим из 309 аминокислот с изоэлектрической точкой (pI) 7,23. Соответственно, он также известен как нейтральный кальпонин.

Эволюция

Рисунок 1: Эволюционная линия кальпонина 2 позвоночных, выведенная на основе выравнивания аминокислотных последовательностей.

Изоформы кальпонина являются консервативными белками, тогда как кальпонин 2 отличается от кальпонина 1 и кальпонина 3 в основном в вариабельной области С-конца. Филогенетическая линия кальпонина 2 показала, что кальпонин 2 сохраняется среди видов млекопитающих, но более дивергирует среди видов амфибий, рептилий и рыб (рис. 1).

Распределение в тканях

CNN2 экспрессируется в более широком диапазоне тканей и типов клеток, включая развивающиеся и ремоделирующиеся гладкие мышцы, а также взрослые зрелые гладкие мышцы, [6] эпидермальные кератиноциты, [7] фибробласты, [8] клетки альвеол легких, [9] эндотелиальные клетки, [10] миелоидные лейкоциты, [11] тромбоциты, [12] В-лимфоциты, [13] [14] и миобласты. [15] Эти типы клеток можно классифицировать как a) клетки, которые физиологически находятся под высоким механическим напряжением (например, гладкие мышцы в стенке полых органов, эпителиальные и эндотелиальные клетки), b) клетки, которые имеют высокие показатели пролиферации (например, миобласты), и c) клетки, которые активно мигрируют (например, фибробласты и макрофаги). Таким образом, распределение кальпонина 2 в тканях подразумевает его потенциальную роль в регуляции функций цитоскелета и подвижности клеток. [16]

Взаимодействие с другими белками

Рисунок 2. Белки, взаимодействующие с кальпонином. Кальпонин связывает актиновые филаменты через два актин-связывающих участка (ABS1 и ABS2), тропомиозин через N-концевой домен CH и гельзолин через область актин-связывающих участков. Кальпонин взаимодействует с микротрубочками через область, включающую актин-связывающие участки и повторяющиеся мотивы, а с десмином — через область от N-концевого домена до конца актин-связывающих участков. Участок аминокислот 144–182 в кальпонине взаимодействует с миозином. В присутствии Ca 2+ кальмодулин и S100 связывают кальпонин в области актин-связывающих участков и обращают ингибирование кальпонином миозиновой MgATPase. N-концевой 22-кДа фрагмент кальпонина взаимодействует с фосфатидилсерином и фосфатидилинозитолом. *Взаимодействие между кальпонином и кальдесмоном является спорным.

Исследования связывания белков in vitro продемонстрировали, что кальпонин связывает актин [17] и сшивает актиновые нити. [18] Кальпонин также связывает тропомиозин, [19] [20] тубулин , [21] десмин , [22] [23] Ca 2+ - кальмодулин , [17] Ca 2+ - S100 , [24] миозин , [25] и фосфолипиды . [26] Кальпонин также взаимодействует с кальдесмоном [27] и α- актинином , [28], что, однако, может отражать только их совместную локализацию на актиновых нитях. [18] [29] Изменяемый C-концевой сегмент регулирует сродство связывания актина, и показано, что кальпонин 2 имеет самое низкое сродство к F-актину среди трех изоформ. [30]

Функция

Пролиферация клеток

Значительное количество кальпонина 2 обнаружено в растущих гладкомышечных тканях, таких как эмбриональный желудок и мочевой пузырь, а также матка на ранних сроках беременности. [6] Экспрессия кальпонина 2 снижается до более низких уровней в покоящихся взрослых гладкомышечных клетках, в то время как экспрессия кальпонина 1 повышается. [6] Трансфективная сверхэкспрессия кальпонина 2 ингибирует пролиферацию клеток. [6] [14] Гипотеза заключается в том, что более высокий уровень кальпонина 2 требуется в быстро пролиферирующих клетках для поддержания динамического равновесия актинового цитоскелета.

Подвижность клеток

Первичные фибробласты и перитонеальные макрофаги, выделенные из мышей с нокаутом Cnn2, мигрируют быстрее, чем из контрольных клеток дикого типа. [11] Кальпонин 2 может по-разному влиять на миграцию клеток в разных типах клеток и в разных биологических процессах. Исследование показало, что принудительная экспрессия кальпонина 2 в эндотелиальных клетках усиливает ангиогенную миграцию клеток in vivo , а антисмысловая РНК кальпонина 2 снижает хемотаксис эндотелиальных клеток пупочной вены человека в культуре. [10] Гипотеза заключается в том, что для поддержания физиологической подвижности разных типов клеток в разных биологических процессах может потребоваться надлежащий уровень кальпонина 2. Регуляция подвижности клеток кальпонином 2 основана на ингибировании активируемой актином двигательной функции миозина, поскольку фибробласты, выделенные из мышей с нокаутом Cnn2, показали повышенную силу тяги клеток, создаваемую двигателями миозина II.

Адгезия клеток

Значительный уровень кальпонина 2 обнаружен в тромбоцитах человека и мыши. [12] Адгезия тромбоцитов является критическим этапом свертывания крови и тромбоза. В анализе тромбоза на основе микрофлюидного потока время до начала быстрого накопления тромбоцитов/тромбов было значительно больше в образцах крови от нокаутированных Cnn2 мышей по сравнению с мышами дикого типа. [12] Влияние кальпонина 2 на ускорение скорости адгезии клеток было также показано при экспрессии высоких или низких уровней кальпонина 2 клетками рака простаты. [10]

Иммунные клетки

Значительные количества кальпонина 2 обнаружены в клетках крови миелоидной линии. Моноциты, полученные от мышей с нокаутом гена Cnn2, пролиферировали быстрее, чем контрольные клетки дикого типа. Макрофаги с нулевым содержанием кальпонина 2 мигрировали быстрее и проявляли усиленный фагоцитоз. [11] У мышей с нокаутом гена Cnn2 в целом, а также у мышей с нокаутом гена Cnn2 в миелоидных клетках развитие воспалительного артрита, вызванного сывороткой против глюкозо-6-фосфатизомеразы, было значительно ослаблено по сравнению с мышами дикого типа. Удаление кальпонина 2 из макрофагов также значительно ослабило развитие атеросклеротических поражений у мышей с нокаутом аполипопротеина E ( ApoE-/- ) [16]

Регулировка механическим натяжением

Экспрессия генов

Экспрессия кальпонина 2 значительно увеличивается в клетках, культивируемых на твердых, по сравнению с мягкими гелевыми субстратами, которые производят высокую или низкую силу тяги и натяжение цитоскелета. [8] Экспрессия кальпонина 2 в клетках NIH/3T3 снижалась, когда натяжение цитоскелета снижалось после ингибирования блеббистатином моторов миозина II. [9] Для демонстрации регуляции, специфичной для промотора Cnn2 , трансфектная экспрессия кальпонина 2 с использованием промотора цитомегаловируса не зависела от жесткости субстрата культуры. [8]

Сайт связывания для транскрипционного фактора HES-1 (волосатый и энхансер split 1) был идентифицирован в 5'-восходящем регионе промотора мышиного Cnn2 , отвечающего за механическую регуляцию. [15] Известно, что HES-1 функционирует ниже сигнального пути Notch-RBP J, [31] который, как предполагается, опосредует клеточную механорегуляцию. [32] [33] Удаление или мутация сайта HES-1 отменили механическую регуляцию и привели к независимому от жесткости субстрата высокому уровню транскрипции. Следовательно, регуляторный механизм представляет собой репрессию, вызванную низким натяжением. В соответствии с подавлением экспрессии гена Cnn2 , уровень HES-1 увеличился в клетках, культивируемых на мягком гелевом субстрате, по сравнению с таковым в клетках, культивируемых на твердых субстратах. [15]

Деградация

Кальпонин 2 также регулируется механическим натяжением на уровне белка. Быстрая и избирательная деградация кальпонина 2 происходит в тканях легких после короткого периода сдувания. [9] Эта деградация кальпонина 2, вызванная низким натяжением цитоскелета в спавшемся легком, была полностью предотвращена в посмертном легком мыши просто путем надувания воздуха для поддержания натяжения, приложенного к альвеолам. [9] Зависимая от натяжения цитоскелета стабильность кальпонина 2 была дополнительно подтверждена в монослойных клетках, культивируемых на расширенной эластичной мембране, по его быстрой деградации после уменьшения размера культурального субстрата для резкого снижения натяжения цитоскелета. [9]

Примечания

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000064666 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000004665 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Масуда Х., Танака К., Такаги М., Огами К., Сакамаки Т., Шибата Н., Такахаши К. (1996). «Молекулярное клонирование и характеристика человеческого негладкомышечного кальпонина». Журнал биохимии . 120 (2): 415–24 . doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021428. PMID  8889829.
  6. ^ abcd Hossain MM, Hwang DY, Huang QQ, Sasaki Y, Jin JP (2003). «Регулируемая развитием экспрессия изоформ кальпонина и влияние h2-кальпонина на пролиферацию клеток». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 284 (1): C156–67. doi :10.1152/ajpcell.00233.2002. PMID  12388067. S2CID  2107783.
  7. ^ Fukui Y, Masuda H, Takagi M, Takahashi K, Kiyokane K (1997). «Присутствие h2-кальпонина в кератиноцитах человека». Журнал дерматологической науки . 14 (1): 29– 36. doi :10.1016/s0923-1811(96)00545-2. PMID  9049805.
  8. ^ abc Hossain MM, Crish JF, Eckert RL, Lin JJ, Jin JP (2005). "h2-Calponin регулируется механическим натяжением и изменяет функцию актинового цитоскелета". Журнал биологической химии . 280 (51): 42442– 53. doi : 10.1074/jbc.M509952200 . PMC 1405912. PMID  16236705 . 
  9. ^ abcde Hossain MM, Smith PG, Wu K, Jin JP (2006). «Натяжение цитоскелета регулирует как экспрессию, так и деградацию h2-кальпонина в альвеолярных клетках легких». Биохимия . 45 (51): 15670– 83. doi :10.1021/bi061718f. PMC 1764619. PMID  17176089 . 
  10. ^ abc Tang J, Hu G, Hanai J, Yadlapalli G, Lin Y, Zhang B, Galloway J, Bahary N, Sinha S, Thisse B, Thisse C, Jin JP, Zon LI, Sukhatme VP (2006). «Критическая роль кальпонина 2 в развитии сосудов». Журнал биологической химии . 281 (10): 6664– 72. doi : 10.1074/jbc.M506991200 . PMID  16317011.
  11. ^ abc Huang QQ, Hossain MM, Wu K, Parai K, Pope RM, Jin JP (2008). «Роль H2-кальпонина в регуляции подвижности макрофагов и фагоцитоза». Журнал биологической химии . 283 (38): 25887– 99. doi : 10.1074/jbc.M801163200 . PMC 2533796. PMID  18617524 . 
  12. ^ abc Hines PC, Gao X, White JC, D'Agostino A, Jin JP (2014). "Новая роль h2-кальпонина в регуляции тромбоза цельной крови и адгезии тромбоцитов во время физиологического потока". Physiological Reports . 2 (12): e12228. doi :10.14814/phy2.12228. PMC 4332209 . PMID  25472609. 
  13. ^ Flemming A, Huang QQ, Jin JP, Jumaa H, Herzog S (2015). «Модель мыши с условным нокаутом показывает, что кальпонин-3 не является необходимым для раннего развития В-клеток». PLOS ONE . ​​10 (6): e0128385. Bibcode :2015PLoSO..1028385F. doi : 10.1371/journal.pone.0128385 . PMC 4457629 . PMID  26046660. 
  14. ^ ab Moazzem Hossain M, Wang X, Bergan RC, Jin JP (2014). «Уменьшенная экспрессия h2-кальпонина в клетках рака простаты способствует пролиферации клеток, миграции и зависимости адгезии клеток от жесткости субстрата». FEBS Open Bio . 4 : 627–36 . doi :10.1016/j.fob.2014.06.003. PMC 4141211. PMID  25161871 . 
  15. ^ abc Jiang WR, Cady G, Hossain MM, Huang QQ, Wang X, Jin JP (2014). «Механорегуляция экспрессии гена h2-кальпонина и роль сигнализации Notch». Журнал биологической химии . 289 (3): 1617– 28. doi : 10.1074/jbc.M113.498147 . PMC 3894341. PMID  24285540 . 
  16. ^ ab Liu R, Jin JP (2015). «Кальпонин: механический регулятор цитоскелета и подвижности клеток, модулируемый напряжением». Текущие темы в биохимических исследованиях . 16 : 1–15 .
  17. ^ ab Takahashi K, Hiwada K, Kokubu T (1986). "Выделение и характеристика белка, связывающего кальмодулин и F-актин массой 34000 дальтон из гладкой мышцы куриного желудка". Biochemical and Biophysical Research Communications . 141 (1): 20– 6. doi :10.1016/s0006-291x(86)80328-x. PMID  3606745.
  18. ^ ab Leinweber B, Tang JX, Stafford WF, Chalovich JM (1999). "Взаимодействие кальпонина с альфа-актинином-актином: доказательства структурной роли кальпонина". Biophysical Journal . 77 (6): 3208– 17. Bibcode :1999BpJ....77.3208L. doi :10.1016/S0006-3495(99)77151-1. PMC 1289132 . PMID  10585942. 
  19. ^ Takahashi K, Abe M, Hiwada K, Kokubu T (1988). «Новый тропонин Т-подобный белок (кальпонин) в гладких мышцах сосудов: взаимодействие с паракристаллами тропомиозина». Journal of Hypertension Supplement . 6 (4): S40–3. doi :10.1097/00004872-198812040-00008. PMID  3241227. S2CID  38679688.
  20. ^ Чайлдс Т.Дж., Уотсон М.Х., Новый Р.Э., Лин Дж.Дж., Мак А.С. (1992). «Взаимодействие кальпонина и тропомиозина». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1121 ( 1–2 ): 41–6 . doi :10.1016/0167-4838(92)90334-а. ПМИД  1599949.
  21. ^ Фудзи Т., Коидзуми Й. (1999). «Идентификация области связывания основного кальпонина на альфа- и бета-тубулинах». Журнал биохимии . 125 (5): 869–75 . doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a022362. PMID  10220577.
  22. ^ Ван П., Гусев Н.Б. (1996). «Взаимодействие кальпонина гладких мышц и десмина». Письма FEBS . 392 (3): 255– 8. doi : 10.1016/0014-5793(96)00824-1 . PMID  8774856. S2CID  9841797.
  23. ^ Mabuchi K, Li B, Ip W, Tao T (1997). «Ассоциация кальпонина с промежуточными филаментами десмина». Журнал биологической химии . 272 ​​(36): 22662– 6. doi : 10.1074/jbc.272.36.22662 . PMID  9278424.
  24. ^ Фудзи Т., Оомацудзава А., Кузумаки Н., Кондо Й. (1994). «Кальций-зависимая регуляция кальпонина гладких мышц с помощью S100». Журнал биохимии . 116 (1): 121– 7. doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a124484. PMID  7798169.
  25. ^ Szymanski PT, Tao T (1997). «Локализация белковых регионов, участвующих во взаимодействии кальпонина и миозина». Журнал биологической химии . 272 ​​(17): 11142– 6. doi : 10.1074/jbc.272.17.11142 . PMID  9111011.
  26. ^ Богачева НВ, Гусев НБ (1995). "Взаимодействие кальпонина гладких мышц с фосфолипидами". FEBS Letters . 371 (2): 123– 6. doi : 10.1016/0014-5793(95)00868-a . PMID  7672110. S2CID  41064201.
  27. ^ Graceffa P, Adam LP, Morgan KG (1996). «Сильное взаимодействие между кальдесмоном и кальпонином». Журнал биологической химии . 271 (48): 30336– 9. doi : 10.1074/jbc.271.48.30336 . PMID  8939993.
  28. ^ North AJ, Gimona M, Cross RA, Small JV (1994). «Кальпонин локализуется как в сократительном аппарате, так и в цитоскелете гладкомышечных клеток». Journal of Cell Science . 107 (3): 437– 44. doi :10.1242/jcs.107.3.437. PMID  8006064.
  29. ^ Czuryło EA, Kulikova N, Dbrowska R (1997). «Взаимодействует ли кальпонин с кальдесмоном?». Журнал биологической химии . 272 ​​(51): 32067– 70. doi : 10.1074/jbc.272.51.32067 . PMID  9405402.
  30. ^ Burgstaller G, Kranewitter WJ, Gimona M (2002). «Молекулярная основа ауторегуляции кальпонина с помощью изоформ-специфических C-концевых хвостовых последовательностей». Journal of Cell Science . 115 (Pt 10): 2021– 9. doi :10.1242/jcs.115.10.2021. PMID  11973344.
  31. ^ Кагеяма Р., Ишибаши М., Такебаяши К., Томита К. (1997). «Транскрипционные факторы bHLH и дифференцировка нейронов млекопитающих». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 29 (12): 1389– 99. doi :10.1016/s1357-2725(97)89968-2. PMID  9570134.
  32. ^ Morrow D, Sweeney C, Birney YA, Cummins PM, Walls D, Redmond EM, Cahill PA (2005). «Циклический штамм ингибирует сигнализацию рецептора Notch в клетках гладких мышц сосудов in vitro». Circulation Research . 96 (5): 567–75 . doi : 10.1161/01.RES.0000159182.98874.43 . PMID  15705961.
  33. ^ Morrow D, Sweeney C, Birney YA, Guha S, Collins N, Cummins PM, Murphy R, Walls D, Redmond EM, Cahill PA (2007). «Биомеханическая регуляция сигнала hedgehog в сосудистых гладкомышечных клетках in vitro и in vivo». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 292 (1): C488–96. doi :10.1152/ajpcell.00337.2005. PMID  16943241.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Calponin_2&oldid=1237493836"