Домен LIM
Домен InterPro

Домен LIM
Структура 4-го LIM-домена белка Pinch. Атомы цинка показаны серым цветом.
Идентификаторы
СимволЛИМ
ПфамПФ00412
ИнтерПроIPR001781
ПРОСИТPDOC50178
СКОП21ctl / SCOPe / SUPFAM
CDDcd08368
Доступные структуры белков:
Пфам  структуры / ECOD  
ПДБRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumрезюме структуры
ПДБ1ctl А:11–67

LIM-домены — это структурные домены белка , состоящие из двух смежных цинковых пальцев , разделенных гидрофобным линкером из двух аминокислотных остатков . [1] Название домена является аббревиатурой трех генов, в которых он был впервые идентифицирован (LIN-11, Isl-1 и MEC-3). [2] LIM — это домен взаимодействия белков, который участвует в связывании со многими структурно и функционально разнообразными партнерами. [1] Домен LIM появился у эукариот задолго до появления последнего общего предка растений, грибов, амеб и животных. [3] В клетках животных белки, содержащие домен LIM, часто перемещаются между ядром клетки , где они могут регулировать экспрессию генов , и цитоплазмой , где они обычно связаны со структурами цитоскелета актина , участвующими в соединении клеток вместе и с окружающим матриксом, такими как стрессовые волокна , фокальные адгезии и адгезионные соединения . [1]

Организация домена LIM

Открытие

Домены LIM названы в честь их первоначального открытия в трех гомеобоксных белках, которые выполняют следующие функции: [4] [2]

  • Lin-11 – асимметричное деление бластных клеток вульвы
  • Isl-1 – развитие двигательных нейронов нейроэпителиальных клеток
  • Mec-3 – дифференциация нейронов рецепторов прикосновения [2]

Последовательность и структура

У людей имеется 73 описанных гена, кодирующих различные белки, содержащие домен LIM. Эти домены LIM имеют расходящиеся аминокислотные последовательности, за исключением определенных ключевых остатков, участвующих в связывании цинка , которые способствуют образованию стабильного ядра белка и третичной складки. Изменение последовательности между различными доменами LIM может быть связано с эволюцией новых сайтов связывания для различных партнеров поверх консервативного стабильного ядра. Кроме того, белки домена LIM функционально разнообразны; особенно во время ранней эволюции животных , домен LIM рекомбинировал с различными другими типами доменов, создавая эти разнообразные белки с новой функциональностью. [5] [3]

Сигнатура последовательности доменов LIM выглядит следующим образом:

[С]-[X] 2–4 -[С]-[X] 13–19 -[Ш]-[В]-[X] 2–4 -[С]-[Ж]-[ЛВИ]-[С]-[X] 2–4 -[С]-[X] 13–20 -С-[X] 2–4 -[С]

Домены LIM часто встречаются в нескольких экземплярах, как это наблюдается в таких белках, как TES , LMO4, а также могут быть присоединены к другим доменам для придания им связывающей или нацеливающей функции, например, LIM-киназе.

Роли

Было показано, что белки, содержащие LIM-домен, играют роль в организации цитоскелета , развитии органов, регуляции развития растительных клеток, спецификации клеточной линии и регуляции транскрипции генов. [6] Белки LIM также участвуют в различных состояниях сердца и мышц, онкогенезе , неврологических расстройствах и других заболеваниях. [6] Домены LIM опосредуют различные белок-белковые взаимодействия во многих различных клеточных процессах. Однако большая часть белков LIM привлекается к актиновым цитоскелетным структурам, которые находятся под механической нагрузкой. Прямое активируемое силой связывание F- актина LIM привлекает белки домена LIM к напряженным сетям цитоскелета [7] и является примером механизма механосенсорного восприятия, посредством которого натяжение цитоскелета управляет механическим гомеостазом, [8] ядерной локализацией, [9] экспрессией генов и другой клеточной физиологией.

Классификация

Суперкласс генов LIM был классифицирован на 14 классов: ABLIM, CRP, ENIGMA, EPLIN, LASP, LHX, LMO, LIMK, LMO7, MICAL, PXN, PINCH, TES и ZYX. Шесть из этих классов (т. е. ABLIM, MICAL, ENIGMA, ZYX, LHX, LM07) возникли в стволовой линии животных, и это расширение, как полагают, внесло большой вклад в происхождение многоклеточности животных. [3]

Помимо родословной животных, существует целый класс генов планового LIM, которые были разделены на четыре различных класса: WLIM1, WLIM2, PLIM1, PLIM2 и FLIM (XLIM). [10] Они отсортированы по 4 различным подсемействам: αLIM1, βLIM1, γLIM2 и δLIM2. [10] Подклады αLIM1 включают PLIM1, WLIM1 и FLIM (XLIM). [10] βLIM1 — это новое подсемейство, поэтому в настоящее время нет различимых подкладов. [10] Подклады γLIM2 содержат WLIM2 и PLIM2. [10] Последнее подсемейство δLIM2 содержит WLIM2 и PLIM2. [10]

Домены LIM также обнаружены в различных бактериальных линиях, где они обычно слиты с доменом металлопептидазы . Некоторые версии показывают слияния с неактивной P-петлевой NTPase на их N-конце и одной трансмембранной спиралью. Эти слияния доменов предполагают, что прокариотические домены LIM, вероятно, регулируют процессинг белка на клеточной мембране. Архитектурный синтаксис домена удивительно параллелен синтаксису прокариотических версий доменов цинкового пальца B-box и цинкового пальца AN1 . [11]

Белки, содержащие домен LIM, выполняют множество специфических функций в клетках, таких как адгезионные соединения , цитоархитектура , спецификация полярности клеток , ядерно-цитоплазматический челнок и транспортировка белков. [4] Эти домены можно найти у эукариот, растений, животных, грибов и мицетозоа . [6] Они были классифицированы как A, B, C и D. [6] Эти классификации далее сортируются по трем группам.

Группа 1

Эта группа содержит классы доменов LIM A и B. [6] Они обычно слиты с другими функциональными доменами, такими как киназы. [6] Подклассы для этих доменов — факторы транскрипции LIM-гомеодомена, белки LMO и киназы LIM. [6]

LIM-гомеодоменные факторы транскрипции

Они обладают многофункциональностью, в первую очередь фокусируясь на развитии нервной системы, активации транскрипции и спецификации судьбы клеток в процессе развития. [4] [6] Нервная система полагается на тип домена LIM для дифференциации путей биосинтеза нейротрансмиттеров. [4]

белки LMO

Эти белки фокусируются на общем развитии множественных типов клеток, а также на онкогенезе и регуляции транскрипции. [4] Было обнаружено, что онкогенез происходит из-за экспрессии LMO 1 и LMO 2 у пациентов с Т-клеточным лейкозом. [4] [6]

LIM-киназы

Целью этих белков является установление и регулирование цитоскелета. [6] Регулирование цитоскелета этими киназами осуществляется посредством фосфорилирования кофилина , что позволяет накапливать актиновые филаменты. [6] В частности, было обнаружено, что они отвечают за регуляцию подвижности клеток и морфогенеза . [4]

Группа 2

Эта группа содержит домен LIM класса C, который обычно локализуется в цитоплазме. [4] [6] Эти домены внутренне дублируются с двумя копиями на белок. [6] Кроме того, они более похожи друг на друга, чем классы A и B. [6]

Белки, богатые цистеином

Существует три различных белка, богатых цистеином. [6] Цель этих белков — их роль в миогенезе и структуре мышц. [6] Хотя было обнаружено, что структурная роль играет во многих типах клеток. [6] Каждый из белков CRP активируется на протяжении миогенеза. [6] CRP 3 играет роль в развитии миобластов, в то время как CRP 1 активен в клетках фибробластов. [6] CRP 1 имеет больше ролей, связанных с актиновыми нитями и z-линиями миофибрилл. [4]

Группа 3

Эта группа содержит только класс D, который обычно локализуется в цитоплазме. [6] [4] Эти белки LIM содержат от 1 до 5 доменов. [6] Эти домены могут иметь дополнительные функциональные домены или мотивы. [6] Эта группа ограничена тремя различными адаптерными белками: зиксин, паксиллин и PINCH. [6] Каждый из них соответственно имеет разное количество доменов LIM — 3, 4 и 5. [6] Они считаются адаптерными белками, связанными с адгезивными бляшками, которые регулируют форму клетки и распространение посредством различных белок-белковых взаимодействий, опосредованных LIM. [6]

Белково-белковые взаимодействия

LIM-HD и LMO

Эти белки образуются посредством взаимодействия семейств связывания доменов LIM , которые связаны с LIM1. [6] LIM-Ldb взаимодействует, образуя различные гетеродимеры LIM-HD. [6] THIS обычно образует область LIM-LID, которая взаимодействует с белками LIM. [6] Известно, что LIM-HD определяет различные идентичности для двигательных нейронов во время развития. [6] Было обнаружено, что он связывает LMO1, LMO2, Lhx1, Isl1 и Mec3. [6] Обнаружено, что LMO2 локализуется в ядре, которое участвует в развитии эритроидов, особенно в печени плода. [4] [2]

Зиксин

Этот белок локализуется между цитоплазмой и ядром посредством челночного перемещения. [4] Он фокусируется на перемещении между участками клеточной адгезии и ядром. [4] Цинковые пальцы домена LIM будут действовать независимо. [6] У зиксина есть множество партнеров по связыванию, таких как CRP, α-актинин, протоонкоген Vav, p130 и члены семейства белков Ena/VASP. [6] Известные взаимодействия зиксина происходят между Ena/VASP и CRP1. [6] LIM1 отвечает за распознавание CRP1, но взаимодействует с LIM2 для связывания с зиксином. [6] Ena/VASP будет связывать профилин, который, как известно, действует как белок, полимеризующий актин. [6] Комплекс зиксин-VASP будет инициировать полимеризацию актина для структуры цитоскелета. [6] [2]

Паксиллин

Этот белок локализуется в цитоплазме в очаговых участках адгезии. [4] Он функционирует как центральный белок для жирных кислот и развития цистоскелетной структуры. [6] [2] В жирных кислотах они действуют как каркасы для многих партнеров по связыванию. [6] Домен LIM на c-конце связывает белок тирозинфосфатазы-PEST. [6] PTP-PEST связывается на c-концах LIM 3 и 4, чтобы разобрать жирные кислоты, что приведет к модуляции целевых областей жирных кислот. [6] Степень связывания будет зависеть от LIM 2 и 4. [6] Это произойдет при дефосфорилировании p130 и паксиллина. [6]

ЭНИГМА

Этот белок локализован в цитоплазме, которая участвует в передаче сигналов и транспорте белков. [4] [2] Структура этого белка содержит три домена LIM на С-конце. [6] Он связывает мотив интернализации рецептора инсулина (InsRF) на домене LIM 3. [6] Домен LIM 2 связывает тирозинкиназу рецептора Ret. [6]

УЩИПНУТЬ

Этот белок локализован в цитоплазме и ядре. [4] Он отвечает за воздействие на специфические мышечные адгезионные соединения и механосенсорные функции нейронов рецепторов прикосновения. [4] Последовательность белка в доменах LIM связана с очень короткими междоменными пептидами и С-концевым расширением с большим количеством положительных зарядов. [6] Белок имеет множество функций, даже присутствующих в антигенах стареющих эритроцитов. [6] Он может связываться с доменами повторов анкирина интегрин-связанной киназы. [6] Кроме того, домен LIM 4 PINCH может связываться с белком Nck2, чтобы действовать как адаптер. [6]

Ссылки

  1. ^ abc Kadrmas JL, Beckerle MC (ноябрь 2004 г.). «Домен LIM: от цитоскелета до ядра». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 5 (11): 920–31. doi :10.1038/nrm1499. PMID  15520811. S2CID  6030950.
  2. ^ abcdefg Gill GN (декабрь 1995). "Загадка доменов LIM". Структура . 3 (12): 1285–9. doi : 10.1016/S0969-2126(01)00265-9 . PMID  8747454.
  3. ^ abc Koch BJ, Ryan JF, Baxevanis AD (март 2012 г.). «Диверсификация суперкласса LIM в основе метазоа увеличила субклеточную сложность и способствовала многоклеточной специализации». PLOS ONE . ​​7 (3): e33261. Bibcode :2012PLoSO...733261K. doi : 10.1371/journal.pone.0033261 . PMC 3305314 . PMID  22438907. 
  4. ^ abcdefghijklmnopq Бах I (март 2000). "Домен LIM: регулирование посредством ассоциации". Механизмы развития . 91 (1–2): 5–17. doi :10.1016/S0925-4773(99)00314-7. PMID  10704826. S2CID  16093470.
  5. ^ Малай Кумар Басу, Лиран Кармель, Игорь Б. Рогозин и Евгений В. Кунин (2008). "Малай Кумар Басу, Лиран Кармель, Игорь Б. Рогозин и Евгений В. Кунин". Genome Res . 18 (3): 449–461. doi : 10.1101/gr.6943508 . PMC 2259109. PMID  18230802 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw Iuchi S, Kuldell N (6 марта 2007 г.). Цинковые пальчиковые белки: от атомного контакта до клеточной функции. Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-27421-8.
  7. ^ Winkelman JD, Anderson CA, Suarez C, Kovar DR, Gardel ML (октябрь 2020 г.). «Эволюционно разнообразные белки, содержащие домен LIM, связывают напряженные актиновые филаменты посредством консервативного механизма». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (41): 25532–25542. Bibcode : 2020PNAS..11725532W. doi : 10.1073/pnas.2004656117 . PMC 7568268. PMID  32989126 . 
  8. ^ Smith MA, Hoffman LM, Beckerle MC (октябрь 2014 г.). «LIM-белки в механореакции актинового цитоскелета». Trends in Cell Biology . 24 (10): 575–83. doi :10.1016/j.tcb.2014.04.009. PMC 4177944. PMID 24933506  . 
  9. ^ Sun X, Phua DY, Axiotakis L, Smith MA, Blankman E, Gong R, Cail RC, Espinosa de Los Reyes S, Beckerle MC, Waterman CM, Alushin GM (ноябрь 2020 г.). «Механосенсорика через прямое связывание напряженного F-актина доменами LIM». Developmental Cell . 55 (4): 468–482.e7. doi :10.1016/j.devcel.2020.09.022. PMC 7686152 . PMID  33058779. 
  10. ^ abcdef Cheng X, Li G, Muhammad A, Zhang J, Jiang T, Jin Q и др. (февраль 2019 г.). «Молекулярная идентификация, филогеномная характеристика и анализ паттернов экспрессии семейства генов LIM (домены LIN-11, Isl1 и MEC-3) у груши (Pyrus bretschneideri) раскрывают его потенциальную роль в метаболизме лигнина». Gene . 686 : 237–249. doi :10.1016/j.gene.2018.11.064. PMID  30468911. S2CID  53719270.
  11. ^ Burroughs AM, Iyer LM, Aravind L (июль 2011 г.). «Функциональная диверсификация RING finger и других двухъядерных доменов скрипичного ключа у прокариот и ранняя эволюция системы убиквитина». Molecular BioSystems . 7 (7): 2261–77. doi :10.1039/C1MB05061C. PMC 5938088 . PMID  21547297. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=LIM_domain&oldid=1170975870"