МДиа1
Белок

Прозрачный гомолог белка 1
Кристаллическая структура mDIA1 GBD-FH3 в комплексе с RhoC-GMPPNP
Идентификаторы
СимволмДиа1
Альтернативные символыДРФ1
ПДБ1z2c
РефСекNP_031884.1
UniProtо08808
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

mDia1 (также известный как Dia1 , Drf1 для Diaphanous-related formin-1 , Diaph1 , KIAA4062 , p140mDia , mKIAA4062 или D18Wsu154e ) является членом семейства белков, называемых форминами, и является эффектором Rho . Это мышиная версия diaphanous homolog 1 Drosophila. mDia1 локализуется в митотическом веретене и срединном теле клеток, [1] играет роль в формировании стрессовых волокон и филоподий, фагоцитозе, активации фактора ответа сыворотки, образовании адгезивных соединений и может действовать как фактор транскрипции. [2] mDia1 ускоряет зарождение и удлинение актина , взаимодействуя с зазубренными концами (быстрорастущими концами) актиновых нитей . Ген, кодирующий mDia1, расположен на хромосоме 18 Mus musculus и называется Diap1 .

mDia1 в высокой степени гомологичен Drosophila diaphanous, регулирующему цитокинетическое кольцо во время цитокинеза. [3] Известны также гомологи у других видов, например, человеческий DIAP1, почкующиеся дрожжи Bni1 или делящиеся дрожжи Cdc12p. [4]

Этот ген был отключен у мышей. [5]

Структура

Рис. 1 Домены mDia1 показаны с относительной разницей в длине

Продукт гена Diap1 ( Diaph1 ) состоит из 1255 аминокислот , что приводит к молекулярной массе 139 343 дальтон. Полипептидную цепь mDia1 можно разделить на четыре белковых домена:

  • GBD/FH3 ( домен связывания Rho ГТФазы /гомология формина 3)домен (366 аминокислот в длину): позиции 75-440
  • Домен FH1 (гомология формина 1) (длиной 162 аминокислоты): позиции 586-747
  • Домен FH2 (гомология формина 2) (длина 403 аминокислоты): позиции 752-1154
  • DAD (прозрачный ауторегуляторный домен) (длиной 29 аминокислот): позиции 1177-1205

Были обнаружены три дополнительных домена:

  • спиральная спираль (длиной 103 аминокислоты): позиции 460-562
  • спиральная спираль (длиной 153 аминокислоты): позиции 1027-1179
  • Arg/Lys-богатый домен (длиной 4 аминокислоты): позиции: 1196-1199 [3]

Активная область C-терминуса состоит из гомологий формина 1 и 2 (FH1 и FH2) и ауторегуляторного домена Dia (DAD). Предполагается, что домен FH1 будет похож на веревку и будет содержать сайты связывания для комплексов профилин -актин. Соседний домен FH2 вместе с доменом FH2 второй молекулы mDia1 образует димер в форме пончика «голова к хвосту», который охватывает зазубренный конец актиновой нити. Таким образом, домен FH2 обладает способностью к димеризации. [2]

N-конец состоит из домена связывания Rho GTPase (GBD), который соединен с гомологией формина 3 (FH3).

DAD может опосредовать аутоингибирование посредством взаимодействия с ингибиторным доменом Dia (DID), который является субдоменом домена GDB/FH3 (см. раздел Регуляция).

Регулирование

Автоингибирование достигается путем связывания C-концевого DAD с N-концевым DID. Это взаимодействие подавляет способность FH2 нуклеировать сборку актина . [6] Rho-GTP связывается с доменом GDB и нарушает взаимодействие DAD-DID, тем самым способствуя сборке актина. Но для этого требуются высокие концентрации Rho-GTP, что может быть нефизиологическим. Следовательно, высвобождение mDia1 из автоингибирования, по-видимому, требует неспецифических мембранно-ассоциированных факторов, которые взаимодействуют с Rho-GTP. [7]

Несколько связывающих белков могут регулировать локализацию и активность mDia1: [2]

  • ABI1: помогает локализовать mDia1 в ламеллоподиях, филоподиях и клеточных спайках
  • CLIP 170: связывает домен FH2 и привлекает mDia1 к участкам фагоцитоза
  • Gα12/13: помогает локализовать mDia1 на переднем крае мигрирующих клеток
  • RhoA: требуется для локализации mDia1 в адгезивных соединениях и частично устраняет аутоингибирование mDia
  • RhoB: помогает локализовать mDia1 в эндосомах

Кроме того, белок каркаса ( IQGAP1 ), по-видимому, влияет на mDia1. IQGAP1 регулирует локализацию mDia1 на переднем крае клеток. Единственный протестированный короткий C-концевой фрагмент IQGAP1 (аминокислотные остатки 1503–1657) не активировал активность полимеризации актина mDia1 in vitro . Однако экспрессия этого фрагмента в макрофагах снижала фагоцитоз. [8] Таким образом, остается открытым вопрос, влияет ли IQGAP1 на активность mDia1 напрямую, как это происходит с NWASP. [9] [10]

Механизм

Зародышеобразование

В отличие от комплекса Arp 2/3, формины инициируют образование неразветвленных актиновых филаментов. Домены FH2 не имеют структурного сходства с актином, но могут связывать мономеры актина с очень слабым сродством. [4] Димер FH2 инициирует сборку филаментов, взаимодействуя напрямую с промежуточными продуктами полимеризации актина (димерами и тримерами) и стабилизируя их.

Удлинение

Димер формина остается постоянно связанным с плюсовым концом актиновой нити, несмотря на продолжающуюся полимеризацию. Один формин димера диссоциирует от зазубренного конца, чтобы сделать следующий шаг, в то время как второй формин димера остается связанным. Таким образом, димер формина процессивно добавляет мономеры актина к зазубренному концу и постоянно присутствует на зазубренном конце актиновой нити (процессивное кэпирование). [4] Домен FH1 рекрутирует мономеры актина через связывание профилина , но он не способствует нуклеации. [2] Исследования показали, что домены FH2 защищают быстро удлиняющиеся зазубренные концы нитей от огромных молярных избытков белков, кэпирующих актин. [11] [12] [13] Точные механизмы зарождения актиновых нитей остаются областью активных исследований.

Скорость движения FH2 при удлинении актиновой нити соответствует скорости добавления субъединиц актина, которая может превышать 100 субъединиц в секунду.

Профилин как вездесущий актин-связывающий белок связан с большинством актиновых мономеров в клетках. Взаимодействие между профилин-актином и доменом FH1 может ускорить удлинение на колючих концах, покрытых FH2. [2]

Функция

Белок гомологичности формина mDia1 представляет собой эффекторный белок Rho GTPase , который, по-видимому, повсеместно присутствует в эукариотических клетках и участвует в:

Стрессовые волокна представляют собой актомиозиновые структуры, которые важны для установления клеточного натяжения и, таким образом, тяги для продвижения клетки вперед; последнее опосредуется через клеточные адгезии . Стрессовые волокна представляют собой пучки из примерно 20 актиновых нитей, связанных через немышечный миозин II. Исследования in vitro показали, что mDia1 собирает стрессовые волокна ниже по течению от Rho . Анализ изображений живых клеток показал, что mDia1 действительно собирает стрессовые волокна, которые соединены одним из своих концов с фокальными адгезиями , где происходит полимеризация актина. [14] Позднее было показано, что сборка стрессовых волокон в фокальных адгезиях с помощью mDia1 способствует их росту и стабилизации, что позволяет предположить, что mDia1 оказывает влияние на взаимодействие клеток с окружающей средой. [15]

Формины регулируют эндоцитоз . mDia 1 локализуется в эндосомах и регулирует образование фагоцитарной чаши в макрофагах .

mDia1 (и mDia2), по-видимому, стабилизируют микротрубочки, уменьшая обмен субъединицами тубулина на их плюс-концах. Точный механизм пока не полностью изучен. Однако сродство форминов к актину намного выше, чем к микротрубочкам. [2]

Катализируя полимеризацию актина и стабилизируя микротрубочки , mDia1 также играет важную роль в миграции клеток. [16]

Открытие

mDia1 был открыт как p140mDia1 Ватанабе и соавторами [3] в 1997 году как эффектор Rho . Библиотека ДНК эмбриона мыши была подвергнута скринингу для идентификации белка, связывающего RhoA-GTP, с использованием дрожжевой двугибридной системы. Далее было показано, что p140mDia1 связывается с формой RhoA, связанной с GTP, только путем осаждения из лизатов клеток Swiss 3T3. Ватанабе и соавторы также смогли показать взаимодействие p140mDia1 с профилином и колокализацию RhoA, p140mDia и профилина в мембранных складках подвижных клеток.

Последующее исследование, проведенное в 1997 году Бионе и соавторами [17] , установило связь между человеческим DIA и оогенезом, при этом дефект в гене приводит к преждевременной недостаточности яичников .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Tominaga T, Sahai E, Chardin P, McCormick F, Courtneidge SA, Alberts AS (2000). "Diaphonous-related fromins bridge Rho GTP-ase and Src tyrosine kinase signaling". Mol. Cell . 5 (1): 13– 25. doi : 10.1016/S1097-2765(00)80399-8 . PMID  10678165.
  2. ^ abcdef Chesarone MA, DuPage AG, Goode BL (2010). «Высвобождение форминов для ремоделирования актинового и микротрубочкового цитоскелетов». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 11 (1): 62– 74. doi :10.1038/nrm2816. PMID  19997130. S2CID  8709316.
  3. ^ abc Ватанабе Н., Мадауле П., Рид Т., Ишизаки Т., Ватанабэ Г., Какизука А., Сайто Ю., Накао К., Йокуш Б.М., Нарумия С. (июнь 1997 г.). «p140mDia, гомолог Drosophila Diaphanous млекопитающих, является белком-мишенью для малой ГТФазы Rho и лигандом профилина». ЭМБО Дж . 16 (11): 3044– 56. doi :10.1093/emboj/16.11.3044. ПМЦ 1169923 . ПМИД  9214622. 
  4. ^ abc Goode BL, Eck MJ (2007). «Механизм и функция форминов в контроле сборки актина». Annu. Rev. Biochem . 76 : 593– 627. doi :10.1146/annurev.biochem.75.103004.142647. PMID  17373907.
  5. ^ Ercan-Sencicek AG, Jambi S, Franjic D, Nishimura S, Li M, El-Fishawy P, Morgan TM, Sanders SJ, Bilguvar K, Suri M, Johnson MH, Gupta AR, Yuksel Z, Mane S, Grigorenko E, Picciotto M, Alberts AS, Gunel M, Sestan N, State MW (2014). "Гомозиготная потеря DIAPH1 является новой причиной микроцефалии у людей". European Journal of Human Genetics . 23 (2): 165– 72. doi :10.1038/ejhg.2014.82. PMC 4297910. PMID  24781755 . 
  6. ^ Nezami AG, Poy F, Eck MJ (февраль 2006). "Структура аутоингибиторного переключателя в форме mDia1". Структура . 14 (2): 257– 63. doi : 10.1016/j.str.2005.12.003 . PMID  16472745.
  7. ^ Seth A, Otomo C, Rosen MK (август 2006 г.). «Автоингибирование регулирует клеточную локализацию и активность сборки актина диафанозных форминов FRLalpha и mDia1». J. Cell Biol . 174 (5): 701– 13. doi :10.1083/jcb.200605006. PMC 2064313. PMID  16943183 . 
  8. ^ Baarlink C, Grosse R (сентябрь 2008 г.). "GBD uncovered: the FHOD1 N terminus is formin'". Структура . 16 (9): 1287– 8. doi : 10.1016/j.str.2008.08.002 . PMID  18786389.
  9. ^ Ле Кленш С, Шлепфер Д, Феррари А, Клингауф М, Грохманова К, Велигодский А, Дидри Д, Ле Д, Эгиль С, Карлье МФ, Крошевски Р (январь 2007 г.). «IQGAP1 стимулирует сборку актина по пути N-WASP-Arp2/3». Ж. Биол. Хим . 282 (1): 426–35 . doi : 10.1074/jbc.M607711200 . ПМИД  17085436.
  10. ^ Brandt DT, Marion S, Griffiths G, Watanabe T, Kaibuchi K, Grosse R (июль 2007 г.). «Dia1 и IQGAP1 взаимодействуют при миграции клеток и формировании фагоцитарной чашки». J. Cell Biol . 178 (2): 193– 200. doi :10.1083/jcb.200612071. PMC 2064439. PMID  17620407 . 
  11. ^ Moseley JB, Sagot I, Manning AL, Xu Y, Eck MJ, Pellman D, Goode BL (2004). «Сохраняющийся механизм сборки актина, индуцированного Bni1 и mDia1, и двойная регуляция Bni1 с помощью Bud6 и профилина». Mol . Biol. Cell . 15 (2): 896–907 . doi :10.1091/mbc.E03-08-0621. PMC 329402. PMID  14657240. 
  12. ^ Harris ES, Li F, Higgs HN (2004). «Мышиный формин, FRLalpha, замедляет удлинение колючего конца актиновой нити, конкурирует с кэпирующим белком, ускоряет полимеризацию из мономеров и разрывает нити». J. Biol. Chem . 279 (19): 20076–20087 . doi : 10.1074/jbc.M312718200 . PMID  14990563.
  13. ^ Zigmond SH, Evangelista M, Boone C, Yang C, Dar AC, Sicheri F, Forkey J, Pring M (2003). «Форминовый текучий колпачок допускает удлинение в присутствии плотно закрывающих белков». Curr. Biol . 13 (20): 1820– 1823. Bibcode : 2003CBio...13.1820Z. doi : 10.1016/j.cub.2003.09.057 . PMID  14561409. S2CID  18070615.
  14. ^ Hotulainen P, Lappalainen P (2006). «Стрессовые волокна генерируются двумя различными механизмами сборки актина в подвижных клетках». J. Cell Biol . 173 (3): 383–394 . doi :10.1083/jcb.200511093. PMC 2063839. PMID 16651381  . 
  15. ^ Oakes PW, Beckham Y, Stricker J, Gardel ML (2012-02-06). «Натяжение необходимо, но недостаточно для созревания фокальной адгезии без шаблона стрессового волокна». Журнал клеточной биологии . 196 (3): 363–374 . doi :10.1083/jcb.201107042. ISSN  1540-8140. PMC 3275371. PMID 22291038  . 
  16. ^ Yamana N, Arakawa Y, Nishino T, Kurokawa K, Tanji M, Itoh RE, Monypenny J, Ishizaki T, Bito H, Nozaki K, Hashimoto N, Matsuda M, Narumiya S (2006). "Путь Rho-mDia1 регулирует полярность клеток и оборот фокальной адгезии в мигрирующих клетках посредством мобилизации Apc и c-Src". Mol. Cell. Biol . 26 (1): 6844– 6858. doi :10.1128/MCB.00283-06. PMC 1592856. PMID  16943426 . 
  17. ^ Bione S, Sala C, Manzini C, Arrigo G, Zuffardi O, Banfi S, Borsani G, Jonveaux P, Philippe C, Zuccotti M, Ballabio A, Toniolo D (март 1998 г.). «Человеческий гомолог гена Drosophila melanogaster diaphanous нарушен у пациента с преждевременной недостаточностью яичников: доказательства сохраненной функции в оогенезе и последствия для бесплодия человека». Am. J. Hum. Genet . 62 (3): 533– 41. doi :10.1086/301761. PMC 1376955 . PMID  9497258. 
  • Медиа, связанные с MDia1 на Wikimedia Commons
  • База данных белков
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=MDia1&oldid=1217330502"