ДЖЕЙД1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | JADE1 , PHF17, нефритовое семейство PHD палец 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | ОМИМ : 610514; МГИ : 1925835; Гомологен : 18162; GeneCards : JADE1; OMA :JADE1 — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
JADE1 — это белок , который у людей кодируется геном JADE1 . [ 5] [6] [7] [8]
Небольшое семейство белков под названием Gene for Apoptosis and Differentiation (JADE) [6] включает три члена, кодируемых отдельными генами: Plant Homeo-domain-17 (PHF17, JADE1), PHF16 (JADE3) и PHF15 (JADE2). Все белки семейства JADE несут два примечательных домена средней молекулы: канонический Plant Homeo-domain (PHD) цинковый палец и расширенный PHD-подобный цинковый палец. Поэтому JADE1 классифицируется как член семейства белков PHD. Существует два известных белковых продукта гена PHF17, полноразмерный JADE1 (JADE1L) и его сплайс-вариант, в котором отсутствует C-концевой фрагмент, также называемый короткой изоформой (JADE1S).
Нагасе и др. клонировали и секвенировали 100 отдельных кДНК из библиотеки кДНК мозга плода, включая клон KIAA1807, который был обозначен как PHF17. [9] Предсказанный 702-аминокислотный белковый продукт этого клона был похож на человеческий белок цинкового пальца BR140 (BRPF1). [10] На основании анализа базы данных последовательностей исследование предположило, что PHF17 может функционировать в пути управления нуклеиновыми кислотами. [9] Используя подход с двумя гибридными дрожжами для поиска новых партнеров белкового продукта гена фон Хиппеля-Линдау (pVHL), другое исследование идентифицировало кДНК, которая соответствовала клону KIAA1807. [11] Белковый продукт этой кДНК получил название JADE1 (Jade-1, PHF17). [11] Выведенный 509-аминокислотный белковый продукт кДНК JADE1 был дополнительно подтвержден как физический партнер pVHL. [11] В генетическом скрининговом исследовании, направленном на поиск генов, участвующих в эмбриогенезе, был идентифицирован мышиный ортолог JADE1. [6] Это исследование впервые охарактеризовало ген JADE1 и определило новое семейство JADE. Исследование дало мышей с выключенным геном JADE1.
Транскрипты Jade1 как у людей, так и у мышей подвергаются альтернативному сплайсингу и полиаденилированию, в результате чего образуются два основных транскрипта: полная мРНК длиной 6 кб и мРНК длиной 3,6 кб. [6] Два полученных белковых продукта гена JADE1 были обозначены как JADE1S для короткой (которая совпадает с (3)) и JADE1L для длинной изоформы. Также обнаружено несколько второстепенных транскриптов. Анализ базы данных выявил два дополнительных паралога JADE1 и членов семейства JADE, JADE2 и JADE3. JADE3 идентичен белку E9, идентифицированному в более раннем независимом исследовании, которое предположило роль PHF16/JADE3/E9 в апоптозе в клетках рака молочной железы. [12]
JADE1 был сопоставлен с хромосомой 4 (4q26-q27). JADE1 является консервативным, и его ортологи были обнаружены или предсказаны почти у каждого метазоа. Структура и последовательности генов, варианты, консервация, ортологи и паралоги, филогенетическое дерево JADE1 и крупномасштабный скрининг экспрессии тканей JADE1 можно найти в нескольких обширных базах данных (https://www.genecards.org; http://useast.ensembl.org).
Полноразмерный полипептид JADE1 несет один канонический и один расширенный домен цинкового пальца PHD. [13] Другие домены включают N-концевой кандидатный домен PEST, усилитель поликомб-подобного домена и сигнал ядерной локализации (NLS) C-концевого конца [6] [11] (prosite.expasy.org). Белок JADE1 является мишенью для посттрансляционных модификаций, включая фосфорилирование (рис. 1
Было идентифицировано, что шесть аминокислотных остатков фосфорилируются в зависимости от клеточного цикла через путь киназы Aurora A. [15] [16] JADE1 является мишенью фосфорилирования казеинкиназой 2 (CK2). [17] Кроме того, многочисленные сайты фосфорилирования обнаружены с помощью высокопроизводительных скрининговых подходов и анализа in silico. Сводная схема сайтов фосфорилирования белков JADE1L и JADE1S со ссылками находится в. [16]
Белки, несущие тандемные канонические и расширенные пальцы PHD, образуют небольшое подсемейство в большом семействе белков PHD (www.genenames.org). Другие белки, несущие тандемные пальцы PHD и связанные с JADE1, включают белки, которые являются компонентами комплексов связывания и модификации хроматина BRPF1, BRPF3 и BRD1. [18] Кристаллическая структура доменов JADE1 PHD не была решена. Канонический мотив пальца PHD имеет сигнатуру C4HC3, представляет собой относительно небольшую, стабильную структуру и отличается от пальца RING типа C3HC4. Домены PHD способны распознавать и связывать специфический метилированный лизин гистона H3, что определяет эти домены как эпигенетические считыватели кода гистонов. [19] [20] [21] Доступны обзоры, подробно описывающие структуру и свойства пальцев PHD. [22] [23] [24] [25]
Белки JADE1 многофункциональны и взаимодействуют с несколькими белками-партнерами.
Функция JADE1 в ацетилировании гистонов и активации транскрипции, которая требует второго расширенного цинкового пальца PHD, была описана в 2004 году (16). JADE1 резко увеличивает уровни ацетилированного гистона H4 в хроматине, но не гистона H3, специфичность, характерная для семейства MYST HAT TIP60 и HBO1. TIP60 физически ассоциируется с JADE1 и усиливает функцию HAT JADE1 в живых клетках. TIP60 и JADE1 взаимно стабилизируют друг друга. Транскрипционная и HAT-активность JADE1 требует PHD2. Результаты указывают на роль JADE1 PHD2 в нацеливании на хроматин. [26] Кроме того, PHD2 JADE1 связывает N-концевой хвост гистона H3 в контексте хроматина независимо от статуса метилирования. [27]
Исследования, анализирующие нативные комплексы белков семейства пальцев INhibitor of Growth (ING) PHD, показали, что белки ING4 и ING5 связаны с JADE1S и HAT HBO1, [28], тогда как ING3 связан с EPC1 (гомолог JADE1), TIP60 (гомолог HBO1) и несколькими другими партнерами. Оба комплекса также включали небольшой белок Eaf6. Биохимический и in silico анализ комплексов, образованных HBO1 и TIP60, предположил общую архитектуру и подтвердил роль JADE1 в массовом ацетилировании гистона H4. Характеристика функциональных взаимодействий JADE1 и HBO1 показывает структурное и функциональное сходство между комплексами (16, 19). Подобно TIP60, JADE1 и HBO1 взаимно стабилизируют друг друга. [29] JADE1 связывается с HBO1 и позволяет ему усиливать глобальное ацетилирование гистона H4, для чего требуется неповрежденный палец PHD2. [29] Подобно HBO1, JADE1 отвечает за объемное ацетилирование гистона H4 в культивируемых клетках. H4K5, H4K12 и, скорее всего, H4K8 являются мишенями зависимого от JADE1 ацетилирования в культивируемых клетках и in vivo. [15] [27] [30] Несколько потенциальных транскрипционных мишеней JADE1 были предложены в экспериментах с использованием скрининговых подходов. [27] [31] Согласно скрининговому геномному анализу, проведенному с помощью анализа ChIP-chip, комплекс JADE1L обнаруживается в основном вдоль кодирующих областей многих генов, а обилие JADE1L коррелирует в основном с меткой гистона H3K36me3 . Сверхэкспрессия JADE1L коррелирует с повышенным количеством H4acK8 в кодирующей области многих генов. [27] Два цинковых пальца PHD JADE1, по-видимому, связывают преимущественно неметилированный N-концевой пептид гистона. [27] [31] [32] Изоформы JADE1 собирают по крайней мере два различных комплекса, JADE1L-HBO1-ING4/5 и комплекс JADE1S-HBO1. [29] Из-за отсутствия C-концевого фрагмента JADE1S не способен связывать партнеров ING4/5. [29] Небольшой менее охарактеризованный белок Eaf6 также является другим компонентом комплексов JADE1. [31]
Известно, что ацетилирование N-концевых фрагментов объемного гистона H4 коррелирует с синтезом ДНК и делением клеток. [33] [34] [35] [36] [37] Несколько исследований подтверждают роль JADE1 в клеточном цикле, связанную с путем HBO1. [26] [30] Оба, JADE1 и HBO1, независимо необходимы для ацетилирования объемного гистона H4 в культивируемых клетках. [26] [28] [29] [30] Истощение белков JADE1 с помощью siRNA приводит к 1) снижению уровней объемного ацетилирования гистона H4; 2) более медленным скоростям синтеза ДНК в культивируемых клетках; [30] 3) снижению уровней общего и связанного с хроматином HBO1; [29] [30] 4) отмене набора хроматина MCM7. [30] В соответствии с этими результатами, сверхэкспрессия JADE1L увеличивает связанный с хроматином белок MCM3. [38] Эффекты истощения JADE1 на события репликации ДНК аналогичны тем, которые были первоначально описаны для HBO1 [39] , и предполагают адапторную роль JADE1 в регуляции клеточного цикла, опосредованной HBO1.
Была предложена роль JADE1 в повреждении ДНК. Недавно обнаруженная некодирующая РНК lncRNA-JADE регулирует экспрессию JADE1 и обеспечивает функциональную связь между реакцией на повреждение ДНК (DDR) и объемным ацетилированием гистона H4. [40] Результаты подтверждают роль в синтезе ДНК, связанную с ацетилированием гистона H4. [40] В культивируемых клетках снижение lncRNA-JADE повышало чувствительность клеток к препаратам, повреждающим ДНК. В мышиной модели ксенотрансплантата опухоли снижение lncRNA-JADE подавляло рост ксенотрансплантированной опухоли молочной железы. В пилотном исследовании на людях более высокие уровни lncRNA-JADE, а также белка JADE1 были обнаружены в тканях рака молочной железы по сравнению с нормальными тканями. Наконец, более высокие уровни белка JADE1 обратно коррелировали с показателями выживаемости пациентов с раком молочной железы. Исследование предполагает, что lncRNA-JADE может способствовать возникновению опухолей молочной железы, и что белок JADE1 опосредует по крайней мере часть этого эффекта. [40] JADE1 и цитокинез. JADE1S отрицательно регулирует цитокинез цикла эпителиальных клеток, функция, специфичная для малой изоформы. [15] [16] Первый отчет, который предположил функцию JADE1 в переходе G2/M/G1, показал, что во время поздней фазы G2 JADE1S подвергается фосфорилированию, связанному с его диссоциацией из хроматина в цитоплазму. Масс-спектральный анализ выявил, что в общей сложности шесть отдельных аминокислотных остатков фосфорилируются митотической киназой. [15] На основании фармакологического анализа фосфорилирование и компартментализация JADE1 регулируются путями Aurora A и Aurora B. [15] [16] Были зарегистрированы и другие киназы, которые могут играть определенную роль. [17] [41] После завершения митоза вокруг телофазы основной пул белка JADE1S подвергается дефосфорилированию и повторно ассоциируется с, по-видимому, конденсирующимся хроматином внутри реформированных ядер. [15] Отдельный пул JADE1S ассоциируется с бороздой деления и впоследствии появляется в средней части цитокинетического моста. [16] Только JADE1S, но не JADE1L или HBO1, был обнаружен в средней части клеток, подвергающихся цитокинезу. Пространственная регуляция JADE1S во время деления клеток предполагает роль в переходе от G2/M к G1, который включает цитокинез и окончательное отделение. [16] [42] Цитокинез является заключительным этапом клеточного цикла, который контролирует точность деления клеточного содержимого, включая цитоплазму, мембрану и хроматин. Цитокинетический мост разрывается во время окончательного отделения, которое происходит вблизи средней части и может занять до 2 часов. Цитокинез и окончательное отделение строго контролируются регуляторными белковыми комплексами и белками контрольных точек. Количество сообщений, касающихся контроля цитокинеза, растет за последнее десятилетие. [43] [44][45] [46] [47]
Роль JADE1 в цитокинезе была продемонстрирована с использованием нескольких функциональных анализов и моделей клеточных культур. [16] ДНК-профилирование с помощью FACS показало, что истощение JADE1S способствовало темпам накопления клеток G1 в синхронно делящихся клетках HeLa. Истощение белка JADE1S в асинхронно делящихся клетках уменьшило долю цитокинетических клеток и увеличило долю многоядерных клеток. Данные продемонстрировали, что JADE1 отрицательно контролирует цитокинез, предположительно, способствуя задержке цитокинеза. Снижение регуляции JADE1 увеличило количество многоядерных клеток, что указывает на неудавшийся цитокинез, в то время как умеренная сверхэкспрессия JADE1S увеличила количество цитокинетических клеток, что указывает на задержку цитокинеза. Ингибирование киназы Aurora B специфическими низкомолекулярными препаратами привело к высвобождению цитокинетической задержки, опосредованной JADE1S, и позволило прогрессировать отторжению. Поскольку Aurora B является ключевым регулятором NoCut, JADE1S, вероятно, регулирует цитокинез в контрольной точке отщепления. [16] [42] JADE1S, но не JADE1L или HBO1, был обнаружен в центросомах делящихся клеток на протяжении всего клеточного цикла, и ни один из этих белков не был обнаружен в ресничках. Напротив, другое исследование сообщило о локализации JADE1 в ресничках и центросоме. [41] Исследование не сообщило о специфичности изоформы JADE1. [41] Центросомы являются центрами зарождения цитоскелета. Сигнализация центросомы способствует определению формы клетки, подвижности, ориентации, полярности, плоскости деления и точности разделения сестринских хромосом во время митоза и цитокинеза. [48] [49]
Первый белковый партнер JADE1S был идентифицирован в 2002 году в исследовании, посвященном поиску новых партнеров pVHL, который является супрессором опухолей. [11] Несколько последующих исследований охарактеризовали связывание и предоставили некоторую информацию о функциональных взаимодействиях JADE1-pVHL. [50] [51] [52] Человеческий pVHL мутирует при наследственном заболевании фон Гиппеля-Линдау и в большинстве спорадических светлоклеточных карцином почек. [53] [54] [55] [56] [57] Свойства и функция pVHL изучались в течение многих десятилетий, и имеется обширная литература. Одной из наиболее известных функций pVHL является опосредование убиквитинирования белка и протеосомной деградации. Как компонент комплекса убиквитинлигазы E3, pVHL связывает и нацеливается на несколько известных факторов, включая HIF1a и HIF2a для убиквитинирования. [56] Механизм активации HIF1a гипоксией и роль pVHL в этом пути были описаны более десяти лет назад. [58] Белок VHL интенсивно изучался, и была установлена связь естественных мутаций с раком. Были рассмотрены другие причинные пути pVHL, независимые от HIF-1a. [59] Физическое взаимодействие pVHL-JADE1S было идентифицировано с помощью скринингового анализа гибридов дрожжей и дополнительно подтверждено биохимически. Котрансфекция pVHL увеличила период полураспада и распространенность белка JADE1S, что указывает на потенциальную положительную связь. [11] Определенные усечения pVHL, вызванные раком, но не точечные мутации, снизили функцию стабилизации pVHL-JADE1, что указывает на связь с раком, связанным с pVHL. [52] Молекулярные пути и клеточное значение взаимодействий JADE1-pVHL изучены недостаточно. Единственное исследование, описывающее внутреннюю убиквитин-лигазную активность JADE1S и убиквитинирование бета-катенина, было опубликовано в 2008 году. [50] На основании этого исследования была предложена модель, согласно которой pVHL регулирует бета-катенин через JADE1, а для этой активности необходимы цинковые пальцы PHD.
Была предложена функция JADE1S в апоптозе, но механизмы остаются неясными, а результаты трудно согласовать. [11] [31] [50] [51] [52] Согласно исследованиям, сверхэкспрессия JADE1 замедляет темпы роста клеток и индуцирует белок остановки клеточного цикла p21. Несколько попыток создать надежные клеточные линии, стабильно экспрессирующие белок JADE1S, не увенчались успехом, предположительно из-за негативного самоотбора клеток. В противоположность этому, другое исследование показывает, что снижение регуляции JADE1 снижает темпы синтеза ДНК в синхронно делящихся клетках. [29] [40] Согласно непрямому иммунофлуоресцентному и микроскопическому анализу культивируемых клеток, перегрузка культивируемых клеток белком JADE1 вызывает клеточную токсичность и побочные эффекты. [16] Клетки претерпевают морфологические изменения, которые не похожи на апоптоз, но предполагают серьезное нарушение клеточного цикла, включая окрашивание клеток с аномальными формами и большими многодольчатыми ядрами. [16] На основе регуляции клеточного цикла, опосредованной JADE1S, рассматриваются и другие интерпретации: перегрузка JADE1 может привести к длительному NoCut и остановке цитокинеза или серьезному дисбалансу клеточного цикла, а не к прямой активации транскрипции апоптоза. [16]
Биологическая роль JADE1 не выяснена. Ограниченное количество публикаций рассматривает этот вопрос с использованием мышиных моделей. Наиболее полное исследование, опубликованное в 2003 году, идентифицировало мышиного ортолога человеческого JADE1, Jade1, и исследовало экспрессию Jade1 во время эмбриогенеза мышей. [6] В поисках регулируемых развитием генов авторы использовали анализ скрининга генных ловушек и идентифицировали мышиный Jade1 как ген, строго регулируемый во время эмбриогенеза. Вставка вектора в третий интрон гена Jade1 привела к образованию укороченного белка из 47 аминокислот. Мутация вставки генной ловушки привела к образованию продукта слияния репортера Jade1-бета-галактозидазы и нулевого аллеля Jade1. В то время как гомозиготы по интеграции генной ловушки не давали сильного фенотипа развития, продукт слияния выявил пространственно-временную экспрессию гена Jade1 в эмбриональных клетках мыши и тканях развивающегося эмбриона до 15,5 dpc. Кроме того, в исследовании сообщается об экспериментальном и in silico сравнительном анализе транскриптов мРНК Jade1, структуре гена Jade1 и анализе ортологов белка Jade1 из мыши, человека и рыбы-зебры. [6] Экспрессия Jade1 была обнаружена во внеэмбриональной эктодерме и трофобласте, которые являются плацентарными компонентами, важными для васкулогенеза, а также в участках, обогащенных мультипотентными или тканеспецифичными предшественниками, включая нейральные предшественники (2). Динамика экспрессии репортера Jade1 в этих областях указывает на участие в определении и удлинении передне-задней оси, что является важным моментом исследования). [6] Потенциальная роль человеческого JADE1 в обновлении эмбриональных стволовых клеток и культур эмбриональных клеток карциномы была предложена в другом скрининговом исследовании, которое показало, что в культивируемых стволовых клетках активация пути фактора транскрипции стволовых клеток OCT4 повысила экспрессию гена JADE1 вместе с факторами стволовых клеток NANOG, PHC1, USP44 и SOX2. [60] Роль JADE1 в пролиферации эпителиальных клеток была рассмотрена в мышиной модели острого повреждения почек и регенерации. [15] [30] Паттерны экспрессии и динамика HBO1-JADE1S/L были исследованы в регенерирующих эпителиальных клетках канальцев. [30]Ишемия и реперфузионное повреждение привели к первоначальному снижению уровней белков JADE1S, JADE1L и HBO1, которые вернулись к исходному уровню во время восстановления почек. Уровни экспрессии HBO1 и JADE1S восстановились по мере того, как скорость пролиферации клеток достигла максимума, тогда как JADE1L восстановился после того, как объемная пролиферация снизилась. Временная экспрессия JADE1 коррелировала с ацетилированием гистона H4 (H4K5 и H4K12), но не гистона H3 (H4K14), что предполагает, что комплекс JADE1-HBO1 специфически маркирует H4 во время пролиферации эпителиальных клеток. Результаты исследования указывают на участие комплекса JADE1-HBO1 в остром повреждении почек и предполагают различные роли изоформ JADE1 во время восстановления эпителиальных клеток. [30]
Роль JADE1 в болезнях человека не выяснена. Недавнее исследование искало новые субмикроскопические генетические изменения при миелофиброзе, который является раком костного мозга. [61] Исследование выявило семь новых делеций и транслокаций в небольшой когорте пациентов с первичным миелофиброзом. JADE1 и смежный ген, называемый натриевым каналом и клатриновым линкером 1 (SCLT1), были значительно модифицированы. В результате мутации ген JADE1 имеет делеции интрона 5-6 и экзонов 6-11, что привело бы к тому, что JADE1 потерял большую часть белка, начиная с цинкового пальца PHD. Соответствие патогенезу изучается. В нескольких пилотных исследованиях экспрессия JADE1 была изучена при раке толстой кишки и почечной карциноме. Результаты этих исследований не всегда совпадают. Результаты некоторых исследований получены в основном из гистохимического анализа образцов опухолей с использованием антитела JADE1 с нехарактеризованной специфичностью по отношению к JADE1 в целом и JADE1S или JADE1L в частности. [62] [63] Результаты исследования с использованием анализа алгоритма микрочипов in silico показывают, что мРНК PHF17 может играть роль в развитии рака поджелудочной железы. [64] Эти многообещающие направления исследований требуют дальнейшего контроля и дополнительных оценок.
Последние данные свидетельствуют о том, что JADE1 может играть роль в нейродегенеративных тауопатиях . [65] . В частности, локус JADE1 был идентифицирован в небольшом исследовании ассоциаций на основе аутопсии у субъектов с первичной возрастной тауопатией (PART). [66] Дальнейшие гистологические и биохимические исследования показали специфическое взаимодействие между JADE1 и изоформами белка тау, ассоциированного с микротрубочками, с четырьмя доменами связывания микротрубочек, но не с тремя. Модели дрозофилы in vivo показали, что подавление ортолога носорога-мухи усугубило фенотипы, связанные с токсичностью тау, что предполагает защитную роль. Гистологические исследования показали, что JADE1 накапливается при большинстве тауопатий, за исключением болезни Пика , которая примечательна тем, что отличается селективным накоплением изоформ тау с тремя повторами доменов связывания микротрубочек, к которым JADE1 имеет низкое сродство. Для понимания роли JADE1 в нейродегенерации необходимы дальнейшие исследования.
Несколько белков взаимодействуют с JADE1, в том числе: MAPT, [67] pVHL, [11] TIP60, [26] HBO1, ING4, ING5, [29] β-катенин, [50] NPHP4. [41]
Версия этой статьи 2016 года была обновлена внешним экспертом в рамках модели двойной публикации. Соответствующая академическая рецензируемая статья была опубликована в Gene и может быть процитирована как: Maria V Panchenko (4 мая 2016 г.). "Structure, function and Regulation of jade family PHD finger 1 (JADE1)". Gene . Gene Wiki Review Series. 589 (1): 1– 11. doi :10.1016/J.GENE.2016.05.002. ISSN 0378-1119. PMC 4903948 . PMID 27155521. Wikidata Q38828242. |
В данной статье использован текст из Национальной медицинской библиотеки США , являющийся общественным достоянием .