Семейство катионных каналов полицистина
| C-концевой цитозольный домен полицистина-2 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | ПКД2 | ||||||||
| Пфам | ПФ08016 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR013122 | ||||||||
| TCDB | 1.А.5 | ||||||||
| суперсемейство OPM | 8 | ||||||||
| белок ОПМ | 5мкф | ||||||||
| |||||||||
Семейство полицистиновых катионных каналов (PCC) (TC# 1.A.5) состоит из нескольких транспортеров размером от 500 до более 4000 аминоацильных остатков (aas) в длину и демонстрирующих от 5 до 18 трансмембранных сегментов (TMS). Это семейство является составной частью суперсемейства потенциалзависимых ионных каналов (VIC) . Эти транспортеры обычно катализируют экспорт катионов. Представительный список белков, принадлежащих к семейству PCC, можно найти в Базе данных классификации транспортеров. [1]
Кристаллические структуры
Существует ряд кристаллических структур, доступных для членов семейства PCC. Некоторые из них включают:
ПКД1: ПДБ : 1B4R
Поликистозная болезнь почек 2-подобный 1 белок: PDB : 3TE3 , 4GIF
PKD2: PDB : 2KLD , 2KLE , 3HRN , 3HRO , 2KQ6 , 2Y4Q
Гомологи
Человеческий полицистин
Человеческий полицистин 1 — это огромный белок из 4303 аминокислотных остатков (aas). Его повторяющийся сегмент, богатый лейцином (LRR), встречается во многих белках. Согласно описанию UniProt , полицистин 1 содержит 16 доменов поликистозной болезни почек (PKD), один домен класса A рецептора ЛПНП, один домен семейства лектинов C-типа и 16–18 предполагаемых TMS в позициях между остатками 2200 и 4100. [2] Однако визуализация с помощью атомно-силовой микроскопии выявила доменную структуру полицистина-1. [3] Он демонстрирует минимальное сходство последовательностей, но похожую организацию домена и топологию мембраны с установленными катионными каналами, такими как белки семейства транзиторного рецепторного потенциала (TRP) и потенциал-зависимых ионных каналов (VIC) (TC# 1.A.4 и TC# 1.A.1 соответственно). Однако PSI-BLAST без итераций не улавливает эти сходства. Комплекс PKD2L1-PKD1L3 воспринимает кислый вкус. Нарушение комплекса PKD2-PKD1, ответственного за механосенсорику , приводит к развитию ADPKD (аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек). [4] Помимо модуляции активности канала и связанных с этим сигнальных событий, CRD (C-концевые регуляторные домены) PKD2 и PKD2L1 играют центральную роль в олигомеризации канала . Эти белки, по-видимому, образуют тримеры. [5]
Полицистин-L
Было показано, что полицистин-L является катионным (Na + , K + и Ca 2+ ) каналом, который активируется Ca 2+ , в то время как полицистин-2 был охарактеризован как проницаемый для Ca 2+ катион-селективный канал. Два члена семейства PCC (полицистин 1 и 2; PKD1 и 2) мутируют при аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек человека, а полицистин-L, очень похожий и, вероятно, ортологичный PKD2, удаляется у мышей с дефектами почек и сетчатки. PKD1 и 2 взаимодействуют, образуя неселективный катионный канал in vitro, но PKD2 может образовывать каналы в отсутствие любого другого связанного белка. Полицистин-2 транспортирует различные органические катионы ( диметиламин , тетраэтиламмоний , тетрабутиламмоний , тетрапропиламмоний, тетрапентениламмоний). Диаметр канала оценивается как минимум в 1,1 Å. [6] Оба, как сообщается, являются интегральными мембранными белками с 7-11 TMS (PKD1) и 6 TMS (PKD2) соответственно. Они разделяют гомологичный регион из примерно 400 остатков (остатки 206-623 в PKD2; остатки 3656-4052 в PKD1), который включает пять TMS обоих белков. Это вполне может быть доменом канала. Было показано, что PKD2 и полицистин-L проявляют потенциал-, pH- и двухвалентную катион-зависимую активность канала. [7] [8] PKD1 может функционировать в первую очередь в регуляции, как активируя, так и стабилизируя канал полицистина-2. [9]
Белки транзиторного рецепторного потенциала
Транзиентный рецепторный потенциал (TRP) полицистин 2 и 3 (TRPP2 и 3) являются гомологичными членами суперсемейства катионных каналов TRP, но имеют разные физиологические функции. TRPP2 является частью датчика потока и дефектен при аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек и участвует в развитии лево-правой асимметрии. TRPP3 участвует в восприятии кислого вкуса в биполярных клетках вкусовых сосочков языка и в регуляции pH-чувствительного потенциала действия в нейронах, окружающих центральный канал спинного мозга. TRPP3 присутствует как в возбудимых, так и в невозбудимых клетках в различных тканях, таких как сетчатка, мозг, сердце, яички и почки. [10] [11]
Муколипин-1
Было показано, что белок TRP-ML1 (Муколит-1) является лизосомальным моновалентным катионным каналом, который подвергается инактивирующему протеолитическому расщеплению. [12] Он показывает большее сходство последовательностей с трансмембранной областью полицистина 2, чем с членами семейства TRP-CC (TC# 1.A.4). Поэтому он включен в первое семейство. Оба семейства PCC и TRP-CC являются членами надсемейства VIC .
Альфа-актинин
Альфа-актинин — это связывающий актин белок, известный тем, что регулирует несколько типов ионных каналов. Электрофизиология плоского липидного бислоя показала, что TRPP3 проявляет активность катионного канала, которая существенно усиливается альфа-актинином. Ассоциация TRPP3-альфа-актинин была задокументирована с помощью коиммунопреципитации с использованием нативных клеток и тканей, дрожжевых двугибридных и in vitro анализов связывания. [11] TRPP3 в изобилии присутствует в мозге мышей , где он ассоциируется с альфа-актинином-2. Альфа-актинин прикрепляет TRPP3 к цитоскелету и повышает его канальную функцию.
Физиологическое значение
Аутосомно-рецессивная поликистозная болезнь почек вызвана мутациями в гене PKHD1, который кодирует связанный с мембраной рецептороподобный белок фиброцистин/полидуктин (FPC) (Q8TCZ9, 4074aaa). FPC ассоциируется с первичными ресничками эпителиальных клеток и локализуется вместе с продуктом гена Pkd2 полицистином-2 (PC2). Ким и др. (2008) пришли к выводу, что между FPC и PC2 in vivo существует функциональное и молекулярное взаимодействие. [13]
Смотрите также
Ссылки
- ^ "1.A.5 Семейство полицистиновых катионных каналов (PCC)". TCDB . Получено 10 апреля 2016 г. .
- ^ "P98161-PKD1 Человек". Uniprot .
- ^ Oatley P, Stewart AP, Sandford R, Edwardson JM (апрель 2012 г.). «Визуализация атомно-силовой микроскопии выявляет доменную структуру полицистина-1». Биохимия . 51 (13): 2879– 88. doi :10.1021/bi300134b. PMID 22409330.
- ^ Dalagiorgou G, Basdra EK, Papavassiliou AG (октябрь 2010 г.). «Полицистин-1: функция как механосенсора». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 42 (10): 1610– 3. doi :10.1016/j.biocel.2010.06.017. PMID 20601082.
- ^ Molland KL, Narayanan A, Burgner JW, Yernool DA (июль 2010 г.). «Идентификация структурного мотива, ответственного за тримерную сборку C-концевых регуляторных доменов полицистиновых каналов PKD2L1 и PKD2». The Biochemical Journal . 429 (1): 171– 83. doi :10.1042/BJ20091843. PMID 20408813.
- ^ Anyatonwu GI, Ehrlich BE (август 2005 г.). «Проникновение органических катионов через канал, образованный полицистином-2». Журнал биологической химии . 280 (33): 29488– 93. doi : 10.1074/jbc.M504359200 . PMID 15961385.
- ^ Gonzalez-Perrett S, Batelli M, Kim K, Essafi M, Timpanaro G, Moltabetti N, Reisin IL, Arnaout MA, Cantiello HF (июль 2002 г.). «Зависимость напряжения и регуляция pH активности катионного канала, опосредованного полицистином-2 человека». Журнал биологической химии . 277 (28): 24959– 66. doi : 10.1074/jbc.M105084200 . PMID 11991947.
- ^ Liu Y, Li Q, Tan M, Zhang YY, Karpinski E, Zhou J, Chen XZ (август 2002 г.). «Модуляция канала человеческого полицистина-L напряжением и двухвалентными катионами». FEBS Letters . 525 ( 1– 3): 71– 6. doi : 10.1016/s0014-5793(02)03071-5 . PMID 12163164. S2CID 3150744.
- ^ Xu GM, González-Perrett S, Essafi M, Timpanaro GA, Montalbetti N, Arnaout MA, Cantiello HF (январь 2003 г.). «Полицистин-1 активирует и стабилизирует канал полицистина-2». Журнал биологической химии . 278 (3): 1457– 62. doi : 10.1074/jbc.M209996200 . PMID 12407099.
- ^ Noben-Trauth K (1 января 2011 г.). "Канал TRPML3: от гена к функции". Каналы транзиторного рецепторного потенциала . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том 704. С. 229–37 . doi :10.1007/978-94-007-0265-3_13. ISBN 978-94-007-0264-6. PMID 21290299.
- ^ ab Li Q, Dai XQ, Shen PY, Wu Y, Long W, Chen CX, Hussain Z, Wang S, Chen XZ (декабрь 2007 г.). «Прямое связывание альфа-актинина усиливает активность канала TRPP3». Journal of Neurochemistry . 103 (6): 2391– 400. doi : 10.1111/j.1471-4159.2007.04940.x . PMID 17944866. S2CID 84357640.
- ^ Киселев К., Чен Дж., Рбаиби Ю., Обердик Д., Тьон-Кон-Санг С., Щейников Н., Муаллем С., Сойомбо А. (декабрь 2005 г.). «TRP-ML1 представляет собой лизосомальный моновалентный катионный канал, который подвергается протеолитическому расщеплению». Журнал биологической химии . 280 (52): 43218– 23. doi : 10.1074/jbc.M508210200 . ПМИД 16257972.
- ^ Kim I, Fu Y, Hui K, Moeckel G, Mai W, Li C, Liang D, Zhao P, Ma J, Chen XZ, George AL, Coffey RJ, Feng ZP, Wu G (март 2008 г.). «Фиброкистин/полидуктин модулирует формирование почечных канальцев, регулируя экспрессию и функцию полицистина-2». Журнал Американского общества нефрологии . 19 (3): 455– 68. doi :10.1681/ASN.2007070770. PMC 2391052. PMID 18235088 .
На момент редактирования эта статья использует контент из "1.A.5 The Polycystin Cation Channel (PCC) Family" , который лицензирован таким образом, что позволяет повторное использование в соответствии с Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License , но не в соответствии с GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.
