ФБН1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | FBN1 , ACMICD, ECTOL1, FBN, GPHYSD2, MASS, MFS1, OCTD, SGS, SSKS, WMS, WMS2, MFLS, фибриллин 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | ОМИМ : 134797; МГИ : 95489; гомологен : 30958; GeneCards : FBN1; OMA :FBN1 — ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Фибриллин-1 — это белок , который у людей кодируется геном FBN1 , расположенным на хромосоме 15. [ 5] [6] Это большой внеклеточный матричный гликопротеин , который служит структурным компонентом 10–12 нм кальций-связывающих микрофибрилл . Эти микрофибриллы обеспечивают несущую силу структурную поддержку в эластичной и неэластичной соединительной ткани по всему телу. Мутации, изменяющие белок, могут приводить к различным фенотипическим эффектам, сильно различающимся по своей тяжести, включая гибель плода, проблемы развития, синдром Марфана или, в некоторых случаях, синдром Вейля-Марчесани .
FBN1 — это ген размером 230 кб с 65 кодирующими экзонами , которые кодируют пропротеин длиной 2871 аминокислоту, называемый профибриллин, который протеолитически расщепляется вблизи его С-конца ферментом фуринконвертазой, образуя фибриллин-1, член семейства фибриллинов , и гормон аспросин длиной 140 аминокислот . [7] [8]
Последовательность фибриллина-1 включает 47 шестицистеиновых EGF-подобных доменов , 7 восьмицистеиновых доменов, гомологичных латентному связывающему белку TGF-бета , и богатую пролином область. [9]
Ген FBN-1 участвует в различных программах эмбрионального развития. Микрофибриллы, которые производятся из фибриллина-1, способствуют как эластичным, так и неэластичным структурам. Формирование эластичных волокон в клапанах сердца и аорте требует участия как FBN-1, так и FBN-2. [10] Было показано, что как FBN-1, так и FBN-2, наряду с другими компонентами эластичных волокон, экспрессируются в эмбриональных полулунных клапанах уже на 4 неделе беременности. [11] Эти молекулы взаимодействуют, образуя эластичные волокна в желудочковом слое полулунных клапанов. Фибриллин-1 и фибриллин-2 также имеют решающее значение для развития эластичных волокон в аорте. В то время как экспрессия фибриллина-2 значительно снижается после внутриутробного развития, экспрессия фибриллина-1 продолжается и во взрослом возрасте. Это подтверждает идею о том, что фибрилин-2 диктует развитие ранних эластичных волокон, тогда как фибриллин-1 обеспечивает структурную поддержку зрелых эластичных волокон. [11]
При мутациях в генах FBN-1 или FBN-2 могут возникнуть значительные деформации из-за повреждения внеклеточного матрикса. Синдром Марфана — врожденное заболевание, которое возникает из-за мутации в гене FBN-1. Это приводит к пороку развития и последующему ослаблению микрофибрилл в организме пациента, включая структуры сердечно-сосудистой системы. Ослабленные эластичные волокна приведут к нарушению прочности и растяжимости сердечных клапанов и аорты. Это объясняет аневризмы аорты и пролапс клапанов, которые обычно связаны с синдромом Марфана. [12]
Мутации в гене FBN1 связаны с синдромом Марфана и его вариантом синдромом марфаноид-прогероид-липодистрофии , аутосомно-доминантным синдромом Вейля-Марчесани , изолированной эктопией хрусталика , фенотипом MASS и синдромом Шпринтцена-Голдберга . [13] [14]
Мутации в FBN1 и FBN2 связаны с подростковым идиопатическим сколиозом . [15]
Клинические симптомы MFS, такие как расширение корня аорты, эмфизема легких, изменения атриовентрикулярного клапана и миопатия скелетных мышц, вызваны измененной активацией и сигнализацией TGF-β. [16] Специфические симптомы аорты тесно связаны с избыточной сигнализацией TGF-β в стенке корня аорты. [16] Антагонизм TGF-β посредством системного введения нейтрализующих антител TGF-β (NAb) предотвратил развитие патологий аорты, связанных с MDS, а именно изменения стенки аорты и прогрессирующее расширение аорты. [16] Антагонизм TGF-β также дополнительно уменьшил симптомы MFS, где он помог регенерации мышц, архитектуре и силе, легочной альвеолярной перегородке и морфологии митрального клапана. [16]
FBN1 — это ген размером около 200 кб, состоящий из большой кодирующей последовательности, разделенной на 65 экзонов, расположенных на хромосоме 15. Этот ген кодирует белок фибриллина-1. [17] Фибриллин-1 — это большой гликопротеин с высоким содержанием цистеина, приблизительно 350 кДа, в основном состоящий из тандемно повторяющихся доменов эпидермального фактора роста (EGF)-подобных модулей. Эти домены гомологичны модулю эпидермального фактора роста, связывающему кальций (cbEGF-подобные мотивы), и отдельных 8-цистеиновых модулей, составляющих эластичную и неэластичную ткань. [18] [19] Эти эластичные и неэластичные ткани представляют собой микрофибриллярные пучки, гетерополимеры как фибриллина-1, так и фибриллина-2. [20] Эластогенез — это биологический процесс, при котором микрофибриллы и эластичные волокна самоорганизуются посредством организованного отложения несколькими макромолекулами. [21] Полимеризованные фибриллины можно охарактеризовать по их микрофибриллярной структуре типа «бусины на нитке», что приводит к образованию микрофибриллярной решетки посредством латеральной связи отдельных полимеров и структурных компонентов. [21]
Мутации фибриллина-1 являются основным мутировавшим белком, вызывающим MFS. Эта мутация обычно мешает сборке микрофибрилл, что приводит к доминантно-негативному механизму [18] [22]
Мутации могут включать в себя:
Сочетание четырех типов мутаций приводит к тому, что фибриллин-1 экспрессируется неправильно. На молекулярном уровне нет корреляции между фенотипом и генотипом [17]
Известно, что мутации гена FBN-1 в шести хромосомных локусах, TAAD1 в 5q13-14, FAA1 в 11q23-24, TAAD2 в 3p24-25, TAAD3 в 15q24-26, TAAD4 в 10q23-24 и MYH11 в 16p12-13, являются триггерами MFS. [23] Эти локусы, как правило, имеют гены, которые участвуют в сосудистой функции. [23] Ген MYH11 отвечает за тяжелую цепь миозина гладких мышц, а ACTA2 в локусах TAAD4 кодирует альфа-актин гладких мышц. [23]
Несинонимичное изменение аминокислоты, влияющее на консервативный цистеин домена CaB-EGF-подобного, кодируемого экзоном 13 гена FBN1, может вызвать развитие MFS. [21] Более высокая частота и тяжесть MFS возникают при неправильных заменах в дисульфидных связях C1–C2 или C3–C4, поэтому правильная локализация цистеина и дисульфидные связи в этих локусах имеют решающее значение для структурной целостности. [21] Мутации в гене FBN1, приводящие к неправильному связыванию в дисульфидной связи C5–C6, обычно приводят к MFS меньшей тяжести. [21] Концентрированные мутации домена CaB-EGF вдоль полипептида FBN1 влияют на фенотип тяжести MFS. [21] Локализованные мутации замены цистеина в C538P на экзоне 13, C570R на экзоне 14 или C587Y на экзоне 15 приводят к симптомам MFS, связанным с глазами, в частности, к эктопии хрусталика. [21] Сами микрофибриллы могут поддерживать гемодинамическую нагрузку в кровеносных системах беспозвоночных и низших позвоночных. [21] Эластин и развитие системы ECM, интегрированной с окружающими VSMC, необходимы для правильного функционирования высших позвоночных. [21] Фибриллин-1 не важен для стабилизации эластичной единицы, но вместо этого необходим для сборки микрофибрилл. Повышение регуляции активина А работает совместно с сигнальными молекулами Fibrillin-1 и TGF-β, вызывая фибропролиферативный ответ. [21] Индукция CYR61 также поддерживает адгезию клеток и регулирует ремоделирование матрикса, а также имеет основополагающее значение для формирования крупных сосудов и их целостности. [21]
Распространенные варианты в FBN1 могут также оказывать влияние на ген и человеческие фенотипы. Например, распространенный вариант в перуанских популяциях (E1297G) может вызывать снижение роста на 2,2 см. [24]
Синдром Марфана (СМФ) — это аутосомно-доминантное заболевание, которое поражает соединительные ткани систем организма, таких как глаза, сердечно-сосудистая система, скелетная система, кожа, легочная система и твердая мозговая оболочка. СМФ поражает приблизительно 1 из 5000 человек. [25] СМФ — это нелегко диагностируемая патология, для которой используется система подсчета баллов, называемая таблицей нозологий Гента, а не тест на одну молекулу. [18] Для диагностики СМФ у лиц, не имеющих семейного анамнеза, необходимо соблюдение двух критериев. Во-первых, должны быть затронуты две различные основные системы органов, а во-вторых, должна быть вовлечена третья система органов. [26]
MFS имеет большой наследственный компонент, при этом 80% случаев являются наследственными. [9] Остальные 20% случаев MFS возникают из-за мутаций de novo (новые мутации зародышевой линии, не унаследованные ни от одного из родителей) и приводят к тому, что у человека фенотипически проявляются длинные и тонкие конечности и оконечности, искривленный позвоночник, обычно приводящий к грудному сколиозу , гипергибким суставам , воронкообразной грудной клетке (впалая грудная клетка) и отслоению сетчатки . [25] Мутации de Novo , приводящие к тяжелому MFS, имеют высокие ожидаемые показатели смертности среди новорожденных. [18] Классические симптомы MFS обычно становятся заметными в период полового созревания или позже в жизни; редко они развиваются на более ранних стадиях жизни. [18] Наиболее распространенным кожным проявлением MFS являются striae distensae, при которых полосы кожи окрашены в красный, фиолетовый, а затем белый цвет. [19] Эпидермис кожи тонкий и уплощенный, а верхний защитный слой кожи утолщен. [19] Это проявление гистологически характеризуется прямыми, тонкими коллагеновыми пучками, расположенными параллельно коже и эластичным волокнам. [19] Эластичные волокна плотнее в верхней части дермы, а под этой зоной наблюдается локальное отсутствие эластичных волокон. Между границами стрий и кожи иногда присутствуют скрученные, сломанные, ретикулярные эластичные волокна. [21] Эти симптомы ответственны за паутинный вид кожи у пациентов с MFS. [21]
Лечение MFS охватывает множество аспектов и включает рекомендации по образу жизни, физиотерапию, медикаментозное лечение и хирургическое вмешательство. [18] Лечение MFS включает консультирование по образу жизни для снижения и ограничения физической активности, эндопрофилактику, серийную визуализацию аорты, прием β-блокаторов для защиты аорты и профилактическую замену корня аорты. [18] Взрослым, страдающим MFS, рекомендуется снизить эмоциональный и физический стресс и перейти от высокоинтенсивных видов спорта, таких как боевые искусства, футбол, баскетбол и т. д., к изотоническим упражнениям с низкой ударной нагрузкой, таким как плавание, езда на велосипеде или бег трусцой, при которых частота пульса составляет приблизительно <110 ударов в минуту. [18] Дети также должны следовать аналогичным рекомендациям для обеспечения правильного лечения MFS. [18]
MFS вызван мутацией в гене FBN1 , расположенном на хромосоме 15q21.1, что приводит к деконструированной форме фибриллина-1. [5] Фибриллин-1 представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 350 кДа, содержащий 2871 аминокислоту и богатый цистином, который отвечает за объединение эластина в эластичные волокна соединительной ткани во внеклеточном матриксе (ECM). [27] [28] Хрупкость соединительной ткани обычно приводит к аневризме аорты из-за неспособности стенки выдерживать внутрипросветное давление. [29] Дефекты фибриллина-1 приводят к повышенным уровням TGF-β, которые напрямую коррелируют с MFS. [29]
Трансформирующий фактор роста бета (TGF-β) является паракринным регуляторным белком, ответственным за эмбриональную обработку, рост клеток, индукцию апоптоза и усиление выработки коллагена и ремоделирования ECM. [29] У человека, не пораженного MFS, белок TGF-β секретируется из клетки, чтобы стимулировать выработку PAI-1 и фосфорилирование Smad2. [21] Белок TGF-β связывается с латентным ассоциированным белком (LAP) на N-концевых свойствах и одним из трех латентных связывающих белков TGF-β (LTBP1, 3 или 4), образуя небольшой латентный комплекс (SLC). [30] Затем SLC связывается внеклеточно с латентным связывающим белком TGF-β (LTBP), образуя большой латентный комплекс (LLC), который включает активный цитокин. [16] LLC прикрепляется к микрофибриллам фибриллина-1 через LTBP, что позволяет сохранить неактивный TGF-β [6]. TGF-β может быть активирован только посредством ряда регулируемых механизмов, поддерживая правильное функционирование в эмбриональном развитии. [29] Мутации в фибриллине-1 вызывают повышенные уровни TGF-β в пространстве EC из-за того, что LLC не может прикрепиться к микрофибриллам, а латентные формы не производятся. [30] TGF-β образует комплекс со своими димерными рецепторами, чтобы инициировать каскад фосфорилирования. [31] Это фосфорилирование может вызвать такие нарушения, как аневризма аорты и пролапс клапанов. [25]
Клинические симптомы MFS, такие как расширение корня аорты, эмфизема легких, изменения атриовентрикулярного клапана и миопатия скелетных мышц, вызваны измененной активацией и сигнализацией TGF-β. [16] Специфические симптомы аорты тесно связаны с избыточной сигнализацией TGF-β в стенке корня аорты. [16] Антагонизм TGF-β посредством системного введения нейтрализующих антител TGF-β (NAb) предотвратил развитие патологий аорты, связанных с MDS, а именно изменения стенки аорты и прогрессирующее расширение аорты. [16] Антагонизм TGF-β также дополнительно уменьшил симптомы MFS, где он помог регенерации мышц, архитектуре и силе, легочной альвеолярной перегородке и морфологии митрального клапана. [16]
LLC, который не удаляется из ECM, более уязвим для активации протеазозависимым или независимым образом. [16] MMP2 и MMP9 являются избранными активаторами и лигандами TGF-β и обнаруживаются в более высоких уровнях в тканях пациентов, страдающих MFS. TGF-β в своей сложной и свободной форме может попадать в кровоток из-за мутировавшей секвестрации ECM и повышенной активации LLC. [16]
Лозартан — это блокатор рецепторов ангиотензина II типа 1 (AT1), который, как известно, препятствует передаче сигналов TGF-β посредством ингибирования экспрессии и активации TGF-β. [16] Лозартан может работать независимо или в сочетании с терапией β-блокаторами для снижения скорости изменения диаметра корня аорты при патологии MFS. [16]
Версия этой статьи 2018 года была обновлена внешним экспертом в рамках модели двойной публикации. Соответствующая академическая рецензируемая статья была опубликована в Gene и может быть процитирована как: Lynn Y Sakai, Douglas R Keene, Marjolijn Renard, Julie De Backer (17 июля 2016 г.). "FBN1: ген, вызывающий болезнь при синдроме Марфана и других генетических расстройствах". Gene . Gene Wiki Review Series. 591 (1): 279– 291. doi :10.1016/J.GENE.2016.07.033. ISSN 0378-1119. PMC 6639799 . PMID 27437668. Wikidata Q38903109. |