SNX8

Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . Пожалуйста, помогите улучшить ее, чтобы сделать ее понятной для неспециалистов , не удаляя технические детали. ( Октябрь 2019 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

SNX8 — сортировочный белок нексин, участвующий во внутриклеточном молекулярном трафике от ранних эндосом до транс-гольджи сети . Предполагается, что он действует как адаптерный белок в событиях, связанных, например, с иммунным ответом и регуляцией холестерина. Как белок семейства SNXs, SNX8 образован из 465 аминокислот и представляет собой домен BAR и домен PX , которые очень важны в отношении его функций. Кроме того, исследование SNX8 мотивировано его медицинской значимостью в отношении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, рак, пороки развития нервной системы, а также его ролью в борьбе с вирусными инфекциями.

SNX8 принадлежит к сортировочному семейству белков нексинов , которые в основном содержат два функциональных мембранных связывания, которые позволяют SNX играть разные роли в эндосомальной сортировке и транспортировке белков благодаря своей способности изгибать мембрану. ^[2] Начнем с того, что SNX-PX представляет собой отдельный домен связывания фосфоинозитида (PI). Преимущественное взаимодействие этого домена с мембранными липидами делает основной функцией SNX-PX нацеливание белков на фосфатидилинозитол-3-фосфат (PI(3)P) в эндосомы . С другой стороны, домен BAR (Bin/amphiphysin/Rvs) является ключевым регулятором опосредованной фосфоинозитидом, основанной на трубочках, эндосомальной сортировки. Соответственно, этот домен также димеризуется , чтобы распознавать, стабилизировать и вызывать изгиб мембраны. Белки SNX-BAR, содержащие оба домена, являются частью обогащенных фосфоинозитидом трубчатых микродоменов с высокой кривизной эндолизосомальной сети. ^[3]

Геном  млекопитающих содержит 12 генов, кодирующих белки SNX-BAR ( SNX1 , SNX2 , SNX4 , SNX9 , SNX18 , SNX32 и SNX33). Другие домены, такие как PDZ (белок постсинаптической плотности-95, discs-large, zona occludens-1), SH3 (Src homology 3) и RA (Ras-associated), участвуют в белок-белковых взаимодействиях.

Белок SNX8, хотя и очень похож на другие сортировочные нексины, представляет собой доменную структуру, которая больше всего напоминает SNX1 и SNX9 ; по этой причине, хотя его третичная структура остается неизвестной, теоретически он напоминает SNX9 , показанный в модели выше. В целом, белок SNX8 интегрирован одной уникальной пептидной цепью, которая имеет 465 аминокислот с молекулярной массой 52,569 Да. ^[2]

SNX8 содержит домен PX на своем N-конце , который расположен между аминокислотами 71 и 181. Домен гомологии с доменом PX дрожжей локализован между аминокислотами 75 и 178 в пределах этого же домена. Поскольку это домен связывания фосфоинозитида , важно выделить аминокислоты 109, 135 и 148 как остатки, напрямую связанные с фосфатидилинозитол- 3-фосфатом, поскольку они являются специфическими сайтами связывания, составляющими сайт связывания фосфоинозитида с охватом 40 аминокислот. ^{[2] [4]} Кроме того, он включает пару фосфорилируемых тирозинов в положениях 95 и 126, которые являются ключевыми в его функции в неканоническом сигнальном пути, опосредованном IKKβ и запускаемом IFNγ. ^[5] В целом, основная функция домена PX заключается в том, чтобы нацеливать SNX8 в основном на ранние эндосомы и другие мембраны, богатые фосфатидилинозитол -3-фосфатными фосфолипидами. ^[6]

SNX содержит домен BAR в своем C-конце , который расположен между аминокислотами 256 и 440. Его способность образовывать покрытия в мембранах, чтобы вызвать их кривизну, является ключевой в участии SNX8 в формировании трубчатых структур. Кроме того, C-конец SNX8 содержит треонин в позиции 452 и серин в позиции 456, которые могут проходить через посттрансляционные изменения, что вызывает его фосфорилирование , приводящее к фосфотреонину и фосфосерину. Поэтому их классифицируют как участки фосфорилирования. ^[6]

SNX8 имеет дрожжевой ортологический белок MVP1, кодируемый также гомологичным геном Mvp1p, который также играет роль посредника в транспортировке груза в вакуолярные и лизосомальные отсеки. По этой причине его исследование может привести к лучшему пониманию функций SNX8 в клетках человека. ^[7]

Считается, что SNX8 является адаптерным белком, участвующим в транспортном пути эндосома-Гольджи , участвуя в эндоцитозе и эндосомальной сортировке и сигнализации . Он подавляет ретроградный транспорт внутриклеточных белков из раннего эндосомального отсека в транс-сеть Гольджи ретромер-опосредованным образом. Таким образом, SNX8 локализуется в ранних эндосомах, поскольку его колокализация с компонентами ретромера, такими как SNX1 , SNX2 , Vps26 и Vps35, была продемонстрирована некоторыми исследованиями (а также с EEA1 ). ^[7] Более того, динамика эндосомальных структур с обогащенными SNX8 мембранными доменами регулируется противоположными моторными белками динеином-1, содержащими LIC1 и кинезин-1 , оба из которых обеспечивают опосредованное SNX8 перемещение груза через цитозоль , оказывая силы на эти структуры. ^[8] Изученные биологические функции SNX8, все из которых связаны с его ролью во внутриклеточном эндосомальном транспорте, более подробно описаны в следующих разделах.

SNX8 является ключевым компонентом в индукции транскрипции нисходящего эффекторного антивирусного гена в ответ на РНК-вирусы , поскольку он необходим для RLR -опосредованной активации промотора IFNβ, что приводит к защите хозяина дозозависимым образом. Он положительно регулирует агрегацию и активацию VISA , ключевого адаптерного белка, участвующего во врожденном иммунном ответе против этого типа инфекций; этот процесс имеет решающее значение для привлечения других сигнальных компонентов. Хотя стандартная локализация SNX8 включает цитоплазму и другие компартменты, такие как ER , промежуточный компартмент ER-Golgi , аппарат Гольджи или эндосомы , он частично локализуется в митохондриях . Кроме того, РНК-вирусные инфекции вызывают транслокацию SNX8 из цитозоля в митохондрии . На ранней стадии инфекции ассоциация SNX8 с VISA увеличивается выше конститутивных уровней (деградация VISA на более поздних стадиях приводит к снижению этого явления). Структурно, C-концевой трансмембранный домен VISA и как N-концевой домен PX , так и C-конец SNX8 необходимы для этой связи. Образование комплекса SNX8-VISA усиливает полимеризацию и агрегацию , подобные приону VISA . После активации VISA его накопление позволяет привлекать сигнальные компоненты , которые играют роль в активации противовирусного ответа, опосредованного RLR, такие как промежуточные продукты этого пути TBK1, IRF3, IκBα или ISRE. Совместная активация IRF3 с фактором транскрипции NF-κB через фосфорилирование приводит к индукции транскрипции промотора IFNβ . Примерами генов, чья экспрессия , вызванная вирусом РНК , стимулируется SNX8, являются IFNB1 , ISG56 и IL6 (при этом IL6 и IFNB1 связаны с секрецией цитокинов ). ^[9]

Кроме того, SNX8 также играет роль в активации промотора IFNβ, содержащем RIG-I , опосредованной доменом CARD и MDA5 , поскольку VISA работает как посредник для обоих сигнальных путей . Механизм привлечения SNX8 к VISA остается неясным, хотя были предложены два варианта: транслокация вирусной РНК-связанной RIG-I или MDA5 к VISA может привести к конформационному переключению, которое увеличит его сродство к SNX8, или РНК-вирус может вызвать посттрансляционные модификации одного из этих белков, что позволит транслокацию SNX8 к митохондриям для его взаимодействия с VISA . ^[9]

SNX8 является ключевым компонентом в индукции транскрипции нисходящего эффекторного противовирусного гена в ответ на ДНК-вирусы , поскольку он необходим для MITA -опосредованной активации промотора IFNβ дозозависимым образом. Он регулирует активацию MITA , центрального адаптерного белка в врожденном иммунном ответе на ДНК-вирусные инфекции, который активирует и запускает противовирусный ответ, позволяя ему связываться с фосфатилинозитол-3-киназой класса III VPS34, содержащей транслоконный аппарат, для формирования транслокационного комплекса MITA - Vps34 ; эта связь имеет решающее значение для транспорта MITA из ЭР в перинуклеарные микросомальные точечные структуры , которые индуцируются заражением вирусами, такими как HSV-1 , через Гольджи -опосредованный внутриклеточный трафик . Этот транспортный путь MITA имеет жизненно важное значение для начала иммунного ответа. Предполагается, что SNX8 играет роль в активации MITA через этот транспортный путь, модулируя его фосфорилирование по серину в положении 366 и привлекая фактор транскрипции IRF3, активация которого важна для активации транскрипции промотора IFNβ. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что MITA , SNX8 и VPS34 локализуются в цитоплазме , и что локализация SNX8 в ER , промежуточном отделении ER-Golgi , Golgi и эндосомах аналогична локализации MITA . Примерами генов, чья вызванная вирусом ДНК экспрессия стимулируется SNX8, являются IFNB1, ISG56 , CXCL10 и IL6 (поскольку IFNB1 и IL6 связаны с секрецией цитокинов ). ^[10]

SNX8 является компонентом IKKβ -опосредованного неканонического сигнального пути , запускаемого интерфероном гамма , который происходит параллельно с более известным IFNγ-индуцированным JAK-STAT1-опосредованным путем . В целом, он участвует в серии химических реакций и молекулярных взаимодействий, которые приводят к селективному продвижению определенного подмножества транскрипции генов- эффекторов ниже по течению , которые кодируют IFNγ-индуцированные ГТФазы семейства GBP , которые участвуют в защите хозяина от внутриклеточных патогенов , и секреторные белки семейства хемокинов, такие как CXCL9 , CXCL10 и CXCL11 , которые проявляют прямую антимикробную активность. Кроме того, SNX8 усиливает IFNγ -индуцированную активацию промотора IRF1 в зависимости от дозы. ^[5]

В частности, этапы этого пути, которые регулируются SNX8, следующие. Прием IFNγ активирует Janus kinase 1 , что приводит к стимуляции его ассоциации с Sxn8 выше стандартных конститутивных уровней. Связь между этими двумя белками в комплексе JAK1 -SNX8 позволяет JAK1 катализировать фосфорилирование тирозинов SNX8 в положениях 95 и 126. Это фосфорилирование активирует JAK1 -SNX, а SNX8 действует как адаптер или белок-каркас , позволяя рекрутировать ингибитор субъединицы бета киназы ядерного фактора каппа-B (IKKβ) к JAK1 в комплексе JAK1 -SNX8- IKKβ . Эта связь необходима для активации IKKβ посредством аутофосфорилирования по серину в положении 177 (поскольку SNX8 не обладает ферментативной активностью) и дальнейшей димеризации и олигомеризации . ^[5]

Белок SNX8 регулирует уровень холестерина как активатор SREBP (белки , связывающие регуляторные элементы стеролов), представляющие собой семейство факторов транскрипции , которые контролируют экспрессию ферментов , необходимых для синтеза и поглощения жирных кислот , эндогенного холестерина , триацилглицеридов и фосфолипидов ; это приводит к общей регуляции внутриклеточного липидного гомеостаза . Хотя точный механизм его действия остается неизвестным, данные свидетельствуют о том, что SNX8 вызывает изменения в распределении холестерина посредством регуляции транскрипционной активности SREBP путем модуляции событий внутриклеточного трафика , а не путем взаимодействия с белками пути SREBP , такими как INSIG или белок, активирующий расщепление SREBP (SCAP). Например, неясно, принимает ли SNX8 непосредственное участие в транспортировке компонентов пути SREBP или регулирует эндосомальную и лизосомальную компартментализацию посредством производства грузов холестерина. Последняя возможность подтверждается тем фактом, что способность изменять кривизну мембраны свойственна некоторым белкам семейства SNXs . ^[3]

Было замечено, что изменение уровня холестерина изменяет транскрипцию SNX8 : он остается неизменным в условиях умеренно высоких концентраций холестерина и испытывает снижение в условиях ограниченных уровней холестерина из-за действия статина мевинолина , полученного из грибов, снижающего уровень холестерина , и препарата U18666a, который способствует цитозольной кластеризации холестерина в эндосомальных и лизосомальных компартментах, действуя как ингибитор внутриклеточного транспорта холестерина. ^[11] С другой стороны, сверхэкспрессия SNX8 вызывает внутриклеточную кластеризацию холестерина в условиях высоких уровней клеточного холестерина и усугубляет аномальное распределение холестерина. Что касается пути SREBP , SNX8 не способен успешно снижать ингибирующее воздействие холестерина на транскрипцию, опосредованную SREBP, но он имеет важный эффект, который противодействует блокировке этого пути, запускаемой геном INSIG, индуцированным инсулином . ^[3]

Белок -предшественник амилоида (APP) последовательно транспортируется из ER после его синтеза в плазматическую мембрану через транс-сеть Гольджи ; во время этого трафика нейропротекторный растворимый фрагмент sAPPα вырабатывается как продукт расщепления APP α-секретазами . В последнее время APP , который достигает мембраны без разрыва, может быть интернализован в эндосомы для протеолитической обработки двумя параллельными путями: амилоидогенным путем через подкисленные поздние эндосомы и неамилоидогенным или антимилоидогенным ретроградным путем через аппарат Гольджи . Амилоидогенный путь приводит к обработке APP γ-секретазами и β-секретазами, такими как BACE1 , что приводит к образованию нейротоксичного пептида амилоида бета (Aβ), который накапливается во внеклеточных местах, образуя сенильные бляшки . ^[12]

SNX8 способствует неамилоидогенному транспорту из аппарата Гольджи в другие клеточные локации, что приводит к повышению уровня APP , стимулированному распределению по внешней поверхности клеточной мембраны , усиленной секреции sAPPα и снижению продукции Aβ (в частности, продукции Aβ40 и Aβ42). Кроме того, SNX8 улучшает стабильность APP , что отвечает за более длительную продолжительность жизни, не оказывая никакого влияния на его транскрипцию мРНК . Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что SNX8 в основном колокализуется с Rab5 в ранних эндосомах и частично с Rab4 в рециркулирующих эндосомах , с Rab7 в поздних эндосомах и с Giantin в аппарате Гольджи . ^[12]

Хотя эндосомальный компартмент состоит из везикулярных и трубчатых структур, было показано, что сортировка, включающая пути рециркуляции, в основном опосредована трубочками. Таким образом, построение трубчатых структур необходимо для активности SNX, содержащих BAR-домены (такие как SNX1 , SNX4 или SNX8) как фосфоинозитид -опосредованные эндосомальные сортировочные белки. Этот BAR-домен позволяет им собирать в зависимости от дозы спиральную оболочку со способностью обнаруживать, способствовать и стабилизировать кривизну эндосомальных везикулярных мембран в трубчатые профили во время так называемого процесса обнаружения инцидентности, особенно в областях, обогащенных фосфоинозитом , где они локализуются благодаря сродству домена PX к этим мембранным фосфолипидам . В частности, SNX8 колокализуется с Rab5 на ранних мембранах эндосом и в трубчатой ​​эндосомальной сети (TEN) вокруг эндосомальной вакуоли, которая является важным отсеком для успешной сортировки грузов. ^[6]

Также стоит упомянуть существующую связь формирования трубчатых структур и процессов мадурации от ранних эндосом до поздних эндосом , которая в основном характеризуется ретроградным движением от периферии клетки к околоядерному положению, закислением просвета ранних эндосом и переключением с Rab5 GTPase на Rab7 GTPase . Строительство этих трубочек, которое важно для опосредованной SNX сортировки эндосом, испытывает значительное ускорение во время этого переходного процесса; поэтому предполагается, что SNX8 может быть вовлечен в транспортировку эндогенного груза, требующего кислой среды. Кроме того, поскольку SNX8 взаимодействует с элементами ретромера , важно подчеркнуть роль обоих субкомплексов ретромера в скоординированных отношениях между созреванием эндосом и образованием трубчатых профилей из везикулярных структур. ^[6]

Нерастворимые накопления β-амилоидного пептида в областях мозга , связанных с памятью и познанием, являются определяющей характеристикой болезни Альцгеймера (БА) . ^[13] SNX8 играет нейропротекторную роль, связанную с БА : он усиливает неамилоидогенный путь APP и, следовательно, уменьшает бляшки и накопления отложений Aβ и подавляет когнитивные нарушения, вызванные БА . Некоторые исследования показали, что уровни SNX8 были резко ниже у пациентов с БА . Кроме того, было продемонстрировано, что сверхэкспрессия SNX8, опосредованная аденоассоциированным вирусом (AVV), снизила уровни Aβ и обратила когнитивные нарушения у мышей с БА . ^[12] Также важно упомянуть, что пара полиморфизмов (rs2286206 и rs10249052) в локусе гена SNX8 человека также была связана с поздним началом БА . ^[14]

Несколько исследований случаев, изучающих делеции в геномной области 7p22.3, где расположен ген SNX8, обнаружили, что он способствует проблемам нейроразвития со значительными нарушениями в двигательной, когнитивной и социально-эмоциональной областях, с пороками развития сердца и черепно-лицевых структур, с задержкой развития, интеллектуального и речевого развития, с легкой умственной отсталостью и с когнитивными нарушениями, связанными с аутизмом в некоторых случаях. ^{[15] [16] [17]} Эта идея подтверждается тем фактом, что перекрывающиеся удаленные области разных пациентов этих исследований содержали SNX8, что позволяет предположить, что это один из ответственных генов. ^[18]

SNX8 играет противовирусную роль против Listeria monocytogenes через неканонический сигнальный путь, запускаемый IFNγ и опосредованный IKKβ ; мышиные клетки, экспрессирующие SNX8 при этой инфекции, показали более высокую экспрессию и секрецию цитокинов IFNβ и IL6 в крови и более низкое присутствие бактерий в печени и селезенке , что привело к снижению летальности Listeria monocytogenes по сравнению с мышиными клетками, индуцированными отрицательно по SNX8. ^[5]

Кроме того, SNX8 играет противовирусную роль против ДНК-вирусов , таких как HSV-1 , посредством MITA -опосредованной активации промотора IFNβ; мышиные клетки, экспрессирующие SNX8 при этой инфекции, показали более высокую экспрессию и секрецию цитокинов IFNβ и IL6 в крови и сниженное присутствие церебральных вирусных титров , что привело к снижению летальности HSV-1 по сравнению с мышиными клетками, индуцированными отрицательно по SNX8. ^[10]

Наконец, SNX8 также играет противовирусную роль против РНК-вирусов, таких как SeV (вирус Сендай), посредством VISA-опосредованной активации промотора IFNβ; мышиные клетки, экспрессирующие SNX8 при этой инфекции, показали более высокую экспрессию и секрецию цитокинов IFNβ и IL6 в крови и сниженное наличие вирусных скоплений, что привело к снижению летальности SeV, по сравнению с мышиными клетками, индуцированными отрицательно по SNX8. ^[9]

Предполагается, что SNX8 участвует в развитии эмбриональной сердечной ткани, поскольку ген экспрессируется клетками в области сердца. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что активность SNX8 связана с сортином нексином L, белком того же семейства, кодируемым геном SNX21 , который играет роль в развитии эмбриональной печени. Делеции хромосомы 7p22, которые вызывают гаплонедостаточность SNX8 среди других генов (FTSJ2, NUDTI и MAD1L1 ), по-видимому, вызывают краниосиностоз , дисморфические черты и пороки развития сердца, охватывающие тетраду Фалло , один из наиболее распространенных цианотических врожденных пороков сердца. Тем не менее, данные свидетельствуют о существовании пациентов с делецией SNX8, у которых развитие сердечной ткани не претерпевает никаких изменений. Наконец, хотя для пороков развития сердца требуется гаплонедостаточность SNX8 , его удаления недостаточно, чтобы вызвать эти пороки развития. ^{[17] [19] [15]}

Роль SNX8 в регуляции уровня холестерина имеет важное значение, поскольку нарушение внутриклеточного метаболизма холестерина и его трафика является основной причиной многочисленных заболеваний человека. Например, некоторые исследования показывают, что делеции SNX8 могут вызывать сердечные пороки развития, поскольку его функция в регуляции нормального уровня холестерина будет полностью нарушена. ^{[21] [22] [3]}

Однонуклеотидные полиморфизмы ( SNP ) в гене SNX8 связаны с нейропатией из-за его роли в сортировке эндосомального содержимого. Нейропатическая боль — это хроническое изнурительное болевое состояние, вызванное поражением или дисфункцией нервной системы, которое обычно возникает после лечения рака головы и шеи . Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что другая активность SNX также была идентифицирована при других состояниях боли. ^{[23] [24]}

Некоторые мутации SNX8 связаны с определенными типами рака , особенно с раком желудка и эндометрия . Столбчатая диаграмма справа показывает долю образцов опухолей из 15 типов рака, которые имеют какие-либо изменяющие мутации в данном белке. ^[20] Более того, некоторые исследования, по-видимому, выявляют важную связь между различными типами рака и экспрессией SNX8; хотя большинство пациентов с колоректальным раком , раком желудка или яичек показали высокие уровни SNX8, почти любой пациент с раком простаты , эндометрия или карциноидом показал низкие или какие-либо концентрации SNX8. Обоснование этого дифференциального фенотипа синтеза SNX8 остается неясным. ^[25]