Винкулин
Белок млекопитающих обнаружен у Homo sapiens
ВКЛ
Доступные структуры
ПДБПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыVCL , CMD1W, CMH15, HEL114, MV, Мвинкулин
Внешние идентификаторыОМИМ : 193065; МГИ : 98927; гомологен : 7594; Генные карты : VCL; OMA :VCL — ортологи
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Энтрез

7414

22330

Ансамбль

ENSG00000035403

ENSMUSG00000021823

UniProt

Р18206

Q64727

РефСек (мРНК)

NM_003373
NM_014000

NM_009502

RefSeq (белок)

NP_003364
NP_054706

NP_033528

Местоположение (UCSC)Хр 10: 74 – 74.12 МбХр 14: 20.98 – 21.08 Мб
Поиск в PubMed[3][4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человекаПросмотр/редактирование мыши
Винкулин — глобулярный белок, линейные размеры которого составляют приблизительно 115 x 85 x 65 ангстрем.

В клетках млекопитающих винкулин является мембранно-цитоскелетным белком в фокальных адгезионных бляшках, который участвует в связывании молекул адгезии интегрина с актиновым цитоскелетом . Винкулин является цитоскелетным белком, связанным с межклеточными и межклеточно-матриксными соединениями, где, как полагают, он функционирует как один из нескольких взаимодействующих белков, участвующих в закреплении F-актина на мембране.

Этот белок был открыт независимо Бенни Гейгером [5] и Кейтом Берриджем [6], его последовательность на 20–30 % схожа с α- катенином , который выполняет схожую функцию.

Связываясь попеременно с талином или α-актинином, форма винкулина и, как следствие, его связывающие свойства изменяются. Ген винкулина существует в виде единственной копии, и, по-видимому, нет близкого родственника, который мог бы взять на себя функции в его отсутствие. Его вариант сплайсинга метавинкулин (см. ниже) также нуждается в винкулине для гетеродимеризации и работы зависимым образом.

Структура

Винкулин — это цитоскелетный белок массой 117 кДа с 1066 аминокислотами . Белок содержит кислый N-концевой домен и основной C-концевой домен, разделенные богатым пролином средним сегментом. Винкулин состоит из глобулярного головного домена, который содержит сайты связывания для талина и α-актинина , а также сайт фосфорилирования тирозина, в то время как хвостовая область содержит сайты связывания для F-актина , паксиллина и липидов . [7]

По сути, есть 835 аминокислот N-концевой головки, которая разделена на четыре домена. Она связана с C-концевым хвостом с помощью линкерной области.

Недавнее открытие трехмерной структуры [ требуется ссылка ] проливает свет на то, как этот белок адаптирует свою форму для выполнения различных функций. Например, винкулин способен контролировать подвижность клетки, просто изменяя свою форму с активной на неактивную. В «неактивном» состоянии конформация винкулина характеризуется взаимодействием между его головным и хвостовым доменами. А при переходе в «активную» форму, например, когда талин запускает связывание, внутримолекулярное взаимодействие между хвостом и головой разрывается. Другими словами, когда сайты связывания талина (VBS) α-спиралей связываются со спиральной структурой пучка в головном домене винкулина, инициируется «конверсия спирального пучка», что приводит к реорганизации α-спиралей (α1- α-4), что приводит к совершенно новой пятиспиральной структуре пучка. Эта функция распространяется также на раковые клетки, регулируя их перемещение и распространение рака в других частях тела.

Механизм и функция

Распространение и перемещение клеток происходит посредством процесса связывания интегриновых рецепторов клеточной поверхности с молекулами адгезии внеклеточного матрикса . Винкулин связан с фокальной адгезией и адгезионными соединениями , что приводит к значительной динамике белков [ необходима ссылка ] . Это комплексы, которые зарождают актиновые филаменты и сшивающие агенты между внешней средой, плазматической мембраной и актиновым цитоскелетом. [8] Комплекс в фокальных адгезиях состоит из нескольких белков, таких как винкулин, α-актинин, паксиллин и талин, на внутриклеточной поверхности плазматической мембраны.

В более конкретных терминах, аминоконец винкулина связывается с талином, который, в свою очередь, связывается с β-интегринами, а карбоксильный конец связывается с актином, фосфолипидами и гомодимерами, образующими паксиллин. Связывание винкулина с талином и актином регулируется полифосфоинозитидами и ингибируется кислыми фосфолипидами. Затем комплекс служит для закрепления актиновых филаментов на мембране и, таким образом, помогает усилить силу на талин в пределах фокальных спаек. [9]

Потеря винкулина влияет на различные функции клеток; она нарушает формирование комплекса и предотвращает адгезию и распространение клеток. Отсутствие белка демонстрирует снижение распространения клеток, сопровождающееся снижением образования стрессовых волокон, образованием меньшего количества очаговых спаек и ингибированием расширения ламеллоподий. [7] Было обнаружено, что клетки с дефицитом винкулина имеют конусы роста, которые продвигаются медленнее, а также филоподии и ламеллоподии, которые менее стабильны, чем у дикого типа. На основании исследований [ необходима цитата ] было постулировано, что отсутствие винкулина может снижать адгезию клеток, ингибируя сборку очаговой адгезии и предотвращая полимеризацию актина. С другой стороны, избыточная экспрессия винкулина может восстанавливать адгезию и распространение, способствуя привлечению цитоскелетных белков в комплекс очаговой адгезии в месте связывания интегрина. [9] Способность винкулина взаимодействовать с интегринами цитоскелета в фокальной адгезии, по-видимому, имеет решающее значение для контроля механики цитоскелета, распространения клеток и формирования ламеллиподий. Таким образом, винкулин, по-видимому, играет ключевую роль в контроле формы, основываясь на его способности модулировать структуру и функцию фокальной адгезии. [10]

Активация

Винкулин находится в равновесии между активным и неактивным состоянием. [11] Активное состояние запускается при связывании с его назначенным партнером. Эти изменения происходят, когда винкулин взаимодействует с фокальными точками адгезии , с которыми он связывается. Когда винкулин находится в своей неактивной форме, белок сохраняется назначенным в цитоплазму в отличие от фокальных точек адгезии, связанных из активного состояния. Молекула талин считается основным инициатором активации винкулина из-за ее присутствия в фокальных комплексах. Комбинаторная модель винкулина утверждает, что либо α-актинин , либо талин могут активировать винкулин либо в одиночку, либо с помощью PIP2 или актина . Эта активация происходит путем разделения связи голова-хвост внутри неактивного винкулина. [11]

Место привязки

Семейство белков
ВБС
головка человеческого винкулина (1-258) в комплексе с участком связывания винкулина талина 3 (остатки 1944-1969)
Идентификаторы
СимволВБС
ПфамПФ08913
ИнтерПроIPR015009
Доступные структуры белков:
Пфам  структуры / ECOD  
ПДБRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumрезюме структуры

Сайты связывания винкулина преимущественно находятся в талине и подобных талину молекулах, что позволяет связывать винкулин с талином, стабилизируя опосредованные интегрином клеточно-матриксные соединения. Талин, в свою очередь, связывает интегрины с актиновым цитоскелетом . Консенсусная последовательность для сайтов связывания винкулина — LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, с предсказанием вторичной структуры из четырех амфипатических спиралей . Гидрофобные остатки , которые определяют VBS, сами по себе «замаскированы» и скрыты в ядре серии спиральных пучков, которые составляют стержень талина. [12]

Варианты сращивания

Гладкие мышцы и скелетные мышцы (и, вероятно, в меньшей степени в сердечной мышце ) в их хорошо дифференцированном (сократительном) состоянии ко-экспрессируют (вместе с винкулином) вариант сплайсинга, несущий дополнительный экзон в 3'-кодирующей области, таким образом кодируя более длинную изоформу мета-винкулина (мета VCL) с молекулярной массой ~150 кДа — белка, существование которого известно с 1980-х годов. [13] Трансляция дополнительного экзона вызывает вставку из 68-79 аминокислот, богатую кислотой, между спиралями I и II в пределах С-концевого хвостового домена. Мутации в пределах области вставки коррелируют с наследственной идиопатической дилатационной кардиомиопатией . [14]

Длина вставки в метавинкулине составляет 68 АК у млекопитающих и 79 у лягушки. [15] Сравнили последовательности метавинкулина свиньи, человека, курицы и лягушки и обнаружили, что вставка является двудольной: первая часть вариабельна, а вторая высококонсервативна. Обе изоформы винкулина локализуются в мышечных адгезивных структурах, таких как плотные бляшки в гладких мышцах , вставочные диски в кардиомиоцитах и ​​костамеры в скелетных мышцах . [16] Хвостовой домен метавинкулина имеет более низкое сродство к головке по сравнению с хвостом винкулина. В случае метавинкулина разворачивание С-концевой гидрофобной шпильковой петли хвостового домена нарушается отрицательными зарядами вставки из 68 аминокислот, поэтому для полной активации молекулы метавинкулина требуется фосфолипид-активированная регулярная изоформа винкулина.

Взаимодействия

Было показано, что винкулин взаимодействует с:

В случаях избыточного бактериального роста в тонком кишечнике, проявляющихся симптомами СРК , было выявлено, что антитела к CdtB влияют на функцию винкулина, которая необходима для моторики кишечника. [23]

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000035403 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000021823 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Гейгер Б. (сентябрь 1979 г.). «Белок 130К из куриного желудка: его локализация на концах пучков микрофиламентов в культивируемых куриных клетках». Cell . 18 (1): 193– 205. doi :10.1016/0092-8674(79)90368-4. PMID  574428. S2CID  33153559.
  6. ^ Burridge K, Feramisco JR (март 1980). «Микроинъекция и локализация белка 130K в живых фибробластах: связь с актином и фибронектином». Cell . 19 (3): 587– 95. doi :10.1016/s0092-8674(80)80035-3. PMID  6988083. S2CID  43087259.
  7. ^ ab Goldmann WH, Ingber DE (январь 2002). «Интактный белок винкулин необходим для контроля формы клетки, механики клетки и образования ламеллиподий, зависящего от rac». Biochemical and Biophysical Research Communications . 290 (2): 749– 55. doi :10.1006/bbrc.2001.6243. PMID  11785963.
  8. ^ Xu W, Baribault H, Adamson ED (январь 1998). «Нокаут винкулина приводит к дефектам сердца и мозга во время эмбрионального развития». Development . 125 (2): 327– 37. doi :10.1242/dev.125.2.327. PMID  9486805.
  9. ^ ab Ezzell RM, Goldmann WH, Wang N, Parashurama N, Parasharama N, Ingber DE (февраль 1997 г.). «Винкулин способствует распространению клеток путем механического связывания интегринов с цитоскелетом». Experimental Cell Research . 231 (1): 14– 26. doi :10.1006/excr.1996.3451. PMID  9056408.
  10. ^ Callaway DJ, Nicholl ID, Shi B, Reyes G, Farago B, Bu Z (2024). «Наномасштабная динамика комплекса кадгерин-катенин, связанного с винкулином, выявленная с помощью нейтронной спиновой эхо-спектроскопии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 129 (39). doi : 10.1073/pnas.2408459121 . PMC 11441495. PMID  39298480 . 
  11. ^ ab Borgon RA, Vonrhein C, Bricogne G, Bois PR, Izard T (июль 2004 г.). "Кристаллическая структура человеческого винкулина". Structure . 12 (7): 1189– 97. doi : 10.1016/j.str.2004.05.009 . PMID  15242595.
  12. ^ Gingras AR, Vogel KP, Steinhoff HJ, Ziegler WH, Patel B, Emsley J, Critchley DR, Roberts GC, Barsukov IL (февраль 2006 г.). "Структурная и динамическая характеристика сайта связывания винкулина в талиновом стержне". Биохимия . 45 (6): 1805–17 . doi :10.1021/bi052136l. PMID  16460027.
  13. ^ Feramisco JR, Smart JE, Burridge K, Helfman DM, Thomas GP (сентябрь 1982 г.). «Сосуществование винкулина и винкулин-подобного белка с более высокой молекулярной массой в гладких мышцах». Журнал биологической химии . 257 (18): 11024– 31. doi : 10.1016/S0021-9258(18)33927-9 . PMID  6809764.
  14. ^ Witt S, Zieseniss A, Fock U, Jockusch BM, Illenberger S (июль 2004 г.). «Сравнительный биохимический анализ предполагает, что винкулин и метавинкулин взаимодействуют в местах мышечной адгезии». Журнал биологической химии . 279 (30): 31533– 43. doi : 10.1074/jbc.M314245200 . PMID  15159399.
  15. ^ Strasser P, Gimona M, Herzog M, Geiger B, Small JV (февраль 1993 г.). «Вариабельные и константные области в C-конце винкулина и метавинкулина. Клонирование и экспрессия фрагментов в E. coli». FEBS Letters . 317 (3): 189– 94. doi : 10.1016/0014-5793(93)81274-4 . PMID  8425604. S2CID  39567003.
  16. ^ Белкин AM, Орнатский OI, Глухова MA, Котелянский VE (август 1988). "Иммунологизация мета-винкулина в гладких и сердечных мышцах человека". The Journal of Cell Biology . 107 (2): 545– 53. doi :10.1083/jcb.107.2.545. PMC 2115213 . PMID  3138246. 
  17. ^ Hazan RB, Kang L, Roe S, Borgen PI, Rimm DL (декабрь 1997 г.). «Винкулин связан с комплексом адгезии E-кадгерина». Журнал биологической химии . 272 ​​(51): 32448– 53. doi : 10.1074/jbc.272.51.32448 . PMID  9405455.
  18. ^ Хазан РБ, Нортон Л (апрель 1998). «Рецептор эпидермального фактора роста модулирует взаимодействие E-кадгерина с актиновым цитоскелетом». Журнал биологической химии . 273 (15): 9078– 84. doi : 10.1074/jbc.273.15.9078 . PMID  9535896.
  19. ^ Turner CE, Brown MC, Perrotta JA, Riedy MC, Nikolopoulos SN, McDonald AR, Bagrodia S, Thomas S, Leventhal PS (май 1999). "Мотив Paxillin LD4 связывает PAK и PIX через новый 95-кДа анкириновый повтор, белок ARF-GAP: роль в ремоделировании цитоскелета". The Journal of Cell Biology . 145 (4): 851– 63. doi :10.1083/jcb.145.4.851. PMC 2133183 . PMID  10330411. 
  20. ^ Mazaki Y, Hashimoto S, Sabe H (март 1997). «Моноцитарные клетки и раковые клетки экспрессируют новые изоформы паксиллина с различными свойствами связывания с белками фокальной адгезии». Журнал биологической химии . 272 ​​(11): 7437– 44. doi : 10.1074/jbc.272.11.7437 . PMID  9054445.
  21. ^ Brown MC, Perrotta JA, Turner CE (ноябрь 1996 г.). «Идентификация LIM3 как основного детерминанта локализации фокальной адгезии паксиллина и характеристика нового мотива на связывании киназы винкулина и фокальной адгезии паксилина». Журнал клеточной биологии . 135 (4): 1109– 23. doi :10.1083/jcb.135.4.1109. PMC 2133378. PMID  8922390 . 
  22. ^ Mandai K, Nakanishi H, Satoh A, Takahashi K, Satoh K, Nishioka H, ​​Mizoguchi A, Takai Y (март 1999). "Ponsin/SH3P12: l-afadin- и винкулин-связывающий белок, локализованный в межклеточных и межклеточно-матриксных адгезионных соединениях". The Journal of Cell Biology . 144 (5): 1001– 17. doi :10.1083/jcb.144.5.1001. PMC 2148189 . PMID  10085297. 
  23. ^ Pimentel M, Morales W, Pokkunuri V, Brikos C, Kim SM, Kim SE, Triantafyllou K, Weitsman S, Marsh Z, Marsh E, Chua KS, Srinivasan S, Barlow GM, Chang C (май 2015 г.). «Аутоиммунитет связывает винкулин с патофизиологией хронических функциональных изменений кишечника после заражения Campylobacter jejuni в модели крысы». Пищеварительные заболевания и науки . 60 (5): 1195– 205. doi :10.1007/s10620-014-3435-5. PMID  25424202. S2CID  22408999.

Дальнейшее чтение

  • Critchley DR (ноябрь 2004 г.). «Цитоскелетные белки талин и винкулин в адгезии, опосредованной интегрином». Труды биохимического общества . 32 (ч. 5): 831– 6. doi :10.1042/BST0320831. PMID  15494027.
  • Koteliansky VE, Ogryzko EP, Liquidkova NI, Weller PA, Critchley DR, Vancompernolle K, Vandekerckhove J, Strasser P, Way M, Gimona M (март 1992). "Дополнительный экзон в гене человеческого винкулина специфически кодирует пептид, специфичный для мета-винкулина. Межвидовое сравнение выявляет вариабельные и консервативные мотивы в вставке мета-винкулина". European Journal of Biochemistry . 204 (2): 767– 72. doi : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb16692.x . PMID  1339348.
  • Mulligan LM, Gardner E, Telenius H, Ponder BA (август 1992 г.). «Дополнительные физические и генетические методы картирования гена винкулина (VCL) на хромосоме 10q». Genomics . 13 (4): 1347– 9. doi :10.1016/0888-7543(92)90066-2. PMID  1505973.
  • Weller PA, Ogryzko EP, Corben EB, Liquidkova NI, Patel B, Price GJ, Spurr NK, Koteliansky VE, Critchley DR (август 1990). "Полная последовательность человеческого винкулина и отнесение гена к хромосоме 10". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 87 (15): 5667– 71. doi : 10.1073/pnas.87.15.5667 . PMC  54388. PMID  2116004 .
  • Turner CE, Burridge K (июнь 1989). «Обнаружение метавинкулина в тромбоцитах человека с использованием модифицированного анализа наложения талина». European Journal of Cell Biology . 49 (1): 202– 6. PMID  2503380.
  • Turner CE, Miller JT (июнь 1994 г.). «Первичная последовательность паксиллина содержит предполагаемые мотивы связывания доменов SH2 и SH3 и множественные домены LIM: идентификация винкулина и области связывания pp125Fak». Journal of Cell Science . 107 ( Pt 6) (6): 1583– 91. doi :10.1242/jcs.107.6.1583. PMID  7525621.
  • Salgia R, Li JL, Lo SH, Brunkhorst B, Kansas GS, Sobhany ES, Sun Y, Pisick E, Hallek M, Ernst T (март 1995 г.). «Молекулярное клонирование человеческого паксиллина, фокального адгезионного белка, фосфорилируемого P210BCR/ABL». Журнал биологической химии . 270 (10): 5039– 47. doi : 10.1074/jbc.270.10.5039 . PMID  7534286.
  • Adams MD, Kerlavage AR, Fleischmann RD, Fuldner RA, Bult CJ, Lee NH, Kirkness EF, Weinstock KG, Gocayne JD, White O (сентябрь 1995 г.). «Первоначальная оценка разнообразия генов человека и моделей экспрессии на основе 83 миллионов нуклеотидов последовательности кДНК» (PDF) . Nature . 377 (6547 Suppl): 3– 174. PMID  7566098.
  • Hagmann J (апрель 1993 г.). «Формирование паттерна и левосторонность цитоскелета тромбоцитов человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 90 (8): 3280– 3. doi : 10.1073/pnas.90.8.3280 . PMC  46283. PMID  7682697 .
  • Джонсон РП, Крейг СВ (январь 1995 г.). «Сайт связывания F-актина, замаскированный внутримолекулярной ассоциацией доменов головы и хвоста винкулина». Nature . 373 (6511): 261– 4. doi :10.1038/373261a0. PMID  7816144. S2CID  4369795.
  • Hirsch MS, Law LY, Trinkaus-Randall V, Svoboda KK (1995). "Внутриклеточное распределение винкулина и альфа-2-интегрина в эпителиальных клетках и хондроцитах". Сканирование . 16 (5): 275–84 . doi : 10.1002/sca.4950160306 . PMID  7994488.
  • Фауссер Дж.Л., Унгевикелл Э., Рух Дж.В., Лесот Х. (октябрь 1993 г.). «Взаимодействие винкулина с тяжелой цепью клатрина». Журнал биохимии . 114 (4): 498–503 . doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a124206. ПМИД  8276759.
  • Моисеева Е.П., Веллер ПА, Жидкова НИ, Корбен Е.Б., Патель Б., Ясинская И., Котелянский В.Е., Кричли Д.Р. (февраль 1993 г.). «Организация гена человека, кодирующего цитоскелетный белок винкулин, и последовательность промотора винкулина». Журнал биологической химии . 268 (6): 4318– 25. doi : 10.1016/S0021-9258(18)53612-7 . PMID  8440716.
  • Yoshida M, Westlin WF, Wang N, Ingber DE, Rosenzweig A, Resnick N, Gimbrone MA (апрель 1996 г.). «Адгезия лейкоцитов к эндотелию сосудов индуцирует связывание E-селектина с актиновым цитоскелетом». Журнал клеточной биологии . 133 (2): 445–55 . doi :10.1083/jcb.133.2.445. PMC  2120789. PMID  8609175.
  • Scott GA, Liang H, Cassidy LL (август 1995). «Регуляция развития экспрессии фокального контактного белка в меланоцитах человека». Pigment Cell Research . 8 (4): 221– 8. doi :10.1111/j.1600-0749.1995.tb00667.x. PMID  8610074.
  • Deroanne CF, Colige AC, Nusgens BV, Lapiere CM (май 1996 г.). «Модуляция экспрессии и сборки винкулина во время ангиогенеза, вызванного фибриллярным коллагеном in vitro, и его обратимость». Experimental Cell Research . 224 (2): 215–23 . doi :10.1006/excr.1996.0131. PMID  8612698.
  • Maeda M, Holder E, Lowes B, Valent S, Bies RD (январь 1997 г.). «Дилятированная кардиомиопатия, связанная с дефицитом цитоскелетного белка метавинкулина». Circulation . 95 (1): 17– 20. doi :10.1161/01.cir.95.1.17. PMID  8994410.
  • Mazaki Y, Hashimoto S, Sabe H (март 1997). «Моноцитарные клетки и раковые клетки экспрессируют новые изоформы паксиллина с различными свойствами связывания с белками фокальной адгезии». Журнал биологической химии . 272 ​​(11): 7437– 44. doi : 10.1074/jbc.272.11.7437 . PMID  9054445.
  • Hazan RB, Kang L, Roe S, Borgen PI, Rimm DL (декабрь 1997 г.). «Винкулин связан с комплексом адгезии E-кадгерина». Журнал биологической химии . 272 ​​(51): 32448– 53. doi : 10.1074/jbc.272.51.32448 . PMID  9405455.
  • Hazan RB, Norton L (апрель 1998 г.). «Рецептор эпидермального фактора роста модулирует взаимодействие E-кадгерина с актиновым цитоскелетом». Журнал биологической химии . 273 (15): 9078– 84. doi : 10.1074/jbc.273.15.9078 . PMID  9535896.
  • Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P18206 (человеческий винкулин) в PDBe-KB .
  • Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : Q64727 (мышиный винкулин) в PDBe-KB .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Винкулин&oldid=1255766501"