Рецептор экдизона является ядерным рецептором находится в членистоногих , где она контролирует развитие и вносит свой вклад в другие процессы , такие как воспроизводство . Рецептор представляет собой нековалентный гетеродимер двух белков , белка EcR и белка ультраспиракл (USP). Он связывается с экдистероидами и активируется ими . Рецепторы экдизона насекомых в настоящее время охарактеризованы лучше, чем рецепторы других членистоногих, и имитаторы экдистероидов коммерчески используются в качестве селективных инсектицидов для гусениц .
Белок рецептора экдизона | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||
Организм | ||||||
Символ | EcR | |||||
Альт. символы | EcRH, NR1H1 | |||||
Entrez | 35540 | |||||
PDB | 1R0O Другие конструкции | |||||
RefSeq (мРНК) | NM_165461 | |||||
RefSeq (Prot) | NP_724456 | |||||
UniProt | P34021 | |||||
Прочие данные | ||||||
Хромосома | 2R: 1.97 - 2.07 Мб | |||||
|
Протеин Ultraspiracle | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||
Организм | ||||||
Символ | USP | |||||
Альт. символы | Кf1, NR2B4 | |||||
Entrez | 31165 | |||||
PDB | 1HG4 Другие конструкции | |||||
RefSeq (мРНК) | NM_057433 | |||||
RefSeq (Prot) | NP_476781 | |||||
UniProt | P20153 | |||||
Прочие данные | ||||||
Хромосома | X: 1.93 - 1.94 Мб | |||||
|
Функция
Импульсы 20-гидроксиэкдизона происходят во время развития насекомых , после чего этот гормон связывается с рецептором экдизона , лиганд- активированным фактором транскрипции, обнаруженным в ядрах клеток насекомых . [3] Это , в свою очередь , приводит к активации многих других генов , о чем свидетельствует напуском из политенных хромосом в более чем сто сайтах. В конечном итоге каскад активации вызывает физиологические изменения, которые приводят к шелушению (линьке). Временная экспрессия рецептора экдизона в нервных стволовых клетках опосредует формирование временного паттерна и нейральное разнообразие. [4] [5]
Состав
Рецептор представляет собой нековалентный гетеродимер двух белков, белка EcR и белка ультраспиракл (USP). Эти белки рецептора ядерного гормона являются насекомые ортологи о млекопитающих farnesoid Х рецептор (FXR) и ретиноид Х - рецептор белок (RXR), соответственно. Основываясь на соображениях гомологии последовательностей , [6] некоторые исследователи резервируют термин USP для EcR партнера от чешуекрылых и двукрылых насекомых и используют RXR во всех других случаях.
EcR и USP разделяют мульти- домен архитектуры , общей для всех ядерных рецепторов гормонов, а именно к N-концевой транскрипционный домен активации (A / B домена), A ДНК - связывающий домен (домен С, высоко консервативны между рецепторами), в линкерной области ( D-область), лиганд-связывающий домен (E-домен, умеренно консервативный) и в некоторых случаях отдельное С-концевое удлинение (F-домен). [7] ДНК-связывающие домены EcR и USP распознают специфические короткие последовательности в ДНК и опосредуют связывание гетеродимера с этими элементами ответа на экдизон (ECRE) в промоторах генов, чувствительных к экдизону .
Карман, связывающий экдистероид, расположен в лиганд-связывающем домене субъединицы EcR , но EcR должен быть димеризован с помощью USP (или с RXR), чтобы произошло связывание лиганда с высоким сродством . В таких обстоятельствах связывание агонистического лиганда запускает конформационное изменение в С-концевой части лиганд-связывающего домена EcR, что приводит к транскрипционной активации генов под контролем ECRE. [8] В соответствующем домене USP также имеется карман для связывания лиганда. Его природный лиганд остается неопределенным, и, по-видимому, USP навсегда заблокированы в неактивной конформации . [9]
Рентгеновские кристаллические структуры были определены для нескольких гетеродимерных ДНК-связывающих доменов [10] и лиганд-связывающих доменов [1] [11] из рецепторов экдизона.
Коммерческие приложения
Рецепторы экдизона имеют две основные области применения:
- Генные переключатели - трансгены, контролируемые рецепторами экдизона, для контролируемой экспрессии генов в научных исследованиях , сельском хозяйстве и медицине . [12] Последняя категория включает потенциальное использование в генной терапии . [13]
- Инсектициды - разработка селективных регуляторов роста насекомых для использования в качестве экологически безопасных инсектицидов. Хотя соединения дибензоилгидразина не являются экдистероидами , многие из них являются агонистами рецепторов экдизона чешуекрылых и используются в качестве селективных для гусениц ларвицидов . [14] [15]
Рекомендации
- ^ a b PDB : 1R1K ; Биллас И.М., Ивема Т., Гарнье Дж. М., Митчлер А., Рошель Н., Морас Д. (ноябрь 2003 г.). «Структурная адаптивность в лиганд-связывающем кармане рецептора гормона экдизона». Природа . 426 (6962): 91–6. DOI : 10,1038 / природа02112 . PMID 14595375 .
- ^ Clayton GM, Peak-Chew SY, Evans RM, Schwabe JW (февраль 2001 г.). «Структура лиганд-связывающего домена ультраспиракл выявляет ядерный рецептор, заблокированный в неактивной конформации» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (4): 1549–54. DOI : 10.1073 / pnas.041611298 . PMC 29294 . PMID 11171988 .
- ^ Риддифорд Л. М., Шербас П., Трумэн Дж. В. (2000). «Рецепторы экдизона и их биологическое действие». Витам. Horm . Витамины и гормоны. 60 : 1–73. DOI : 10.1016 / S0083-6729 (00) 60016-X . ISBN 978-0-12-709860-9. PMID 11037621 .
- ^ Syed MH, Mark B, Doe CQ (апрель 2017 г.). «Стероидные гормоны, индуцирующие экспрессию временных генов в нейробластах мозга дрозофилы, создают нейрональное и глиальное разнообразие» . eLife . 6 : e26287. DOI : 10.7554 / eLife.26287 . PMC 5403213 . PMID 28394252 .
- ^ Генрих В.К. (2005). «Рецептор экдистероидов». В Gill SS, Gilbert LI, Iatrou K (ред.). Комплексная молекулярная наука о насекомых . Амстердам: Эльзевир. стр. 243 -285. ISBN 978-0-444-51516-2.
- ^ Хейворд, округ Колумбия, Бастиани М.Дж., Труман Д.В., Трумэн Д.В., Риддифорд Л.М., Болл Э.Е. (сентябрь 1999 г.). «Последовательность Locusta RXR, гомологичная Drosophila Ultraspiracle, и ее эволюционные последствия». Dev. Genes Evol . 209 (9): 564–71. DOI : 10.1007 / s004270050290 . PMID 10502114 .
- ^ Koelle MR, Talbot WS, Segraves WA, Bender MT, Cherbas P, Hogness DS (октябрь 1991 г.). «Ген EcR дрозофилы кодирует рецептор экдизона, новый член суперсемейства стероидных рецепторов». Cell . 67 (1): 59–77. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (91) 90572-G . PMID 1913820 .
- ^ Bourguet W, Germain P, Gronemeyer H (октябрь 2000 г.). «Ядерные рецепторы, связывающие лиганд-связывающие домены: трехмерные структуры, молекулярные взаимодействия и фармакологические последствия». Trends Pharmacol. Sci . 21 (10): 381–8. DOI : 10.1016 / S0165-6147 (00) 01548-0 . PMID 11050318 .
- ^ Clayton GM, Peak-Chew SY, Evans RM, Schwabe JW (февраль 2001 г.). «Структура лиганд-связывающего домена ультраспиракл выявляет ядерный рецептор, заблокированный в неактивной конформации» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 98 (4): 1549–54. DOI : 10.1073 / pnas.041611298 . PMC 29294 . PMID 11171988 .
- ^ Девараконда С., Харп Дж. М., Ким Й., Озихар А., Растинежад Ф. (ноябрь 2003 г.). «Структура ДНК-связывающего комплекса гетеродимерного рецептора экдизона» . EMBO J . 22 (21): 5827–40. DOI : 10,1093 / emboj / cdg569 . PMC 275426 . PMID 14592980 .
- ^ Кармайкл Дж. А., Лоуренс М. С., Грэм Л. Д., Пиллинг П. А., Эпа В. К., Нойс Л., Ловреч Г., Винклер Д. А., Павляк-Скшеч А., Итон Р. Э., Ханнан Г. Н., Хилл Р. Дж. (Июнь 2005 г.). «Рентгеновская структура лигандсвязывающего домена рецептора экдизона двукрылых: сравнение с лигандсвязывающим доменом рецептора чешуекрылого экдизона и последствия для дизайна инсектицида» . J. Biol. Chem . 280 (23): 22258–69. DOI : 10.1074 / jbc.M500661200 . PMID 15809296 .
- ^ Palli SR, Hormann RE, Schlattner U, Lezzi M (2005). «Рецепторы экдистероидов и их применение в сельском хозяйстве и медицине». Витам. Horm . Витамины и гормоны. 73 : 59–100. DOI : 10.1016 / S0083-6729 (05) 73003-X . ISBN 0-12-709873-9. PMID 16399408 .
- ^ Грэм Л.Д. (июнь 2002 г.). «Экдизон-контролируемая экспрессия трансгенов». Экспертное мнение Biol Ther . 2 (5): 525–35. DOI : 10.1517 / 14712598.2.5.525 . PMID 12079488 .
- ^ Дхадиалла Т.С., Карлсон Г.Р., Ле Д.П. (1998). «Новые инсектициды с активностью экдистероидных и ювенильных гормонов». Анну. Преподобный Энтомол . 43 : 545–69. DOI : 10.1146 / annurev.ento.43.1.545 . PMID 9444757 .
- ^ Дхадиалла Т.С., Ретнакаран А, Смагхе Г. (2005). «Инсектициды, нарушающие рост и развитие насекомых». В Сарджит С. Гилл, Гилберт, Лоуренс И., Костас Ятру (ред.). Комплексная молекулярная наука о насекомых . Амстердам: Эльзевир. стр. 55 -115. ISBN 0-444-51516-X.
Внешние ссылки
- PDB репрезентативные структуры лигандсвязывающих доменов рецептора экдизона:
- 1R1K , гетеродимер лиганд-связывающего домена Heliothis viresecens в комплексе с экдистероидом; 1R20 , тот же гетеродимер в комплексе с агонистом дибензоилгидразина.
- Мимический инсектицид и соответствующая нормативная информация (для Австралии).