mDia1 (также известный как Dia1 , Drf1 для диафано -родственного формина-1 , Diaph1 , KIAA4062 , p140mDia , mKIAA4062 или D18Wsu154e ) является членом семейства белков, называемых форминами, и является эффектором Rho . Это мышиная версия прозрачного гомолога 1 дрозофилы. mDia1 локализуется в митотическом веретене и среднем теле клетки, [1] играет роль в формировании стрессовых волокон и филоподий, фагоцитозе, активации сывороточного фактора ответа, формировании спаек и может действовать как фактор транскрипции. [2] mDia1 ускоряет действие актина. зарождение и удлинение путем взаимодействия с зазубренными концами (быстрорастущими концами) актиновых филаментов . Ген, кодирующий mDia1, расположен на 18 хромосоме Mus musculus и назван Diap1 .
Прозрачный гомолог 1 белка | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||
Символ | mDia1 | |||||
Альт. символы | DRF1 | |||||
PDB | 1z2c | |||||
RefSeq | NP_031884.1 | |||||
UniProt | o08808 | |||||
|
mDia1 очень гомологичен Drosophila diaphanous, регулируя цитокинетическое кольцо во время цитокинеза. [3] Гомологи у других видов также известны, как человеческий DIAP1, почкующиеся дрожжи Bni1 или делящиеся дрожжи Cdc12p. [4]
У мышей ген был нокаутирован. [5]
Состав
Продукт гена Diap1 ( Diaph1 ) состоит из 1255 аминокислот, что дает молекулярную массу 139 343 дальтон. Полипептидную цепь mDia1 можно разделить на четыре белковых домена:
- GBD / FH3 ( Rho GTPase- связывающий домен / гомология формина 3) домен (длина 366 аминокислот): положения 75-440
- Домен FH1 (формин гомология 1) (длина 162 аминокислоты): положения 586-747
- Домен FH2 (формин гомология 2) (длина 403 аминокислоты): положения 752-1154
- DAD (прозрачный ауторегуляторный домен) (длина 29 аминокислот): положения 1177-1205
Были обнаружены три дополнительных домена:
- спиральная катушка (длиной 103 аминокислоты): позиции 460-562
- спиральная катушка (длина 153 аминокислоты): позиции 1027-1179
- Arg / Lys-богатый домен (длиной 4 аминокислоты): положения: 1196-1199 [3]
Активная область С-конца состоит из форминов гомологии 1 и 2 (FH1 и FH2) и ауторегуляторного домена Dia (DAD). Предполагается, что домен FH1 похож на веревку и содержит сайты связывания для комплексов профилин- актин. Соседний домен FH2 образует вместе с доменом FH2 второй молекулы mDia1 димер в форме пончика от головы к хвосту, который окружает зазубренный конец актиновой нити. Таким образом, домен FH2 может димеризоваться. [2]
N-конец состоит из Rho-GTPase- связывающего домена (GBD), который соединен с гомологией 3 (FH3) формина.
DAD может опосредовать аутоингибирование посредством взаимодействия с ингибирующим доменом Dia (DID), который является субдоменом домена GDB / FH3 (см. Раздел «Регулирование»).
Регулирование
Автоингибирование достигается за счет связывания C-концевого DAD с N-концевым DID. Это взаимодействие ингибирует способность FH2 нуклеировать сборку актина . [6] Rho-GTP связывается с доменом GDB и нарушает взаимодействие DAD-DID, тем самым способствуя сборке актина. Но для этого требуются высокие концентрации Rho-GTP, которые могут быть нефизиологичными. Следовательно, высвобождение mDia1 от аутоингибирования, по-видимому, требует неспецифических мембранно-ассоциированных факторов, которые взаимодействуют с Rho-GTP. [7]
Некоторые связывающие белки могут регулировать локализацию и активность mDia1: [2]
- ABI1: помогает локализовать mDia1 в ламеллиподиях, филоподиях и клеточных адгезиях
- CLIP 170: связывает домен FH2 и привлекает mDia1 к сайтам фагоцитоза.
- Gα12 / 13: помогает локализовать mDia1 на переднем крае мигрирующих клеток
- RhoA: необходим для локализации mDia1 на стыках и частично снимает аутоингибирование mDia
- RhoB: помогает локализовать mDia1 в эндосомах
Кроме того, белок каркаса ( IQGAP1 ), по-видимому, влияет на mDia1. IQGAP1 регулирует локализацию mDia1 на переднем крае клеток. Единственный протестированный короткий C-концевой фрагмент IQGAP1 (аминокислотные остатки от 1503 до 1657) не активировал активность полимеризации актина mDia1 in vitro . Однако экспрессия этого фрагмента в макрофагах снижает фагоцитоз. [8] Таким образом, остается открытым вопрос о том, влияет ли IQGAP1 на активность mDia1 напрямую, как это происходит с NWASP. [9] [10]
Механизм
Зарождение
В отличие от комплекса Arp 2/3 , формины инициируют образование неразветвленных актиновых филаментов. Домены FH2 не имеют структурного сходства с актином, но могут связывать мономеры актина с очень слабым сродством. [4] Димер FH2 зародыширует сборку филаментов за счет непосредственного взаимодействия и стабилизации промежуточных продуктов полимеризации актина (димеров и тримеров).
Удлинение
Димер формина остается постоянно связанным с плюсовым концом актиновой нити, несмотря на продолжающуюся полимеризацию. Один формин димера отделяется от зазубренного конца, чтобы сделать следующий шаг, в то время как второй формин димера остается связанным. Таким образом, димер формина процессивно добавляет мономеры актина к зазубренному концу и постоянно присутствуют на зазубренном конце актиновой нити (процессивное покрытие). [4] Домен FH1 рекрутирует мономеры актина посредством связывания профилина , но не способствует нуклеации. [2] Исследования продемонстрировали, что домены FH2 защищают быстро удлиняющиеся зазубренные концы филаментов от огромного молярного избытка белков, покрывающих актин. [11] [12] [13] Точные механизмы зарождения актиновых филаментов остаются областью активных исследований.
Скорость движения FH2 в то время как относительное удлинение на актиновых филаментов соответствует скорости актина субъединиц того, что может превышать 100 субъединиц в секунду.
Профилин как повсеместно встречающийся актин-связывающий белок связан с большинством мономеров актина в клетках. Взаимодействия между профилином-актином и доменом FH1 могут ускорять удлинение на концах с зазубринами, покрытых FH2. [2]
Функция
Формин гомологии белка mDia1 является Rho ГТФ эффектор белок, который , как представляется, повсеместно присутствует в эукариотических клетках и участвует в:
- Формирование стрессовых волокон
- Эндоцитоз
- Функции микротрубочек
Стрессовые волокна представляют собой актомиозиновые структуры, которые важны для установления клеточного напряжения и, следовательно, тяги для продвижения клетки вперед; последнее опосредуется клеточными адгезиями . Стрессовые волокна представляют собой пучки примерно из 20 актиновых нитей, связанных немышечным миозином II. Исследования in vitro показали, что mDia1 собирает стрессовые волокна ниже Rho . Анализ изображений живых клеток показал, что mDia1 действительно собирает стрессовые волокна, которые одним из своих концов соединяются с фокальными адгезиями , где происходит полимеризация актина. [14] Сборка стрессовых волокон в очаговых адгезиях с помощью mDia1, как было позже показано, способствует их росту и стабилизации, предполагая, что mDia1 оказывает влияние на взаимодействия клеток с окружающей их средой. [15]
Формины регулируют эндоцитоз . mDia 1 локализуется в эндосомах и регулирует образование фагоцитарных чашечек в макрофагах .
mDia1 (и mDia2), по-видимому, стабилизирует микротрубочки за счет уменьшения обмена субъединиц тубулина на их плюс-концах. Точный механизм еще полностью не изучен. Однако сродство форминов для актина намного выше , чем для микротрубочек. [2]
Катализируя полимеризацию актина и стабилизируя микротрубочки , mDia1 также играет важную роль в миграции клеток. [16]
Открытие
mDia1 был открыт как p140mDia1 Watanabe et al. [3] в 1997 г. как нижестоящий эффектор Rho . Библиотеку кДНК эмбриона мыши подвергали скринингу для идентификации RhoA-GTP-связывающего белка с использованием дрожжевой двугибридной системы. Кроме того, было показано, что p140mDia1 связывается с GTP-связанной формой RhoA только путем преципитации из лизатов клеток Swiss 3T3. Watanabe et al. м. также продемонстрировать взаимодействие p140mDia1 с профилином и совместную локализацию RhoA, p140mDia и профилина в оборках мембран подвижных клеток.
В последующем исследовании 1997 года Bione et al. [17] установили связь между человеческим ДИА и оогенезом с дефектом гена, ведущим к преждевременной недостаточности яичников .
Смотрите также
- DIAPH1
Рекомендации
- ^ Томинага Т, Sahai Е, Шарден Р, Р McCormick, Courtneidge С.А., Алберт А.С. (2000). «Диафонозно родственные fromins мосты передачи сигналов Rho GTP-азы и Src тирозинкиназы». Мол. Cell . 5 (1): 13–25. DOI : 10.1016 / S1097-2765 (00) 80399-8 . PMID 10678165 .
- ^ а б в г д е Чесароне MA, DuPage AG, Goode BL (2010). «Высвобождение форминов для ремоделирования актина и цитоскелета микротрубочек». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 11 (1): 62–74. DOI : 10.1038 / nrm2816 . PMID 19997130 . S2CID 8709316 .
- ^ а б в Ватанабе Н., Мадауле П., Рид Т., Ишизаки Т., Ватанабе Г., Какидзука А., Сайто И., Накао К., Джокуш Б.М., Нарумия С. (июнь 1997 г.). «p140mDia, гомолог Drosophila diaphanous у млекопитающих, является белком-мишенью для малой ГТФазы Rho и лигандом для профилина» . EMBO J . 16 (11): 3044–56. DOI : 10.1093 / emboj / 16.11.3044 . PMC 1169923 . PMID 9214622 .
- ^ а б в Гуд Б.Л., Эк MJ (2007). «Механизм и функция форминов в контроле сборки актина». Анну. Rev. Biochem . 76 : 593–627. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.75.103004.142647 . PMID 17373907 .
- ^ Ercan-Sencicek AG, Jambi S, Franjic D, Nishimura S, Li M, El-Fishawy P, Morgan TM, Sanders SJ, Bilguvar K, Suri M, Johnson MH, Gupta AR, Yuksel Z, Mane S, Grigorenko E, Picciotto М, Альбертс А.С., Гюнель М., Сестан Н., Государственный МВТ (2014). «Гомозиготная потеря DIAPH1 - новая причина микроцефалии у людей» . Европейский журнал генетики человека . 23 (2): 165–72. DOI : 10.1038 / ejhg.2014.82 . PMC 4297910 . PMID 24781755 .
- ^ Незами А.Г., Пой Ф., Эк MJ (февраль 2006 г.). «Структура автоингибирующего переключателя в формате mDia1» . Структура . 14 (2): 257–63. DOI : 10.1016 / j.str.2005.12.003 . PMID 16472745 .
- ^ Сет А., Отомо С., Розен М.К. (август 2006 г.). «Аутоингибирование регулирует клеточную локализацию и активность сборки актина диафано-родственных форминов FRLalpha и mDia1» . J. Cell Biol . 174 (5): 701–13. DOI : 10,1083 / jcb.200605006 . PMC 2064313 . PMID 16943183 .
- ^ Баарлинк С., Гросс Р. (сентябрь 2008 г.). «А ГПБ непокрытой: FHOD1 N - конец формин ' ». Структура . 16 (9): 1287–8. DOI : 10.1016 / j.str.2008.08.002 . PMID 18786389 .
- ^ Le Clainche C, Schlaepfer D, Ferrari A, Klingauf M, Grohmanova K, Veligodskiy A, Didry D, Le D, Egile C, Carlier MF, Kroschewski R (январь 2007 г.). «IQGAP1 стимулирует сборку актина через путь N-WASP-Arp2 / 3» . J. Biol. Chem . 282 (1): 426–35. DOI : 10.1074 / jbc.M607711200 . PMID 17085436 .
- ^ Брандт Д.Т., Марион С., Гриффитс Г., Ватанабе Т., Кайбути К., Гроссе Р. (июль 2007 г.). «Dia1 и IQGAP1 взаимодействуют при миграции клеток и образовании фагоцитарной чашки» . J. Cell Biol . 178 (2): 193–200. DOI : 10,1083 / jcb.200612071 . PMC 2064439 . PMID 17620407 .
- ^ Мозли Дж. Б., Сагот I, Мэннинг А. Л., Сюй Й., Эк MJ, Пеллман Д., Гуд Б. Л. (2004). «Консервативный механизм для Bni1- и mDia1-индуцированной сборки актина и двойной регуляции Bni1 с помощью Bud6 и профилина» . Мол. Биол. Cell . 15 (2): 896–907. DOI : 10,1091 / mbc.E03-08-0621 . PMC 329402 . PMID 14657240 .
- ^ Харрис ES, Ли Ф, Хиггс Х.Н. (2004). «Мышиный формин, FRLalpha, замедляет удлинение зазубренного конца актиновой нити, конкурирует с кэппирующим белком, ускоряет полимеризацию мономеров и разрывает нити» . J. Biol. Chem . 279 (19): 20076–20087. DOI : 10.1074 / jbc.M312718200 . PMID 14990563 .
- ^ Зигмонд С.Х., Евангелиста М., Бун С., Ян С., Дар А.С., Сичери Ф., Форки Дж., Принг М. (2003). «Герметичный колпачок из формина обеспечивает удлинение в присутствии плотно закрывающих белков». Curr. Биол . 13 (20): 1820–1823. DOI : 10.1016 / j.cub.2003.09.057 . PMID 14561409 . S2CID 18070615 .
- ^ Хотулайнен П., Лаппалайнен П. (2006). «Стрессовые волокна генерируются двумя различными механизмами сборки актина в подвижных клетках» . J. Cell Biol . 173 (3): 383–394. DOI : 10,1083 / jcb.200511093 . PMC 2063839 . PMID 16651381 .
- ^ Оукс, Патрик В .; Бекхэм, Ивонн; Стрикер, Джонатан; Гардель, Маргарет Л. (2012-02-06). «Напряжение требуется, но его недостаточно для созревания очаговой адгезии без шаблона стрессовых волокон» . Журнал клеточной биологии . 196 (3): 363–374. DOI : 10,1083 / jcb.201107042 . ISSN 1540-8140 . PMC 3275371 . PMID 22291038 .
- ^ Ямана Н., Аракава И., Нишино Т., Курокава К., Танджи М., Ито Р. Э., Монипенни Дж., Ишизаки Т., Бито Н., Нодзаки К., Хашимото Н., Мацуда М., Нарумия С. (2006). «Путь Rho-mDia1 регулирует полярность клеток и обмен фокальной адгезии в мигрирующих клетках посредством мобилизации Apc и c-Src» . Мол. Клетка. Биол . 26 (1): 6844–6858. DOI : 10.1128 / MCB.00283-06 . PMC 1592856 . PMID 16943426 .
- ^ Биона С., Сала С., Манзини С., Арриго Дж., Дзуффарди О, Банфи С., Борсани Дж., Жонво П., Филипп С., Зуккотти М., Баллабио А., Тониоло Д. (март 1998 г.). «Человеческий гомолог прозрачного гена Drosophila melanogaster нарушен у пациентки с преждевременной недостаточностью яичников: данные о сохранении функции в оогенезе и последствиях для бесплодия человека» . Являюсь. J. Hum. Genet . 62 (3): 533–41. DOI : 10.1086 / 301761 . PMC 1376955 . PMID 9497258 .
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с MDia1 на Викискладе?
- База данных белков