Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о гене-супрессоре опухоли. Для малого GTP-связывающего белка ARF см. Фактор рибозилирования АДФ .

ингибитор циклин-зависимой киназы 2A (меланома, p16, ингибирует CDK4)
Идентификаторы
СимволCDKN2A
Альт. символыCDKN2, MLM
Ген NCBI1029
HGNC1787 г.
OMIM600160
RefSeqNM_058195
UniProtP42771
Прочие данные
LocusChr. 9 стр. 21
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

p14ARF (также называемый опухолевый супрессор ARF , АРФЫ , р14 ARF ) является lternate г eading й Рэйма белкового продукта CDKN2A локуса (то есть INK4a / ARF локус). [1] p14ARF индуцируется в ответ на повышенную митогенную стимуляцию, такую ​​как аберрантная передача сигналов роста от MYC и Ras (белка) . [2] Он накапливается в основном в ядрышке, где образует стабильные комплексы с NPM или Mdm2 . Эти взаимодействия позволяют p14ARF действовать как опухолевый супрессор.ингибируя биогенез рибосом или инициируя зависимую от р53 остановку клеточного цикла и апоптоз , соответственно. [3] p14ARF является атипичным белком с точки зрения его транскрипции, аминокислотного состава и его деградации: он транскрибируется в альтернативной рамке считывания другого белка, он является высокоосновным [1] и полиубихинируется N-конец . [4]

И p16INK4a, и p14ARF участвуют в регуляции клеточного цикла . p14ARF ингибирует MDM2 , тем самым способствуя р53 , который способствует р21 активации, который затем связывает и инактивирует определенные циклин - CDK комплексы, которые в противном случае будут способствовать транскрипции из генов , которые будут нести клетку через G 1 / S контрольной точки клеточного цикла. Потеря p14ARF из-за гомозиготной мутации в гене CDKN2A (INK4A) приведет к повышенным уровням в mdm2 и, следовательно, к потере p53 функция и контроль клеточного цикла.

Эквивалент у мышей - p19ARF.

Фон [ править ]

Транскрипт p14ARF был впервые идентифицирован у людей в 1995 году [5] [6], а его белковый продукт был подтвержден на мышах в том же году. [7] Его генный локус находится на коротком плече хромосомы 9 у человека и в соответствующем месте на хромосоме 4 у мышей. [1] Он расположен рядом с генами тандемных повторов INK4a и INK4b, которые представляют собой белки 16 кДа (p16 INK4a ) и 15 кДа ( p15 INK4b ) соответственно. Эти белки INK4 напрямую ингибируют циклин D-зависимые киназы CDK4 и CDK6 . Есть и другие гены INK4 на других хромосомах, однако они не связаны срак , и поэтому их функции вряд ли будут перекрываться. Важным циклин-зависимым субстратом является белок ретинобластомы Rb, который фосфорилируется в поздней фазе гэпа 1 ( фаза G1 ), обеспечивая выход G1. Белок Rb ограничивает пролиферацию клеток , блокируя активность факторов транскрипции E2F , которые активируют транскрипцию генов, необходимых для репликации ДНК . Когда Rb фосфорилируется циклин D и E-зависимыми киназами во время фазы G1 клеточного цикла, Rb не может блокировать E2F-зависимую транскрипцию, и клетка может переходить в фазу синтеза ДНК ( S-фаза ). [8]Следовательно, INK4a и INK4b служат супрессорами опухолей, ограничивая пролиферацию посредством ингибирования CDK, ответственных за фосфорилирование Rb . [7]

В дополнение к белку INK4a, неродственный белок, ARF, транскрибируется из альтернативной рамки считывания в локусе INK4a / ARF. [1] Каждая мРНК INK4a и p14ARF состоит из трех экзонов . У них общие экзоны 2 и 3, но есть два разных транскрипта экзона 1, α и β. Экзон 1β (E1β) вставлен между генами INK4a и INK4b. [1] Хотя экзон 1α (E1α) и E1β примерно одинаковы по содержанию и размеру, 5 'AUG ( стартовый кодон ) экзона 1β имеет свой собственный промотор и открывает альтернативную рамку считывания в экзоне 2, отсюда и название p14ARF (экзон 3 ARF не транслируется). Из-за этого INK4a и p14ARF имеют неродственную аминокислоту.последовательности, несмотря на перекрывающиеся кодирующие области, и имеют разные функции. Такое двойное использование кодирующих последовательностей обычно не наблюдается у млекопитающих, что делает p14ARF необычным белком. [1] Когда был обнаружен β-транскрипт ARF, считалось, что он, вероятно, не будет кодировать белок. [5] [6] В организме человека АРФ переводится в 14kDa, 132 аминокислота [[p14 ARF ]] белок, и у мышей, он переводится в 19kDa, 169 аминокислотных р19 Arf . [1] Сегмент белка E1β ARF мыши и человека идентичны на 45%, при этом общая идентичность ARF составляет 50% по сравнению с 72% идентичностью между сегментом E1α INK4a мыши и человека и 65% общей идентичности. [7]

Хотя белки INK4a и ARF структурно и функционально различаются, они оба участвуют в развитии клеточного цикла . Вместе их широкая ингибирующая роль может помочь противодействовать онкогенным сигналам. Как упоминалось выше, INK4a ингибирует пролиферацию, косвенно позволяя Rb оставаться связанным с факторами транскрипции E2F . ARF участвует в активации p53 , ингибируя Mdm2 (HDM2 у человека). [8] Mdm2 связывается с p53, подавляя его транскрипционную активность. Mdm2 также обладает активностью убиквитинлигазы E3 по отношению к p53 и способствует его экспорту из ядра клетки в цитоплазму.на деградацию. Противодействуя Mdm2, ARF разрешает транскрипционную активность p53, которая может привести к остановке клеточного цикла или апоптозу . Следовательно, потеря ARF или p53 дала бы клеткам преимущество в выживании. [1]

Функцию ARF в первую очередь приписывают его механизму Mdm2 / p53. Однако ARF также ингибирует пролиферацию в клетках, лишенных p53 или p53 и Mdm2. [9] В 2004 году было обнаружено, что одна из p53-независимых функций ARF включает его связывание с нуклеофозмином / B23 (NPM). [9] NPM представляет собой кислый рибосомный шаперон (белок), участвующий в прерибосомном процессинге и ядерном экспорте независимо от p53, и олигомеризуется с самим собой и p14 ARF . Почти половина p14 ARF находится в комплексах, содержащих NPM, с высокой молекулярной массой (от 2 до 5 МДа). Принудительная экспрессия ARF замедляет раннюю 47S / 45S рРНКпроцессинг предшественника и ингибирует расщепление 32S рРНК. Это предполагает, что p14 ARF может связываться с NPM, ингибируя процессинг рРНК. [9] ARF-нулевые клетки имеют увеличенную площадь ядрышка, повышенный биогенез рибосом и соответствующее увеличение синтеза белка . [10] Однако больший размер, возникающий в результате большего количества рибосом и белка, не связан с повышенной пролиферацией, и этот ARF-нулевой фенотип встречается даже при том, что нормальные базальные уровни Arf обычно низкие. Сбивание ARF с помощью миРНК до экзона1β приводит к увеличению количества транскриптов рРНК, процессингу рРНК и ядерному экспорту рибосом. Неограниченный биогенез рибосом, наблюдаемый, когда NPM не связан с ARF, не происходит, если NPM также отсутствует. Хотя считается, что индукция ARF в ответ на онкогенные сигналы имеет первостепенное значение, низкие уровни ARF, наблюдаемые в интерфазных клетках, также имеют значительный эффект с точки зрения сдерживания роста клеток. Следовательно, функция базального уровня ARF в комплексе NPM / ARF, по-видимому, заключается в мониторинге стационарного биогенеза и роста рибосом независимо от предотвращения пролиферации. [10]

Роль в болезни [ править ]

Очень часто рак связан с потерей функции INK4a, ARF, Rb или p53 . [11] Без INK4a Cdk4 / 6 может неправильно фосфорилировать Rb, что приводит к усилению E2F- зависимой транскрипции. Без ARF Mdm2 может ненадлежащим образом ингибировать p53, что приводит к увеличению выживаемости клеток.

Обнаружено, что локус INK4a / ARF удален или замалчивается во многих типах опухолей. Например, из 100 первичных карцином молочной железы примерно 41% имеют дефект p14 ARF . [12] В отдельном исследовании, 32% колоректальных аденом были обнаружены (не раковые опухоли) , чтобы иметь p14 ARF инактивации за счет гипер метилирования от промотора . Мышиные модели, лишенные p19 Arf , p53 и Mdm2, более склонны к развитию опухоли, чем мыши без Mdm2 и только p53. Это говорит о том, что p19 Arf также обладает Mdm2- и p53-независимыми эффектами. [13] Исследование этой идеи привело к недавнему открытию smARF. [14]

Было обнаружено, что гомозиготные делеции и другие мутации CDK2NA (ARF) связаны с глиобластомой . [15]

smARF [ править ]

До недавнего времени двумя известными эффектами ARF были ингибирование роста за счет взаимодействий NPM и индукция апоптоза за счет взаимодействий Mdm2 . Функция ARF, включающая р53- независимую смерть, теперь приписывается небольшой митохондриальной изоформе ARF, smARF. [14] В то время как полноразмерный ARF подавляет рост клеток за счет остановки клеточного цикла или апоптотической смерти типа I , smARF убивает клетки путем аутофагической смерти типа II. Как и ARF, экспрессия smARF увеличивается при наличии сигналов аберрантной пролиферации. Когда smARF сверхэкспрессируется, он локализуется в митохондриальном матриксе., повреждая мембранный потенциал и структуру митохондрий и приводя к гибели аутофагических клеток. [16]

Трансляция усеченного ARF, smARF, инициируется внутренним метионином (M45) транскрипта ARF в клетках человека и мыши. SmARF также обнаруживается у крыс, хотя внутренний метионин не присутствует в транскрипте крысы. Это говорит о том, что существует альтернативный механизм образования smARF, что подчеркивает важность этой изоформы . [14] Роль smARF отличается от ARF, поскольку он лишен сигнала ядерной локализации (NLS) и не может связываться с Mdm2 или NPM. [3] В некоторых типах клеток, однако, полноразмерный ARF также может локализоваться в митохондриях и вызывать гибель клеток типа II, предполагая, что помимо аутофагиибудучи голоданием или другой реакцией окружающей среды, он также может участвовать в реакции на активацию онкогена . [2]

Биохимия [ править ]

Экспрессия ARF регулируется онкогенными сигналами. Аберрантная митогенная стимуляция, такая как MYC или Ras (белок) , увеличит его экспрессию, как и амплификация мутированного p53 или Mdm2 , или потеря p53. [8] ARF также может быть индуцирован принудительной экспрессией E2F . Хотя экспрессия E2F увеличивается во время клеточного цикла , экспрессия ARF, вероятно, не происходит, потому что активация второго, неизвестного фактора транскрипции может быть необходима для предотвращения ответа ARF на временное увеличение E2F. [11] ARF негативно регулируется комплексами Rb-E2F [11]и усилением активации р53. [8] Аберрантные сигналы роста также увеличивают экспрессию smARF. [16]

ARF - это высокоосновной (pI> 12) и гидрофобный белок. [8] Его основная природа объясняется содержанием в нем аргинина; более 20% его аминокислот составляют аргинин, и он содержит мало лизина или совсем не содержит его. Из-за этих характеристик ARF, вероятно, будет неструктурированным, если он не привязан к другим целям. Сообщается, что он образует комплексы с более чем 25 белками, хотя значение каждого из этих взаимодействий неизвестно. [1] Одно из этих взаимодействий приводит к сумоилирующей активности, предполагая, что ARF может модифицировать белки, с которыми он связывается. Белок SUMO представляет собой небольшой убиквитин -как модификатор, который добавляется к lysly е-аминогруппами. В этом процессе задействованы три ферментакаскад, аналогичный тому, как происходит убиквитилирование . E1 - активирующий фермент, E2 - фермент конъюгации, E3 - лигаза. ARF ассоциируется с UBC9, единственным известным SUMO E2, что позволяет предположить, что ARF облегчает конъюгацию SUMO. Важность этой роли неизвестна, поскольку сумоилирование участвует в различных функциях, таких как транспорт белков, интерференция убиквитилирования и изменения экспрессии генов. [1]

Полураспада ОПН составляет около 6 часов, [4] , а период полураспада smARF менее чем за 1 час. [3] Обе изоформы разрушаются в протеасоме . [1] [4] ARF нацелен на протеасому за счет убиквитилирования по N-концу . [4] Белки обычно убихинируются по остаткам лизина . Человеческий [[p14 ARF ]], однако, не содержит лизинов, а мышиный p19 Arfсодержит только один лизин. Если лизин мыши заменяется аргинином, это не влияет на его деградацию, что позволяет предположить, что он также убихинируется на N-конце. Это добавляет уникальности белков ARF, потому что большинство эукариотических белков ацетилируются на N-конце , предотвращая убихинирование в этом месте. Предпоследние остатки влияют на эффективность ацетилирования, так как ацетилирование стимулируется кислотными остатками и ингибируется основными. N-концевые аминокислотные последовательности p19 Arf (Met-Gly-Arg) и p14 ARF(Met-Val-Arg) будет процессироваться метионинаминопептидазой, но не будет ацетилироваться, что позволит продолжить убихинирование. Последовательность smARF, однако, предсказывает, что инициирующий метионин не будет расщепляться метионинаминопептидазой и, вероятно, будет ацетилирован и, следовательно, расщепляется протеасомой без убихинирования. [1]

Полноразмерный ядрышковый ARF, по-видимому, стабилизируется NPM. Комплекс NPM-ARF не блокирует N-конец ARF, но, вероятно, защищает ARF от доступа со стороны механизма деградации. [4] митохондриальный матрикс белок р32 стабилизирует smARF. [16] Этот белок связывает различные клеточные и вирусные белки, но его точная функция неизвестна. Сброс p32 резко снижает уровень smARF за счет увеличения его оборота. На уровни p19 Arf не влияет нокдаун p32, поэтому p32 специфически стабилизирует smARF, возможно, защищая его от протеасомы или митохондриальных протеаз . [16]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l Sherr CJ (сентябрь 2006 г.). «Развод ARF и p53: неурегулированный случай». Nat. Преподобный Рак . 6 (9): 663–73. DOI : 10.1038 / nrc1954 . PMID  16915296 . S2CID  29465278 .
  2. ^ Б Abida WM, Gu W (январь 2008). «p53-зависимая и p53-независимая активация аутофагии с помощью ARF» . Cancer Res . 68 (2): 352–7. DOI : 10.1158 / 0008-5472.CAN-07-2069 . PMC 3737745 . PMID 18199527 .  
  3. ^ a b c Шерр CJ (май 2006 г.). «Аутофагия АРФ: краткий рассказ» . Мол. Cell . 22 (4): 436–7. DOI : 10.1016 / j.molcel.2006.05.005 . PMID 16713573 . 
  4. ^ a b c d e Kuo ML, den Besten W, Bertwistle D, Roussel MF, Sherr CJ (август 2004 г.). «N-концевое полиубиквитинирование и деградация супрессора опухоли Arf» . Genes Dev . 18 (15): 1862–74. DOI : 10,1101 / gad.1213904 . PMC 517406 . PMID 15289458 .  
  5. ^ a b Stone S, Jiang P, Dayananth P, et al. (Июль 1995 г.). «Сложная структура и регуляция локуса P16 (MTS1)» . Cancer Res . 55 (14): 2988–94. PMID 7606716 . 
  6. ^ а б Мао Л., Мерло А., Беди Г. и др. (Июль 1995 г.). « Стенограмма романа p16 INK4A » . Cancer Res . 55 (14): 2995–7. PMID 7541708 . 
  7. ^ a b c Quelle DE, Zindy F, Ashmun RA, Sherr CJ (декабрь 1995 г.). «Альтернативные рамки считывания гена-супрессора опухоли INK4a кодируют два неродственных белка, способных вызывать остановку клеточного цикла». Cell . 83 (6): 993–1000. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (95) 90214-7 . PMID 8521522 . S2CID 14839001 .  
  8. ^ а б в г е Шерр CJ (октябрь 2001 г.). «Сеть INK4a / ARF в подавлении опухолей». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 2 (10): 731–7. DOI : 10.1038 / 35096061 . PMID 11584300 . S2CID 26220426 .  
  9. ^ a b c Бертвистл Д., Сугимото М., Шерр С.Дж. (февраль 2004 г.). «Физические и функциональные взаимодействия белка супрессора опухоли Arf с нуклеофозмином / B23» . Мол. Клетка. Биол . 24 (3): 985–96. DOI : 10.1128 / MCB.24.3.985-996.2004 . PMC 321449 . PMID 14729947 .  
  10. ^ а б Апичелли А.Дж., Магги Л.Б., Хирбе А.С. и др. (Февраль 2008 г.). «Роль неопухолевого супрессора для базального p14ARF в поддержании ядерной структуры и функции» . Мол. Клетка. Биол . 28 (3): 1068–80. DOI : 10.1128 / MCB.00484-07 . PMC 2223401 . PMID 18070929 .  
  11. ^ a b c Lowe SW, Sherr CJ (февраль 2003 г.). «Подавление опухолей с помощью Ink4a-Arf: прогресс и загадки». Curr. Opin. Genet. Dev . 13 (1): 77–83. DOI : 10.1016 / S0959-437X (02) 00013-8 . PMID 12573439 . 
  12. ^ Yi У, Шепарда А, Kittrell Ж, Mulac-Jericevic В, Д Медина, Саид ТК (май 2004 г.). «p19ARF определяет баланс между нормальным уровнем пролиферации клеток и апоптозом во время развития молочной железы» . Мол. Биол. Cell . 15 (5): 2302–11. DOI : 10,1091 / mbc.E03-11-0785 . PMC 404024 . PMID 15105443 .  
  13. ^ Вебер Дж. Д., Джефферс Дж. Р., Рег Дж. Э. и др. (Сентябрь 2000 г.). «p53-независимые функции супрессора опухолей p19ARF» . Genes Dev . 14 (18): 2358–65. DOI : 10,1101 / gad.827300 . PMC 316930 . PMID 10995391 .  
  14. ^ а б в Риф S, Зальквар Э., Шифман О. и др. (Май 2006 г.). «Короткая митохондриальная форма p19 ARF вызывает аутофагию и независимую от каспаз гибель клеток» . Мол. Cell . 22 (4): 463–75. DOI : 10.1016 / j.molcel.2006.04.014 . PMID 16713577 . 
  15. ^ Исследование Атласа генома рака, Сеть (23 октября 2008 г.). «Комплексная геномная характеристика определяет гены и основные пути глиобластомы человека» . Природа . 455 (7216): 1061–8. Bibcode : 2008Natur.455.1061M . DOI : 10,1038 / природа07385 . PMC 2671642 . PMID 18772890 .  
  16. ^ a b c d Риф S, Шифман О., Орен М., Кимчи А. (октябрь 2007 г.). «Индуктор аутофагии smARF взаимодействует и стабилизируется митохондриальным белком p32» . Онкоген . 26 (46): 6677–83. DOI : 10.1038 / sj.onc.1210485 . PMID 17486078 . 

Чжан Ю., Ю. Сюн и У. Г. Ярбро. ARF способствует деградации MDM2 и стабилизирует p53: Делеция локуса ARF-INK4a нарушает как пути подавления опухоли Rb, так и p53. Cell 1998, 92 (6): 725-34.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бертвистл Д., Шерр С.Дж. (январь 2007 г.). «Регулирование опухолевого супрессора Arf у трансгенных мышей Emicro-Myc: продолжительное исследование Myc-индуцированного лимфомагенеза» . Кровь . 109 (2): 792–4. DOI : 10.1182 / кровь-2006-07-033985 . PMID  16968893 .
  • Codogno P (июнь 2006 г.). «Аутофагия и независимая от каспаз гибель клеток: в игру вступает p19ARF» . Dev. Cell . 10 (6): 688–9. DOI : 10.1016 / j.devcel.2006.05.003 . PMID  16740471 .
  • Эстеллер М., Тортола С., Тойота М. и др. (Январь 2000 г.). «Связанная с гиперметилированием инактивация p14 (ARF) не зависит от метилирования p16 (INK4a) и мутационного статуса p53» . Cancer Res . 60 (1): 129–33. PMID  10646864 .
  • Менендес С., Хан З., Кумбер Д.В. и др. (Май 2003 г.). «Олигомеризация опухолевого супрессора ARF человека и его ответ на окислительный стресс» . J. Biol. Chem . 278 (21): 18720–9. DOI : 10.1074 / jbc.M211007200 . PMID  12582152 .
  • Szklarczyk R, Heringa J, Pond SK, Nekrutenko A (июль 2007 г.). «Быстрая асимметричная эволюция локуса опухолевого супрессора INK4a / ARF с двойным кодированием противоречит его функции» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 104 (31): 12807–12. Bibcode : 2007PNAS..10412807S . DOI : 10.1073 / pnas.0703238104 . PMC  1937548 . PMID  17652172 .
  • Чжан И, Сюн Й (май 1999 г.). «Мутации в экзоне 2 ARF человека нарушают его ядрышковую локализацию и снижают его способность блокировать ядерный экспорт MDM2 и p53». Мол. Cell . 3 (5): 579–91. DOI : 10.1016 / S1097-2765 (00) 80351-2 . PMID  10360174 .
  • Tan, X; Анзик, SL; Хан, С.Г .; Уэда, Т; Камень, G; Digiovanna, JJ; Тамура, Д; Ваттендорф, Д; Буш, Д.; Брюэр, СС; Залевски, К; Бутман, JA; Гриффит, AJ; Мельцер, ПС; Kraemer, KH (2013). «Химерная негативная регуляция p14ARF и TBX1 посредством транслокации at (9; 22), связанной с меланомой, глухотой и дефицитом репарации ДНК» . Hum Mutat . 34 (9): 1250–9. DOI : 10.1002 / humu.22354 . PMC  3746749 . PMID  23661601 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Опухоль + супрессор + белок + p14ARF в Медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)