Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Pax-6 )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Соединенный коробок белок Pax-6 , также известный как аниридия типа II белок ( AN2 ) или oculorhombin , является белком , который в организме человека кодируется PAX6 геном . [4]

Функция [ править ]

У плодовых мух без гена PAX6 нет глаз

PAX6 является членом семейства генов Pax, которые отвечают за перенос генетической информации, которая будет кодировать белок Pax-6. Он действует как ген «главного контроля» для развития глаз и других органов чувств, определенных нервных и эпидермальных тканей, а также других гомологичных структур, обычно происходящих из эктодермальных тканей. [ необходима цитата ] Однако было признано, что для развития глаз необходим набор генов, и поэтому термин "главный управляющий" ген может быть неточным. [5] Pax-6 экспрессируется как фактор транскрипции, когда нервная эктодерма получает комбинацию слабого Sonic hedgehog (SHH).и сильные градиенты передачи сигналов TGF-Beta . Экспрессия сначала наблюдается в переднем мозге, заднем мозге, головной эктодерме и спинном мозге, а затем экспрессируется в среднем мозге. Этот фактор транскрипции наиболее известен своим использованием в межвидовой экспрессии эктопических глаз и имеет медицинское значение, поскольку гетерозиготные мутанты вызывают широкий спектр глазных дефектов, таких как аниридия у людей. [6]

Pax6 служит регулятором координации и формирования паттернов, необходимых для успешного прохождения дифференцировки и пролиферации, обеспечивая успешное осуществление процессов нейрогенеза и окулогенеза. Как фактор транскрипции, Pax6 действует на молекулярном уровне в передаче сигналов и формировании центральной нервной системы. Характерный парный ДНК-связывающий домен Pax6 использует два ДНК-связывающих домена, парный домен (PD) и гомеодомен парного типа.(HD). Эти домены функционируют отдельно посредством использования Pax6 для выполнения молекулярной передачи сигналов, которая регулирует специфические функции Pax6. Примером этого является регуляторное участие HD в формировании хрусталика и сетчатки на протяжении всего окулогенеза, в отличие от молекулярных механизмов контроля, проявляемых в паттернах нейрогенеза в развитии мозга с помощью PD. Домены HD и PD действуют в тесной координации, придавая Pax6 его многофункциональную природу в управлении молекулярной передачей сигналов при формировании ЦНС. Хотя многие функции Pax6 известны, молекулярные механизмы этих функций остаются в значительной степени нерешенными. [7] Высокопроизводительные исследования выявили множество новых генов-мишеней факторов транскрипции Pax6 во время развития хрусталика. [8]Они включают активатор транскрипции BCL9 , недавно идентифицированный, вместе с Pygo2 , как нижестоящие эффекторы функций Pax6. [9]

Распространение видов [ править ]

Изменения Pax6 приводят к сходным фенотипическим изменениям морфологии и функции глаз у широкого круга видов.

Функция белка PAX6 высоко консервативна у билатериальных видов. Напр., PAX6 мыши может запускать развитие глаз у Drosophila melanogaster . Кроме того, мышиный и человеческий PAX6 имеют идентичные аминокислотные последовательности. [10]

Геномная организация локуса PAX6 варьируется у разных видов, включая количество и распределение экзонов , цис-регуляторных элементов и сайтов старта транскрипции , [11] [12], хотя большинство элементов клады Vertebrata действительно выстраиваются в линию друг с другом. [13] [14]Первые работы по геномной организации были выполнены на перепелах, но картина локуса мыши на сегодняшний день является наиболее полной. Он состоит из 3 подтвержденных промоторов (P0, P1, Pα), 16 экзонов и по крайней мере 6 энхансеров. 16 подтвержденных экзонов пронумерованы от 0 до 13 с добавлением экзона α, расположенного между экзонами 4 и 5, и альтернативно сплайсированного экзона 5a. Каждый промотор связан со своим собственным проксимальным экзоном (экзон 0 для P0, экзон 1 для P1), в результате чего транскрипты альтернативно сплайсируются в 5'-нетранслируемой области. [15] По соглашению, экзоны для ортологов других видов называются относительно нумерации человека / мыши, при условии, что организация достаточно хорошо сохраняется. [14]

Считается, что из четырех ортологов Pax6 дрозофилы безглазый (ey) и близнец продуктов гена безглазого (toy) имеют функциональную гомологию с канонической изоформой Pax6 позвоночных, в то время как продукты гена eyegone (eyg) и близнеца eyegone (toe) имеют функциональную гомологию с изоформой Pax6 (5a) позвоночных. Eyeless и eyegone были названы их соответствующих мутантных фенотипов. Эти паралоги также играют роль в развитии всего глазно-усикового диска и, следовательно, в формировании головы. [16] игрушка положительно регулирует выражение глаз . [17]

Изоформы [ править ]

Локус PAX6 позвоночных кодирует по крайней мере три разные изоформы белка , это канонические PAX6, PAX6 (5a) и PAX6 (ΔPD). Канонический белок PAX6 содержит N-концевой спаренный домен, связанный линкерной областью с гомеодоменом парного типа, и богатый пролином / серином / треонином (P / S / T) С-концевой домен. Парный домен и гомеодомен парного типа обладают ДНК-связывающей активностью, тогда как P / S / T-богатый домен обладает функцией трансактивации. PAX6(5a) является продуктом альтернативно сплайсированного экзона 5a, приводящего к вставке 14 остатков в спаренный домен, что изменяет специфичность этой ДНК-связывающей активности. Нуклеотидная последовательность, соответствующая линкерной области, кодирует набор из трех альтернативных стартовых кодонов трансляции, из которых происходит третья изоформа PAX6. Все эти три генных продукта, известные как PAX6 (ΔPD) или беспарные изоформы, не имеют парного домена. Белки без пар обладают молекулярной массой 43, 33 или 32 кДа, в зависимости от конкретного используемого стартового кодона. Функция трансактивации PAX6 приписывается С-концевому P / S / T-богатому домену переменной длины, который простирается до 153 остатков в белках человека и мыши.

Клиническое значение [ править ]

Эксперименты на мышах показывают, что дефицит Pax-6 приводит к уменьшению размера мозга, аномалиям структуры мозга, приводящим к аутизму, отсутствию образования радужной оболочки или тонкой роговице. Нокаут-эксперименты выявили фенотипы безглазых, подтверждающие роль гена в развитии глаз. [6]

Мутации [ править ]

Во время эмбриологического развития ген PAX6, обнаруженный на хромосоме 2, можно увидеть, экспрессируется во многих ранних структурах, таких как спинной мозг, задний мозг, передний мозг и глаза. [18] Мутации гена PAX6 у млекопитающих могут оказывать сильное влияние на фенотип организма. Это можно увидеть у мышей, которые содержат гомозиготные мутации фактора транскрипции длиной 422 аминокислоты, кодируемого PAX6, у которых не развиваются глаза или носовые полости, называемые мышами «маленькие глаза» (PAX10 sey / sey ). [18] [19]Делеция PAX6 вызывает те же аномальные фенотипы, указывающие на то, что мутации вызывают потерю функциональности белка. PAX6 необходим для формирования сетчатки, хрусталика и роговицы из-за его роли в ранней детерминации клеток при формировании предшественников этих структур, таких как зрительный пузырек и вышележащая поверхностная эктодерма. [19] Мутации PAX10 также препятствуют развитию носовой полости из-за сходных структур-предшественников, которые у маленьких глазных мышей не экспрессируют мРНК PAX10. [20] Мыши, лишенные какого-либо функционального pax6, начинают фенотипически дифференцироваться от нормальных эмбрионов мышей примерно на 9-10 день беременности. [21] Полное выяснение точных механизмов и молекулярных компонентов, с помощью которых ген PAX6 влияет на развитие глаз, носа и центральной нервной системы, все еще исследуется, однако изучение PAX6 принесло больше понимания в развитие и генетические сложности этих систем организма млекопитающих.

См. Также [ править ]

  • Аниридия
  • Синдром Гиллеспи
  • Сигурд Змея в Глазе

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000007372 - Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  3. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. Джордан Т., Хэнсон I, Залетаев Д., Ходжсон С., Проссер Дж., Сиврайт А., Хасти Н., ван Хейнинген В. (август 1992 г.). «Ген PAX6 человека мутирован у двух пациентов с аниридией». Генетика природы . 1 (5): 328–32. DOI : 10.1038 / ng0892-328 . PMID 1302030 . S2CID 13736351 .  
  5. Перейти ↑ Fernald RD (2004). «Глаза: разнообразие, развитие и эволюция». Мозг, поведение и эволюция . 64 (3): 141–7. DOI : 10.1159 / 000079743 . PMID 15353906 . S2CID 7478862 .  
  6. ^ а б Дэвис Л.К., Мейер К.Дж., Радд Д.С., Либрант А.Л., Эппинг Е.А., Шеффилд В.К., Вассинк TH (май 2008 г.). «Делеция Pax6 3 'приводит к аниридии, аутизму и умственной отсталости» . Генетика человека . 123 (4): 371–8. DOI : 10.1007 / s00439-008-0484-х . PMC 2719768 . PMID 18322702 .  
  7. ^ Walcher T, Xie Q, Sun J, Irmler M, Beckers J, Öztürk T, Niessing D, Stoykova A, Cvekl A, Ninkovic J, Götz M (март 2013). «Функциональное вскрытие парного домена Pax6 раскрывает молекулярные механизмы координации нейрогенеза и пролиферации» . Развитие . 140 (5): 1123–36. DOI : 10.1242 / dev.082875 . PMC 3583046 . PMID 23404109 .  
  8. ^ ВС - J, S Rockowitz, Се Q, поташа-Падан R, D Чжэн, Cvekl А (август 2015). «Идентификация in vivo ДНК-связывающих механизмов Pax6 и реконструкция Pax6-зависимых генных регуляторных сетей во время развития переднего мозга и хрусталика» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (14): 6827–46. DOI : 10.1093 / NAR / gkv589 . PMC 4538810 . PMID 26138486 .  
  9. ^ Канту С, Зиммер D, G Hausmann, ВАЛЕНТ Т, Moor А, Aguet М, Basler К (сентябрь 2014). «Pax6-зависимая, но независимая от β-катенина, функция белков Bcl9 в развитии хрусталика мыши» . Гены и развитие . 28 (17): 1879–84. DOI : 10,1101 / gad.246140.114 . PMC 4197948 . PMID 25184676 .  
  10. ^ Геринг WJ, Ikeo K (сентябрь 1999). «Pax 6: овладение морфогенезом и эволюцией глаза». Тенденции в генетике . 15 (9): 371–7. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (99) 01776-X . PMID 10461206 . 
  11. ^ Irvine SQ, Фонсека VC, Zompa MA, Antony R (май 2008). «Цис-регуляторная организация гена Pax6 в асцидии Ciona Кишечник» . Биология развития . 317 (2): 649–59. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2008.01.036 . PMC 2684816 . PMID 18342846 .  
  12. ^ Фабиан Р, Kozmikova I, Kozmik Z, Pantzartzi CN (2015). «События альтернативного сплайсинга Pax2 / 5/8 и Pax6 у базальных хордовых и позвоночных: фокус на парном бокс-домене» . Границы генетики . 6 : 228. DOI : 10,3389 / fgene.2015.00228 . PMC 4488758 . PMID 26191073 .  
  13. ^ Бхатья S, Монахан Дж, Рави В, Р Готье, Мердок Е, Бреннер S, ван Heyningen В, Venkatesh В, Kleinjan Д.А. (март 2014). «Обзор древних консервативных некодирующих элементов в локусе PAX6 выявляет ландшафт встречно-гребенчатых цис-регуляторных архипелагов» . Биология развития . 387 (2): 214–28. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2014.01.007 . PMID 24440152 . 
  14. ^ a b Рави В., Бхатия С., Готье П., Лоосли Ф., Тай Б. Х., Тай А., Мердок Е., Коутиньо П., ван Хейнинген В., Бреннер С., Венкатеш Б., Кляйнджан Д. А. (2013). «Секвенирование локусов Pax6 у слоновой акулы выявило семейство генов Pax6 в геномах позвоночных, созданное древними дупликациями и расхождениями» . PLOS Genetics . 9 (1): e1003177. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1003177 . PMC 3554528 . PMID 23359656 .  
  15. ^ Anderson TR, Хедлунд E, Карпентер EM (июнь 2002). «Дифференциальная активность промотора Pax6 и экспрессия транскриптов во время развития переднего мозга». Механизмы развития . 114 (1–2): 171–5. DOI : 10.1016 / s0925-4773 (02) 00051-5 . PMID 12175506 . S2CID 15085580 .  
  16. ^ Чжу J, S Palliyil, Ран С, Кумар JP (июнь 2017 г.). «Drosophila Pax6 способствует развитию всего глазно-усикового диска, тем самым обеспечивая правильное формирование головы взрослых особей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (23): 5846–5853. DOI : 10.1073 / pnas.1610614114 . PMC 5468661 . PMID 28584125 .  
  17. ^ Punzo С, S Плаза, Seimiya М, Schnupf Р, Курата S, Jaeger - J, Геринг WJ (август 2004 г.). «Функциональное расхождение между безглазым и близнецом безглазого у Drosophila melanogaster» . Развитие . 131 (16): 3943–53. DOI : 10.1242 / dev.01278 . PMID 15253940 . 
  18. ^ a b Фройнд С., Хорсфорд Д. Д., Макиннес Р. Р. (1996). «Гены факторов транскрипции и развивающийся глаз: генетическая перспектива» . Молекулярная генетика человека . 5 Спецификация №: 1471–88. DOI : 10.1093 / HMG / 5.Supplement_1.1471 . PMID 8875254 . 
  19. ^ a b Walther C, Gruss P (декабрь 1991 г.). «Pax-6, мышиный парный бокс-ген, экспрессируется в развивающейся ЦНС». Развитие . 113 (4): 1435–49. PMID 1687460 . 
  20. ^ Grindley JC, Davidson DR, Hill RE (май 1995). «Роль Pax-6 в развитии глаз и носа». Развитие . 121 (5): 1433–42. PMID 7789273 . 
  21. ^ Кауфман MH, Chang HH, Шоу JP (июнь 1995). «Черепно-лицевые аномалии у гомозиготных эмбрионов Small Eye (Sey / Sey) и новорожденных мышей» . Журнал анатомии . 186 (3): 607–17. PMC 1167018 . PMID 7559133 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Каллаертс П., Гальдер Г., Геринг В. Дж. (1997). «ПАХ-6 в развитии и эволюции». Ежегодный обзор нейробиологии . 20 (1): 483–532. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.20.1.483 . PMID  9056723 .
  • Проссер Дж, ван Хейнинген В. (1998). «Обзор мутаций PAX6». Мутация человека . 11 (2): 93–108. DOI : 10.1002 / (SICI) 1098-1004 (1998) 11: 2 <93 :: AID-HUMU1> 3.0.CO; 2-M . PMID  9482572 .
  • Хевер А.М., Уильямсон К.А., ван Хейнинген В. (июнь 2006 г.). «Пороки развития глаза: роль PAX6, SOX2 и OTX2». Клиническая генетика . 69 (6): 459–70. DOI : 10.1111 / j.1399-0004.2006.00619.x . PMID  16712695 . S2CID  5676139 .
  • Глейзер Т., Уолтон Д.С., Маас Р.Л. (ноябрь 1992 г.). «Геномная структура, эволюционное сохранение и мутации аниридии в гене PAX6 человека». Генетика природы . 2 (3): 232–9. DOI : 10.1038 / ng1192-232 . PMID  1345175 . S2CID  26794244 .
  • Ton CC, Hirvonen H, Miwa H, Weil MM, Monaghan P, Jordan T., van Heyningen V, Hastie ND, Meijers-Heijboer H, Drechsler M (декабрь 1991 г.). «Позиционное клонирование и характеристика парного гена, содержащего бокс и гомеобокс, из области аниридии» (PDF) . Cell . 67 (6): 1059–74. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (91) 90284-6 . ЛВП : 2027,42 / 28976 . PMID  1684738 . S2CID  34641827 .
  • O'Donnell FE, Pappas HR (февраль 1982 г.). «Аутосомно-доминантная фовеальная гипоплазия и пресенильная катаракта. Новый синдром». Архив офтальмологии . 100 (2): 279–81. DOI : 10.1001 / archopht.1982.01030030281009 . PMID  7065945 .
  • Марта А., Стронг Л.С., Феррелл Р.Э., Сондерс Г.Ф. (1995). «Три новые мутации аниридии в гене PAX6 человека». Мутация человека . 6 (1): 44–9. DOI : 10.1002 / humu.1380060109 . PMID  7550230 . S2CID  33125924 .
  • Хансон I, Браун А., ван Хейнинген V (июнь 1995 г.). «Новая мутация PAX6 в семейной аниридии» . Журнал медицинской генетики . 32 (6): 488–9. DOI : 10.1136 / jmg.32.6.488 . PMC  1050493 . PMID  7666404 .
  • Мирзаянс Ф., Пирс В.Г., Макдональд И.М., Уолтер М.А. (сентябрь 1995 г.). «Мутация гена PAX6 у пациентов с аутосомно-доминантным кератитом» . Американский журнал генетики человека . 57 (3): 539–48. PMC  1801269 . PMID  7668281 .
  • ван Хейнинген V, Литтл П.Ф. (1995). "Отчет четвертого международного семинара по картированию хромосомы 11 человека 1994". Цитогенетика и клеточная генетика . 69 (3–4): 127–58. DOI : 10.1159 / 000133953 . PMID  7698003 .
  • Auffray C, Behar G, Bois F, Bouchier C, Da Silva C, Devignes MD, Duprat S, Houlgatte R, Jumeau MN, Lamy B (февраль 1995 г.). «[ИЗОБРАЖЕНИЕ: молекулярная интеграция анализа генома человека и его экспрессии]». Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série III . 318 (2): 263–72. PMID  7757816 .
  • Марта А., Феррелл Р.Э., Минц-Хиттнер Х., Лион, Лос-Анджелес, Сондерс Г.Ф. (май 1994 г.). «Парные коробочные мутации в семейной и спорадической аниридии предсказывают усеченные белки аниридии» . Американский журнал генетики человека . 54 (5): 801–11. PMC  1918271 . PMID  7909985 .
  • Глейзер Т., Джепил Л., Эдвардс Дж. Г., Молодой С. Р., Фавор Дж., Маас Р. Л. (август 1994 г.). «Эффект дозировки гена PAX6 в семье с врожденной катарактой, аниридией, анофтальмией и дефектами центральной нервной системы». Генетика природы . 7 (4): 463–71. DOI : 10.1038 / ng0894-463 . PMID  7951315 . S2CID  11622431 .
  • Эпштейн Дж. А., Глейзер Т., Цай Дж., Джепил Л., Уолтон Д. С., Маас Р. Л. (сентябрь 1994 г.). «Два независимых и взаимодействующих ДНК-связывающих субдомена парного домена Pax6 регулируются альтернативным сплайсингом» . Гены и развитие . 8 (17): 2022–34. DOI : 10,1101 / gad.8.17.2022 . PMID  7958875 .
  • Дэвис А., Коуэлл Дж. К. (декабрь 1993 г.). «Мутации в гене PAX6 у пациентов с наследственной аниридией». Молекулярная генетика человека . 2 (12): 2093–7. DOI : 10.1093 / HMG / 2.12.2093 . PMID  8111379 .
  • Hanson IM, Fletcher JM, Jordan T., Brown A, Taylor D, Adams RJ, Punnett HH, van Heyningen V (февраль 1994 г.). «Мутации в локусе PAX6 обнаруживаются при гетерогенных пороках развития переднего сегмента, включая аномалию Петерса». Генетика природы . 6 (2): 168–73. DOI : 10.1038 / ng0294-168 . PMID  8162071 . S2CID  12270847 .
  • Хансон И.М., Сиврайт А., Хардман К., Ходжсон С., Залетаев Д., Фекете Г., ван Хейнинген В. (июль 1993 г.). «Мутации PAX6 в аниридии». Молекулярная генетика человека . 2 (7): 915–20. DOI : 10,1093 / hmg / 2,7,915 . PMID  8364574 .
  • Адзума Н., Нишина С., Янагисава Х, Окуяма Т., Ямада М. (июнь 1996 г.). «Миссенс-мутация PAX6 при изолированной фовеальной гипоплазии». Генетика природы . 13 (2): 141–2. DOI : 10,1038 / NG0696-141 . PMID  8640214 . S2CID  22671179 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Белок PAX6 + в предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
  • GeneReviews / NCBI / NIH / UW запись об анофтальмии / обзоре микрофтальмии
  • GeneReviews / NCBI / NIH / UW запись об Aniridia
  • Записи OMIM на Aniridia
  • Паттерны экспрессии генов из атласов мозга Аллена
  • Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P26367 ( парный коробчатый белок Pax-6) в PDBe-KB .