Престин - это белок, который очень важен для чувствительного слуха у млекопитающих. Это кодируется SLC26A5 (растворенного вещества анион - носитель переносчик семьи 26, элемент 5) гена . [5] [6]
• развитие улитки • ответ на ион калия • положительная регуляция подвижности клеток • транспорт сульфатов • регуляция мембранного потенциала • ответ на гормон щитовидной железы • регуляция внутриклеточного pH • трансмембранный транспорт хлоридов • сенсорное восприятие звука • тетрамеризация белка • отрицательная регуляция трансмембранных ионов транспорт • транспорт бикарбоната • трансмембранный транспорт ионов • ответ на ишемию • трансмембранный транспорт анионов • ответ на соль • трансмембранный транспорт • положительное регулирование размера клеток • регулирование формы клеток • ответ на слуховой стимул • ответ на салициловую кислоту • трансмембранный транспорт фруктозы • ответ к лекарству • транспорт оксалатов • трансмембранный перенос сульфатов
Prestin является двигатель белком из наружных волосковых клеток внутреннего уха млекопитающих улитки . [5] Он высоко экспрессируется в наружных волосковых клетках и не экспрессируется в неподвижных внутренних волосковых клетках. Иммунолокализация показывает, что престин экспрессируется в латеральной плазматической мембране наружных волосковых клеток, в области, где происходит электромобильность . Паттерн экспрессии коррелирует с появлением электромобильности наружных волосковых клеток.
Функция
Престин необходим для обработки слуха. Он специфически экспрессируется в латеральной мембране наружных волосковых клеток (ОВК) улитки . Нет существенной разницы между плотностью престина в высокочастотной и низкочастотной областях улитки у полностью развитых млекопитающих. [7] Имеются убедительные доказательства того, что престин претерпел адаптивную эволюцию у млекопитающих [8], связанную с приобретением высокочастотного слуха у млекопитающих. [9] Белок prestin показывает несколько параллельных аминокислотных замен у летучих мышей, китов и дельфинов, которые независимо развили ультразвуковой слух и эхолокацию , и они представляют собой редкие случаи конвергентной эволюции на уровне последовательностей. [10] [11]
Prestin (мол. Вес. 80 к Da ) является членом отдельного семейства анионных переносчиков , SLC26. Члены этого семейства структурно хорошо сохраняются и могут опосредовать электронейтральный обмен из хлорида и карбоната через плазматическую мембрану клеток млекопитающих, два анионы оказались необходимо для внешней волосковых клеток моторики. В отличие от классических двигателей с ферментативным приводом, этот новый тип двигателя основан на прямом преобразовании напряжения в смещение и действует на несколько порядков быстрее, чем другие белки клеточных двигателей. Стратегия целевого разрушения гена prestin показала потерю слуховой чувствительности более чем в 100 раз (или 40 дБ). [12]
Престин - это трансмембранный белок, который механически сокращается и удлиняется, что приводит к электродвижению наружных волосковых клеток (OHC). Электродвижущая сила - это движущая сила соматического мотора кохлеарного усилителя , эволюция млекопитающих, которая увеличивает чувствительность к частотам входящих звуковых волн и, таким образом, усиливает сигнал. Предыдущие исследования показали, что эта модуляция происходит через внешний датчик напряжения (модель частичного переносчика анионов), посредством чего хлорид связывается с внутриклеточной стороной престина и попадает в несуществующий переносчик, вызывая удлинение престина. [13] Однако появились новые доказательства того, что престин действует через внутренний датчик напряжения (IVS), в котором внутриклеточный хлорид аллостерически связывается с престином для изменения формы. [14] [15]
Измерение внутреннего напряжения
В этой модели внутреннего измерения напряжения движение ионов создает нелинейную емкость (НЖК). Основываясь на генерируемом напряжении и деполяризованном или гиперполяризованном состоянии клетки, prestin будет проходить через два различных этапа, представляющих модель модуляции prestin с тремя состояниями. [16] Эксперименты показывают, что с увеличением деполяризующих стимулов prestin переходит из удлиненного состояния в промежуточное состояние в сокращенное состояние, увеличивая свой NLC. В условиях гиперполяризации NLC уменьшается, и prestin переходит обратно в свое удлиненное состояние. Важно отметить, что повышенное натяжение мембраны, характеризующееся удлинением prestin, снижает сродство сайта аллостерического связывания хлоридов к хлориду, возможно, играя роль в регуляции модуляции prestin. Общее предполагаемое смещение prestin при модуляции из вытянутого в сжатое состояние составляет 3–4 нм 2 . [16] Недавнее исследование поддерживает модель IVS, показывающую, что мутации 12 остатков, которые охватывают внутриклеточную сторону основной мембраны престина, привели к значительному снижению NLC. Восемь из 12 остатков были положительно заряжены, и предполагается, что они составляют сайт связывания аллостерических хлоридов у престина. [14]
Анионный транспорт
Хотя ранее считалось, что транспорт анионов отсутствует, он также является важным аспектом способности prestin управлять электродвижением волосковых клеток. [14] [15] Этот механизм не зависит от способности prestin воспринимать напряжение, основываясь на экспериментах по мутагенезу, показывающих, что различные мутации приводят к эффектам либо в захвате анионов, либо в NLC, но не в обоих сразу. [14] Предполагается, что престин содержит внутренний механизм захвата анионов, основанный на исследованиях, показывающих зависимое от концентрации поглощение [ 14 C] формиата клетками яичника китайского хомячка (СНО). Эти результаты не могут быть воспроизведены в ооцитах. Следовательно, престину может потребоваться связанный кофактор для захвата анионов в ооцитах; однако эта гипотеза все еще находится под вопросом. Эксперименты показали, что различные анионы могут конкурировать за поглощение prestin, включая малат, хлорид и алкилсульфоновые анионы. [14] [17]
Открытие
Престин был обнаружен группой Питера Даллоса в 2000 году и назван по нотной записи presto из-за скорости белка. [5]
Молекула престина была запатентована первооткрывателями в 2003 году [18].
Клиническое значение
Мутации в гене SLC26A5 связаны с несиндромальной потерей слуха . [6]
Блокираторы
Электродвижущая функция престина млекопитающих блокируется салицилатом амфифильного аниона в миллимолярных концентрациях. Применение салицилата блокирует функцию престина дозозависимым и легко обратимым образом. [13]
Рекомендации
^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000170615 - Ensembl , май 2017 г.
^ a b c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000029015 - Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^«Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ а б вЧжэн Дж., Шен В., Хэ Д.З., Лонг КБ, Мэдисон Л.Д., Даллос П. (июнь 2000 г.). «Престин - моторный белок наружных волосковых клеток улитки». Природа . 405 (6783): 149–55. Bibcode : 2000Natur.405..149Z . DOI : 10.1038 / 35012009 . PMID 10821263 . S2CID 4409772 .
^ а б«Ген Entrez: семейство 26 носителей растворенного вещества SLC26A5, член 5 (prestin)» .
^Махендрасингам С., Беург М., Феттиплейс Р., Хакни С.М. (2010). «Ультраструктурное распределение prestin в наружных волосковых клетках: исследование иммунозолота после встраивания низкочастотных и высокочастотных областей улитки крысы» . Европейский журнал нейробиологии . 31 (9): 1595–1605. DOI : 10.1111 / j.1460-9568.2010.07182.x . PMC 2925464 . PMID 20525072 .
^Franchini LF, Elgoyhen AB (декабрь 2006 г.). «Адаптивная эволюция белков млекопитающих, участвующих в электромобильности наружных волосковых клеток улитки». Молекулярная филогенетика и эволюция . 41 (3): 622–635. DOI : 10.1016 / j.ympev.2006.05.042 . PMID 16854604 .
^Росситер С.Дж., Чжан С., Лю Й. (2011). «Престин и высокочастотный слух у млекопитающих» . Коммуна Интегр Биол . 4 (2): 236–9. DOI : 10,4161 / cib.4.2.14647 . PMC 3104589 . PMID 21655450 .
^Лю Ю., Росситер С.Дж., Хань Х, Коттон Дж.А., Чжан С. (2010). «Китообразные на молекулярном пути к ультразвуковому слуху» . Curr. Биол . 20 (20): 1834–9. DOI : 10.1016 / j.cub.2010.09.008 . PMID 20933423 .
^Либерман М.С., Гао Дж., Хэ Д.З., Ву X, Цзя С., Цзо Дж. (Сентябрь 2002 г.). «Престин необходим для электромобильности наружной волосковой клетки и для усилителя улитки». Природа . 419 (6904): 300–4. Bibcode : 2002Natur.419..300L . DOI : 10,1038 / природа01059 . PMID 12239568 . S2CID 4412381 .
^ а бОливер Д., Хе Д.З., Клёкер Н., Людвиг Дж., Шульте Ю., Вальдеггер С., Рупперсберг Дж. П., Даллос П., Факлер Б. (2001). «Внутриклеточные анионы как датчик напряжения Prestin, моторного белка внешней волосковой клетки». Наука . 292 (5525): 2340–2343. DOI : 10.1126 / science.1060939 . PMID 11423665 . S2CID 23864514 .
^ а б в г дБай Дж. П., Сургучев А., Монтойя С., Аронсон П. С., Сантос-Сакки Дж., Наваратнам Д. (2009). «Возможности Престина по переносу анионов и измерению напряжения независимы» . Биофизический журнал . 96 (8): 3179–3186. Bibcode : 2009BpJ .... 96.3179B . DOI : 10.1016 / j.bpj.2008.12.3948 . PMC 2718310 . PMID 19383462 .
^ а бСонг Л., Сантос-Сакки Дж. (2010). "Конформационное состояние-зависимое связывание анионов в престине: доказательства аллостерической модуляции" . Биофизический журнал . 98 (3): 371–376. Bibcode : 2010BpJ .... 98Q.371S . DOI : 10.1016 / j.bpj.2009.10.027 . PMC 2814207 . PMID 20141749 .
^ а бХомма К., Даллос П. (2010). «Доказательства того, что у Prestin есть как минимум две ступени, зависящие от напряжения» . Журнал биологической химии . 286 (3): 2297–2307. DOI : 10.1074 / jbc.M110.185694 . PMC 3023524 . PMID 21071769 .
^Рыбальченко В., Сантос-Сакки Дж. (2008). «Анионный контроль измерения напряжения моторным белком Prestin во внешних волосковых клетках» . Биофизический журнал . 95 (9): 4439–4447. Bibcode : 2008BpJ .... 95.4439R . DOI : 10.1529 / biophysj.108.134197 . PMC 2567960 . PMID 18658219 .
^ США предоставили 6602992 , Даллос П., Чжэн Дж., Мэдисон Л.Д., «Престиновые полинуклеотиды млекопитающих», опубликовано 05 августа 2003 г.
дальнейшее чтение
Маркович Д (2001). «Физиологические роли и регуляция переносчиков сульфата млекопитающих» . Physiol. Ред . 81 (4): 1499–533. DOI : 10.1152 / Physrev.2001.81.4.1499 . PMID 11581495 . S2CID 30942862 .
Даллос П., Факлер Б. (2002). «Престин - новый тип моторного белка». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 3 (2): 104–11. DOI : 10.1038 / nrm730 . PMID 11836512 . S2CID 7333228 .
Центр Сангера, The; Центр секвенирования генома Вашингтонского университета, The (1999). «К полной последовательности человеческого генома» . Genome Res . 8 (11): 1097–108. DOI : 10.1101 / gr.8.11.1097 . PMID 9847074 .
Лохи Х., Куяла М., Керкеля Э., Саариалхо-Кере У., Кестиля М., Кере Дж. (2001). «Картирование пяти новых предполагаемых генов-переносчиков анионов у человека и характеристика SLC26A6, гена-кандидата на анионообменник поджелудочной железы». Геномика . 70 (1): 102–12. DOI : 10.1006 / geno.2000.6355 . PMID 11087667 .
Вебер Т., Циммерманн У., Винтер Х., Мак А, Кёпшалл I, Робок К., Зеннер Х.П., Книппер М. (2002). «Гормон щитовидной железы является решающим фактором регуляции моторного белка улитки prestin» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 99 (5): 2901–6. Bibcode : 2002PNAS ... 99.2901W . DOI : 10.1073 / pnas.052609899 . PMC 122445 . PMID 11867734 .
Либерман М.С., Гао Дж., Хэ Д.З., Ву Х, Цзя С., Цзо Дж. (2002). «Престин необходим для электромобильности наружной волосковой клетки и для усилителя улитки». Природа . 419 (6904): 300–4. Bibcode : 2002Natur.419..300L . DOI : 10,1038 / природа01059 . PMID 12239568 . S2CID 4412381 .
Лю XZ, Ouyang XM, Xia XJ, Zheng J, Pandya A, Li F, Du LL, Welch KO, Petit C, Smith RJ, Webb BT, Yan D, Arnos KS, Corey D, Dallos P, Nance WE, Chen ZY (2004). «Престин, моторный белок улитки, дефектен при несиндромальной потере слуха» . Гм. Мол. Genet . 12 (10): 1155–62. DOI : 10,1093 / HMG / ddg127 . PMID 12719379 .
Мацуда К., Чжэн Дж., Ду Г.Г., Клёкер Н., Мэдисон Л.Д., Даллос П. (2004). «Сайты N-связанного гликозилирования моторного белка prestin: влияние на мембранную направленность и электрофизиологическую функцию». J. Neurochem . 89 (4): 928–38. DOI : 10.1111 / j.1471-4159.2004.02377.x . PMID 15140192 . S2CID 24400032 .
Чамбард Дж. М., Эшмор Дж. Ф. (2005). «Регулирование потенциал-зависимого калиевого канала KCNQ4 в слуховом пути». Pflügers Arch . 450 (1): 34–44. DOI : 10.1007 / s00424-004-1366-2 . PMID 15660259 . S2CID 21570482 .
Раджагопалан Л., Патель Н., Мадабуши С., Годдард Дж. А., Анжан В., Лин Ф, Шоп С., Фаррелл Б., Личтардж О., Дэвидсон А. Л., Браунелл В. Е., Перейра Ф. А. (2006). «Существенные спиральные взаимодействия в области переносчика анионов престина, выявленные с помощью анализа эволюционных следов» . J. Neurosci . 26 (49): 12727–34. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.2734-06.2006 . PMC 2675645 . PMID 17151276 .
Тот Т., Деак Л., Фазакас Ф, Чжэн Дж., Мусбек Л., Шиклай И. (2007). «Новая мутация в гене пресина человека и ее влияние на функцию prestin» . Int. J. Mol. Med . 20 (4): 545–50. DOI : 10.3892 / ijmm.20.4.545 . PMID 17786286 .
Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в общественном достоянии .