Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Протокадгерин, цитоплазматический
Протокадгерины image2.png
Доменная организация различных типов кадгеринов, демонстрирующая уникальные особенности протокадгеринов: внеклеточный домен длиннее, а внутриклеточный домен не прикреплен к цитоскелету.
Идентификаторы
СимволPDCH
PfamPF08374
ИнтерПроIPR013585
Мембранома114
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры

Протокадгерины ( Pcdhs ) являются крупнейшей подгруппой млекопитающих в суперсемействе кадгеринов гомофильных белков клеточной адгезии. [1] Они были обнаружены группой Синтаро Судзуки, когда они использовали ПЦР для поиска новых членов семейства кадгеринов. Фрагменты ПЦР, соответствующие протокадгеринам, были обнаружены у позвоночных и беспозвоночных. [2] Это преобладание среди широкого круга видов предполагает, что фрагменты были частью древнего кадгерина и, таким образом, были названы «протокадгеринами» как «первые кадгерины». Из примерно 70 генов Pcdh, идентифицированных в геномах млекопитающих, более 50 расположены в тесно связанных кластерах генов на одной хромосоме. [3]До недавнего времени предполагалось, что такая организация может быть обнаружена только у позвоночных, [3] но Octopus bimaculoides имеет 168 генов, из которых почти три четверти находятся в тандемных кластерах, причем два самых больших кластера скомпрометируют 31 и 17 генов соответственно. . [4]

Классификация [ править ]

У млекопитающих были определены два типа генов Pcdh: некластеризованные Pcdh, которые разбросаны по всему геному; и сгруппированные Pcdhs, организованные в три кластера генов, обозначенных α, β, γ, которые в геноме мыши включают 14, 22 и 22, соответственно, большие вариабельные экзоны, расположенные в тандеме. Каждый экзон транскрибируется со своего промотора-хозяина и кодирует: весь внеклеточный домен, трансмембранный домен и короткий и вариабельный внутриклеточный домен соответствующего белка Pcdh, который отличается от внутриклеточного домена кадгерина из-за отсутствия присоединения к цитоскелету через катенины . [5]

Более того, эти сгруппированные в кластеры гены Pcdh преимущественно экспрессируются в развивающейся нервной системе [2], и поскольку разные подмножества генов Pcdhs по-разному экспрессируются в отдельных нейронах, из этой комбинаторной экспрессии может возникать огромное разнообразие клеточной поверхности. [5] Это привело к предположениям, а также к предположению, что Pcdhs может предоставлять код синаптического адреса для нейронной связи или штрих-код одной ячейки для самопознания / самопознания, аналогичный тому, который приписывается DSCAM.белки беспозвоночных. Хотя DSCAM позвоночных лишены разнообразия своих аналогов беспозвоночных, селективная транскрипция отдельных изоформ Pcdh может быть достигнута путем выбора промотора с последующим альтернативным цис-сплайсингом пре-мРНК, таким образом увеличивая количество возможных комбинаций.

Функция [ править ]

Гомофильные взаимодействия и внутриклеточная передача сигналов [ править ]

Кластерные белки Pcdhs обнаруживаются по всей нейрональной соме, дендритам и аксонам и наблюдаются в синапсах и конусах роста. [6] [7] [8] [9] [10] Как и классические кадгерины, члены семейства Pcdhs также опосредуют межклеточную адгезию в клеточных анализах [11] [12] [13] и большинство из них показали участие в гомофильных транс-взаимодействиях. [14] Шрайнер и Вайнер [14]показали, что белки Pcdhα и γ могут образовывать мультимерные комплексы. Если бы все три класса Pcdhs могли участвовать в мультимеризации стохастически экспрессируемых изоформ Pcdhs, тогда нейроны могли бы продуцировать большое количество различных единиц гомофильного взаимодействия, значительно увеличивая разнообразие клеточной поверхности больше, чем то, которое обеспечивается только стохастической экспрессией генов.

Что касается цитоплазматического домена, все три класса кластерных белков Pcdhs не похожи, хотя они строго консервативны в эволюции позвоночных, что указывает на консервативную клеточную функцию. [5] Это подтверждается большим количеством других взаимодействующих белков, включая фосфатазы, киназы, молекулы адгезии и синаптические белки. [15] Цитоплазматический домен также опосредует внутриклеточное удерживание, свойство, которое отличает сгруппированные протокадгерины от родственных классических кадгеринов. [16] Кроме того, было показано, что Pcdh протеолитически процессируются комплексом γ-секретазы , [17] [18]который высвобождает растворимые внутриклеточные фрагменты в цитоплазму, которые могут иметь широкий спектр функций, поскольку действуют локально в цитоплазме и / или даже регулируют экспрессию генов аналогично другим поверхностным белкам клетки, таким как Notch и N-кадгерин . Так как эти молекулы участвуют во многих процессах развития как аксонов и дендритов разветвление , мутации в генах Pcdhs и их экспрессия может играть определенную роль в Дауна , Rett , а также синдрома ломкой Х - хромосомы , [19] шизофрению , [20] и нейродегенеративных заболеваний [21]

Цитоплазматический домен Pcdh-альфа можно разделить на два конкретных типа. Оба они усиливают гомофильные взаимодействия. Они связаны с нейрофилломом M и фасцином соответственно. [22]

Гены человека [ править ]

  • PCDH1
  • PCDH7
  • PCDH8
  • PCDH9
  • PCDH10
  • PCDH11X / 11Y
  • PCDH12
  • PCDH15
  • PCDH17
  • PCDH18
  • PCDH19
  • PCDH20
  • PCDHA1
  • PCDHA2
  • PCDHA3
  • PCDHA4
  • PCDHA5
  • PCDHA6
  • PCDHA7
  • PCDHA8
  • PCDHA9
  • PCDHA10
  • PCDHA11
  • PCDHA12
  • PCDHA13
  • PCDHAC1
  • PCDHAC2
  • PCDHB1
  • PCDHB2
  • PCDHB3
  • PCDHB4
  • PCDHB5
  • PCDHB6
  • PCDHB7
  • PCDHB8
  • PCDHB9
  • PCDHB10
  • PCDHB11
  • PCDHB12
  • PCDHB13
  • PCDHB14
  • PCDHB15
  • PCDHB16
  • PCDHB17
  • PCDHB18
  • PCDHGA1
  • PCDHGA2
  • PCDHGA3
  • PCDHGA4
  • PCDHGA5
  • PCDHGA6
  • PCDHGA7
  • PCDHGA8
  • PCDHGA9
  • PCDHGA10
  • PCDHGA11
  • PCDHGA12
  • PCDHGB1
  • PCDHGB2
  • PCDHGB3
  • PCDHGB4
  • PCDHGB5
  • PCDHGB6
  • PCDHGB7
  • PCDHGC3
  • PCDHGC4
  • PCDHGC5
  • ТОЛСТЫЙ
  • FAT2
  • FAT4

См. Также [ править ]

  • Кадгерин
  • PCDH11X
  • Нейронное избегание себя
  • Эпилептическая энцефалопатия, ранняя инфантильная, 9 , вызванная мутацией в гене, кодирующем протокадгерин-19

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hulpiau P, Ван Рой F (февраль 2009). «Молекулярная эволюция суперсемейства кадгеринов». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 41 (2): 349–69. DOI : 10.1016 / j.biocel.2008.09.027 . PMID  18848899 .
  2. ^ а б Сано К., Танихара Х, Хаймарк Р.Л., Обата С., Дэвидсон М., Сент-Джон Т., Такетани С., Сузуки С. (июнь 1993 г.). «Протокадгерины: большое семейство молекул, связанных с кадгерином, в центральной нервной системе» . Журнал EMBO . 12 (6): 2249–56. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1993.tb05878.x . PMC 413453 . PMID 8508762 .  
  3. ^ а б Чен В.В., Альварес Ф.Дж., Лефевр Дж.Л., Фридман Б., Нвакезе С., Гейман Е., Смит С., Чт, Калифорния, Тапиа Дж. С., Ташич Б., Санес Дж. Р., Маниатис Т. (август 2012 г.) «Функциональное значение диверсификации изоформ в кластере генов протокадгерина гамма» . Нейрон . 75 (3): 402–9. DOI : 10.1016 / j.neuron.2012.06.039 . PMC 3426296 . PMID 22884324 .  
  4. ^ Альбертин, Кэролайн Б .; Симаков Олег; Митрос, Тереза; Ван, З. Ян; Pungor, Judit R .; Эдсингер-Гонсалес, Эрик; Бреннер, Сидней; Ragsdale, Клифтон В .; Рохсар, Даниэль С. (август 2015 г.). «Геном осьминога и эволюция нейронных и морфологических новинок головоногих моллюсков» . Природа . 524 (7564): 220–224. Bibcode : 2015Natur.524..220A . DOI : 10,1038 / природа14668 . ISSN 0028-0836 . PMC 4795812 . PMID 26268193 .   
  5. ^ a b c Чен В.В., Маниатис Т. (август 2013 г.). «Кластерные протокадгерины» . Развитие . 140 (16): 3297–302. DOI : 10.1242 / dev.090621 . PMC 3737714 . PMID 23900538 .  
  6. ^ Kohmura Н, Сензаки К, Hamada S, Кай N, Ясуд R, Ватанаб М, Ишие Н, Ясуд М, Мишина М, Яги Т (июнь 1998 г.). «Разнообразие, обнаруженное новым семейством кадгеринов, экспрессируемых в нейронах синаптического комплекса». Нейрон . 20 (6): 1137–51. DOI : 10.1016 / s0896-6273 (00) 80495-X . PMID 9655502 . 
  7. Перейти ↑ Wang X, Weiner JA, Levi S, Craig AM, Bradley A, Sanes JR (декабрь 2002 г.). «Гамма-протокадгерины необходимы для выживания интернейронов спинного мозга». Нейрон . 36 (5): 843–54. DOI : 10.1016 / s0896-6273 (02) 01090-5 . PMID 12467588 . 
  8. ^ Kallenbach S, Khantane S, P Carroll, Гайе O, S Alonso, Henderson CE, Dudley K (июнь 2003). «Изменения в субклеточном распределении белков протокадгерина гамма сопровождают созревание спинномозговых нейронов». Журнал неврологических исследований . 72 (5): 549–56. DOI : 10.1002 / jnr.10618 . PMID 12749019 . 
  9. ^ Phillips GR, Танака H, Frank M, Elste A, Фидлер L, Бенсон DL, Колман DR (июнь 2003). «Гамма-протокадгерины нацелены на подмножества синапсов и внутриклеточных органелл в нейронах» . Журнал неврологии . 23 (12): 5096–104. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.23-12-05096.2003 . PMID 12832533 . 
  10. ^ Junghans Д, Хайденрайх М, Hack Я, Тейлор В, Frotscher М, Кемлеру R (февраль 2008 г.). «Постсинаптическая и дифференциальная локализация нейрональных подтипов протокадгерина бета16 в центральной нервной системе млекопитающих». Европейский журнал нейробиологии . 27 (3): 559–71. DOI : 10.1111 / j.1460-9568.2008.06052.x . PMID 18279309 . 
  11. ↑ Obata S, Sago H, Mori N, Rochelle JM, Seldin MF, Davidson M, St John T, Taketani S, Suzuki ST (декабрь 1995 г.). «Protocadherin Pcdh2 проявляет свойства, сходные с классическими кадгеринами, но отличные от них». Журнал клеточной науки . 108 (Pt 12): 3765–73. PMID 8719883 . 
  12. Перейти ↑ Frank M, Ebert M, Shan W, Phillips GR, Arndt K, Colman DR, Kemler R (август 2005). «Дифференциальная экспрессия отдельных гамма-протокадгеринов во время развития мозга мышей». Молекулярная и клеточная нейронауки . 29 (4): 603–16. DOI : 10.1016 / j.mcn.2005.05.001 . PMID 15964765 . 
  13. ^ Райса К, Maretzky T, Haas IG, Шульте M, Людвиг, Франк М, Saftig P (август 2006). «Регулируемое ADAM10-зависимое отщепление эктодомена гамма-протокадгерина С3 модулирует клеточную адгезию» . Журнал биологической химии . 281 (31): 21735–44. DOI : 10.1074 / jbc.M602663200 . PMID 16751190 . 
  14. ^ a b Шрайнер Д., Вайнер Дж. А. (август 2010 г.). «Комбинаторное гомофильное взаимодействие между мультимерами гамма-протокадгерина значительно расширяет молекулярное разнообразие клеточной адгезии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (33): 14893–8. DOI : 10.1073 / pnas.1004526107 . PMC 2930437 . PMID 20679223 .  
  15. ^ Шалм С.С., Ballif Б.А., Buchanan С.М., Филлипс Р., Maniatis Т (август 2010). «Фосфорилирование протокадгериновых белков рецепторной тирозинкиназой Ret» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (31): 13894–9. DOI : 10.1073 / pnas.1007182107 . PMC 2922223 . PMID 20616001 .  
  16. ^ Фернандеса-Monreal M, S Кан, Phillips GR (март 2009). «Гомофильное взаимодействие гамма-протокадгерина и внутриклеточный трафик контролируется цитоплазматическим доменом в нейронах» . Молекулярная и клеточная нейронауки . 40 (3): 344–53. DOI : 10.1016 / j.mcn.2008.12.002 . PMC 2646808 . PMID 19136062 .  
  17. ↑ Bonn S, Seeburg PH, Schwarz MK (июнь 2007 г.). «Комбинаторная экспрессия альфа- и гамма-протокадгеринов изменяет их пресенилин-зависимый процессинг» . Молекулярная и клеточная биология . 27 (11): 4121–32. DOI : 10.1128 / MCB.01708-06 . PMC 1900011 . PMID 17403907 .  
  18. ^ Buchanan С.М., Шалй С.С., Maniatis Т (октябрь 2010). «Протеолитический процессинг протокадгериновых белков требует эндоцитоза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (41): 17774–9. Bibcode : 2010PNAS..10717774B . DOI : 10.1073 / pnas.1013105107 . PMC 2955128 . PMID 20876099 .  
  19. ↑ Kaufmann WE, Moser HW (октябрь 2000 г.). «Дендритные аномалии при расстройствах, связанных с умственной отсталостью». Кора головного мозга . 10 (10): 981–91. DOI : 10.1093 / cercor / 10.10.981 . PMID 11007549 . 
  20. ^ Kalmady С.В., Venkatasubramanian G (март 2009). «Доказательства положительного отбора на ген Protocadherin Y в Homo sapiens: последствия для шизофрении». Исследование шизофрении . 108 (1–3): 299–300. DOI : 10.1016 / j.schres.2008.09.015 . PMID 18938061 . 
  21. ^ Андертоном ВН, Каллэхэн л, Колман Р, Р Дэвис, наводнений Д, Jicha Г.А., Ом Т, Weaver С (август 1998 г.). «Дендритные изменения при болезни Альцгеймера и факторы, которые могут лежать в основе этих изменений». Прогресс нейробиологии . 55 (6): 595–609. DOI : 10.1016 / s0301-0082 (98) 00022-7 . PMID 9670220 . 
  22. ^ Triana-Бальцер GB, Blank M (март 2006). «Цитоплазматический домен протокадгерина-альфа усиливает гомофильные взаимодействия и распознает элементы цитоскелета». Журнал нейробиологии . 66 (4): 393–407. DOI : 10.1002 / neu.20228 . PMID 16408303 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Хан М.Х., Линь С., Мэн С., Ван Х (январь 2010 г.). «Протеомический анализ показывает перекрывающиеся функции сгруппированных протокадгеринов» . Молекулярная и клеточная протеомика . 9 (1): 71–83. DOI : 10.1074 / mcp.M900343-MCP200 . PMC  2808268 . PMID  19843561 .
  • Сотомайор М., Годе Р., Кори Д.П. (сентябрь 2014 г.). «Разбор беспорядочного суперсемейства: к коннектомике кадгерина» . Тенденции в клеточной биологии . 24 (9): 524–36. DOI : 10.1016 / j.tcb.2014.03.007 . PMC  4294768 . PMID  24794279 .
  • Панчо А., Аертс Т., Мицогианнис, доктор медицины, Сюнтьенс Э. (июнь 2020 г.). «PProtocadherins на перекрестке сигнальных путей» . Границы молекулярной неврологии . 13 : 117. DOI : 10,3389 / fnmol.2020.00117 . PMC  7339444 . PMID  32694982 .