페린스
Ferlins페린은 소포 융합과 막 밀매에 관여하는 고대 단백질 패밀리입니다.페린은 복수의 탠덤 C2 도메인으로 구분되며, 경우에 따라서는 FerA 도메인과 DysF 도메인으로 구분됩니다.페린의 돌연변이는 근위축증과 청각장애와 같은 인간의 질병을 유발할 수 있다.인간 페를린 단백질인 미오페린의 발현 이상은 또한 췌장, 대장, 유방, 자궁경부, 위, 난소, 자궁경부, 갑상선, 자궁내막, 구인두 편평상피암 [1][2]등 여러 종류의 암에서 높은 사망률과 종양 재발과 직접적으로 관련이 있다.다른 동물들에서는 페를린 돌연변이가 불임을 일으킬 수 있다.
페를린은 II형 막간단백질(막의 세포질측 N말단)이며, 5~7개의 C2 도메인이 탠덤으로 연결되어 있으며,[3] C말단에 위치한 단일 패스 막간 도메인을 가지고 있다.C2 도메인은 아미노 말단에서 카르복실 말단 순으로 C2A에서 C2G로 표시된다.C2 도메인은 본질적으로 칼슘 및 인지질 결합 도메인으로 세포막 상호작용을 위해 진화한다.사실, 신호 전달, 막 밀매, 막 융합에 관여하는 많은 단백질들은 세포막을 목표로 C2 도메인을 사용한다.그러나 페린은 다른 단백질보다 더 많은 C2 도메인을 포함하는 특이하다(5~7개).[4]FerA와 DysF는 페린에 고유한 중간 도메인입니다.FerA 및 DysF 도메인에 대해서는 잘 알려져 있지 않지만, 디스퍼린에서 이러한 도메인의 돌연변이는 근육위축증으로 [5][6]이어질 수 있다.
다른 포유동물과 마찬가지로 인간에게는 6개의 페린 유전자가 있다(Fer1L1-Fer1L6).이 중 Fer1L1-Fer1L3은 질병 관련성이 알려져 있다.따라서 Fer1L1-Fer1L3은 기능 및 조직 [7]국재성이 불분명한 Fer1L4-Fer1L6에 비해 특성이 우수하다.Fer1L1-Fer1L3 단백질은 각각 고유한 이름을 가지며,[4] 이에 따라 디스퍼린, 미오페린 및 오토페린에 대응한다.
검출
페를린 단백질 패밀리의 첫 번째 멤버인 fer-1은 선충류 케노하브디션에서 발견되었다.Fer-1 유전자는 1997년 아찬자르와 [8]워드에 의해 처음 기술되었다.Fer-1은 C. elegans의 번식에 필요하기 때문에 번식력에 관여하기 때문에 Fer-1로 명명되었습니다.이름은 "피임 계수 1"의 줄임말입니다.인간의 다른 페린에 포함된 명명법은 Fer1Lx이며, 여기서 x는 1에서 6까지의 숫자로, 각각 인간의 [9]Fer1과 유사한 페린 6개 중 하나를 식별합니다.
진화
페린은 고대 단백질로 원생동물과 메타조아에서 확인되었으며 단세포 진핵생물에서 인간에 이르는 다양한 유기체에 존재하는 것으로 알려져 페린의 [7]원시적인 기능을 시사한다.보다 구체적으로, DysF 도메인과 마지막 두 개의 C 말단 C2 도메인 다음으로 C 말단 막 통과 도메인(약 489개의 아미노산을 포함하는 C2E-C2F-TM)이 높은 보존도를 보인다.모든 페린에는 여러 개의 C2 도메인이 포함되어 있습니다.그러나 일부 페린에서는 [7]C2A가 누락될 수 있습니다.구체적으로는, 6개의 인간 페린으로부터, 3개는 C2A 도메인을 포함하지 않는다.보존성이 높은 또 다른 도메인은 N단말기 C2-FerI-C2 시퀀스입니다.FerI는 Pfam에 의해 검출된 모티브이지만, 이 보존 모티브의 기능은 현재 [7][10]알려져 있지 않다.페린은 DysF 함유 페린과 비 DysF 페린의 두 그룹으로 진화되었습니다.대부분의 무척추동물들은 각각의 분류에서 하나씩 두 개의 페린 단백질을 가지고 있다.그러나 대부분의 척추동물은 6개의 페린 유전자를 가지고 있으며, 그 중 3개는 DysF 페린을 포함하고 나머지 3개는 DysF 페린을 포함하지 않으며, 이는 척추동물 페린이 초기 메타조아에서 두 개의 페린에서 진화하여 유래되었음을 나타냅니다.두 하위 그룹은 초기 메타장에서 확인되었으며,[7] 이러한 단백질과 관련된 근본적인 역할을 시사한다.
구조.
| 디스퍼린 디스에프 | |
|---|---|
디스퍼린의 인간 내부 DiF 영역의 결정 구조 | |
| 식별자 | |
| 기호. | 4CAH |
| 스마트 | SM00694 |
페린은 큰 단백질로 현재 페린의 전체 길이 구조는 알려져 있지 않다.이들의 구조적 측면을 이해하기 위해 페를린 도메인을 개별적으로 연구했다.
C2A 도메인은 2시트를 형성하는 8개의 β-스트랜드로 이루어진 칼슘 및 지질 결합 도메인이다.시트를 연결하는 루프가 칼슘 결합 부위를 형성합니다.β 시트 구조는 C2 도메인 간에 보존되지만, 루프는 다른 [11]특징을 가질 수 있다.칼슘 결합 부위와 루프에 위치한 아미노산에 따라, C2 도메인은 칼슘과 지질 결합에 대한 다른 특이성을 가질 수 있으며, 이는 그들이 다른 [12]환경에서 기능하도록 진화되었음을 시사한다.
DysF 도메인은 내부 DysF 도메인이 외부 DysF 도메인으로 둘러싸인 내부 복제로 존재합니다.이러한 구조는 유전자 복제의 결과이며 내부 및 외부 DysF 도메인이 동일한 접힘을 채택했다.DysF의 구조는 주로 2개의 반평행 긴 β-스트랜드로 구성된다.지금까지 Altin Sula 등 및 PryankPatel 등에 의해 인간 디스퍼린의 결정구조와 myofferlin DiF의 용액 NMR 구조가 확인되었다.마이오페린 및 디스퍼린 DysF 도메인은 61%의 염기서열 동일성을 나타낸다.Dysferlin과 myoferlin 양쪽의 DysF 도메인의 독특한 특징은 이들 도메인이 아르기닌/아로마 사이드체인([5][13]특히 트립토판) 스택에 의해 함께 유지된다는 것입니다.
FerA는 Pfam과 SMART를 사용하여 예측되었으며 [7][14][15]최근까지 구조적으로나 기능적으로나 특징이 없었다.그러나 2차 구조 예측에 의해 FerA 도메인이 여러 개의 나선형(helic)을 포함하는 것으로 결정되었다.최근에는 소각 X선 산란(SAXS) 실험을 통해 얻은 FerA 구조에 호몰로지 모델을 적용함으로써 FerA 구조 모델을 확정했다.이러한 구조 모델은 FerA가 4개의 나선형을 포함한다는 증거를 제공하였고, 나선형은 접혀 4개의 나선형을 형성하였다.
기능.
페린은 소포 융합과 막 밀매에 역할을 한다.다양한 장기에서 다양한 페린이 발견되어 특정한 [16]역할을 한다.Fer-1은 페를린 단백질 패밀리의 일종으로, C. 엘레곤의 정자 형성 중에 정자 세포막과 막상 기관이라고 불리는 소포의 융합에 관여하는 수정 인자입니다.C. 엘레강스 정자는 움직이지 않으며, 정자 성숙 시 세포막과 막소기관과의 융합 후 이동성이 확보된다.이 시점에서 정자류는 의사동물을 확장하여 이동한다.이 과정은 칼슘에 의존하며 이 단계를 정상적으로 진행하려면 페린의 [17][8][18]개입이 필요합니다.
디스퍼린은 골격근에서 많이 발현되지만 심장, 태반, 간, 폐, 신장, 췌장에서도 발견된다.디스퍼린은 근육 세포의 막 복구 메커니즘에 필수적이다.바다별의 디스퍼린은 인간 디스퍼린과 46.9% 동일하며, 발아 및 태아 [19]발생 시 정상적인 내구증에 매우 중요하다.인간의 경우, 디스퍼린의 주요 기능은 근육막 복구 메커니즘에 관여하는 것으로 여겨진다.골격근육은 운동과 일상 활동 중에 미세 손상을 경험한다.근육이 손상되면 상처 부위에 소포를 포함한 디스페린이 축적되고, 함께 융접하여 막으로 흘러내린 부분을 메워준다.디스퍼린 늘 근육에서는 이 소포가 손상 부위에 아직 축적되지만 융합할 수 없기 때문에 손상된 근육 [20][21]세포를 복구할 수 없다.오토페린은 사람의 또 다른 페를린 멤버로 청각 내모세포 리본 [22]시냅스에서 시냅스 소포의 세포외이증을 일으키는 역할을 한다.다 자란 초파리는 실화라고 불리는 페를린 부재가 고환과 [23]난소에 발현됩니다.실화의 돌연변이와 파리나 엘레강스의 페린인 Fer-1은 수정 [17][23]결함으로 남성 불임증을 일으킨다.
페를린 단백질의 기능은 여러 도메인을 사용하는 것을 포함한다.C2A 도메인은 지질 결합에 특화되어 있습니다.인지질 상호작용은 C2 도메인이 칼슘 농도 증가에 반응하도록 진화했기 때문에 칼슘에 의존하는 경우가 많다.막 손상 후 시냅스 소포 또는 근육 세포 내부에서 칼슘 농도가 갑자기 증가하는 것이 관찰됩니다.따라서 C2 도메인은 종종 C2 도메인을 포함하는 단백질의 칼슘 센서로 언급된다.C2 도메인의 기능 및 메커니즘은 C2 도메인에 따라 다를 수 있지만 매우 적합합니다.일반적으로 C2 도메인은 정전 또는 소수성 [11]상호작용을 통해 막과 상호작용한다.FerA는 막 상호작용에도 관여할 수 있다고 제안되었다.그것은 사실 중성 또는 음전하를 띤 인지질들과 상호작용할 수 있고 칼슘 [6]이온이 있을 때 상호작용이 강화된다.그러나 FerA가 막이나 칼슘 이온과 상호작용하는 분자 메커니즘은 현재 알려져 있지 않다.
질병 관련성
인간에서 페린의 가장 중요한 질병 관련성은 디페린의 돌연변이와 관련이 있다.사람에게서, 디스퍼린의 돌연변이를 일으키는 질병은 모든 C2 도메인, FerA 도메인, DysF 도메인, 그리고 심지어 링커 [20]세그먼트에서 확인되었다.기능성 디스퍼린의 부족은 [24]디스퍼린병이라고 불리는 근육성 디스트로피 그룹을 일으킨다.이질성 질환에는 사지거들근디스트로피(LGMD) 2B, 미요시근디로피([25]MM) 및 전경골원위근디로파시가 포함된다.칼슘 결합이나 지질 결합에 영향을 미치는 C2A 돌연변이는 종종 근위축증을 일으킬 수 있다.흥미롭게도, 디스퍼린 C2B는 칼슘과 결합하지 않지만, 이 영역의 돌연변이는 여전히 근육위생을 [26]일으킬 수 있습니다.C2A의 일부 돌연변이는 또한 근위축증을 [27]초래할 수 있는 막 복구 과정에 관여하는 다른 중요한 단백질과의 디스페린 상호작용을 방해할 수 있다.디스퍼린의 많은 돌연변이는 종종 이 도메인의 아르기닌/트립토판 스택을 교란시키는 DysF 도메인에서 발생한다.이는 전체 [13]디스퍼린의 분해로 이어질 수 있는 덜 안정적이고 가능한 전개 단백질로 이어진다.몇몇 FerA 돌연변이도 확인되었다.이러한 돌연변이는 이러한 [6]돌연변이의 병원성을 설명할 수 있는 FerA 도메인의 안정성을 낮추는 것으로 나타났다.
오토페린은 SNARE와 상호작용하여 [28]내이에 있는 모발세포에서 칼슘 의존성 외세포증에서 역할을 하는 것으로 나타났다.오토페린의 돌연변이는 사람에게 [16][29][30]경미하거나 심각한 비신드롬 열성 난청을 일으킬 수 있다.
현재 미오페린 돌연변이와 인간의 질병 사이에는 아무런 연관성이 없다.그러나 미오페린의 상실은 근아세포 융합과 근육 [31]크기를 감소시키는 결과를 가져온다는 것이 실험적으로 증명되었다.또한 미오페린 과다발현과 폐암과 [32][33]유방암과 같은 여러 종류의 암 사이에는 상관관계가 있다.췌관선암(PDAC)에서 미오페린은 세포 증식을 증가시키고 종양 발생을 촉진하며 그 발현이 종양 [34]크기와 음의 상관관계를 갖는다.과다출혈된 미오페린을 가진 유방암 환자들은 생존율이 낮다.미오페린이 분자 수준에서 암 병리학에 어떻게 기여하는지는 아직 명확하지 않지만, 미오페린 과잉 발현이 종양 성장과 전이와 관련이 있다는 과학적 증거가 있다.사실, 암세포주에서의 미오페린 고갈은 종양 [35]크기와 전이율을 감소시킬 수 있다.
레퍼런스
- ^ Eisenberg MC, Kim Y, Li R, Ackerman WE, Kniss DA, Friedman A (December 2011). "Mechanistic modeling of the effects of myoferlin on tumor cell invasion". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (50): 20078–83. Bibcode:2011PNAS..10820078E. doi:10.1073/pnas.1116327108. PMC 3250187. PMID 22135466.
- ^ Kumar B, Brown NV, Swanson BJ, Schmitt AC, Old M, Ozer E, Agrawal A, Schuller DE, Teknos TN, Kumar P (April 2016). "High expression of myoferlin is associated with poor outcome in oropharyngeal squamous cell carcinoma patients and is inversely associated with HPV-status". Oncotarget. 7 (14): 18665–77. doi:10.18632/oncotarget.7625. PMC 4951318. PMID 26919244.
- ^ Bansal D, Campbell KP (April 2004). "Dysferlin and the plasma membrane repair in muscular dystrophy". Trends in Cell Biology. 14 (4): 206–13. doi:10.1016/j.tcb.2004.03.001. PMID 15066638.
- ^ a b Coleman BI, Saha S, Sato S, Engelberg K, Ferguson DJ, Coppens I, Lodoen MB, Gubbels MJ (October 2018). "A Member of the Ferlin Calcium Sensor Family Is Essential for Toxoplasma gondii Rhoptry Secretion". mBio. 9 (5). doi:10.1128/mBio.01510-18. PMC 6168857. PMID 30279285.
- ^ a b Patel P, Harris R, Geddes SM, Strehle EM, Watson JD, Bashir R, Bushby K, Driscoll PC, Keep NH (June 2008). "Solution structure of the inner DysF domain of myoferlin and implications for limb girdle muscular dystrophy type 2b" (PDF). Journal of Molecular Biology. 379 (5): 981–90. doi:10.1016/j.jmb.2008.04.046. PMID 18495154.
- ^ a b c Harsini FM, Chebrolu S, Fuson KL, White MA, Rice AM, Sutton RB (July 2018). "FerA is a Membrane-Associating Four-Helix Bundle Domain in the Ferlin Family of Membrane-Fusion Proteins". Scientific Reports. 8 (1): 10949. Bibcode:2018NatSR...810949H. doi:10.1038/s41598-018-29184-1. PMC 6053371. PMID 30026467.
- ^ a b c d e f Lek A, Lek M, North KN, Cooper ST (July 2010). "Phylogenetic analysis of ferlin genes reveals ancient eukaryotic origins". BMC Evolutionary Biology. 10: 231. doi:10.1186/1471-2148-10-231. PMC 2923515. PMID 20667140.
- ^ a b Achanzar WE, Ward S (May 1997). "A nematode gene required for sperm vesicle fusion". Journal of Cell Science. 110 (Pt 9) (9): 1073–81. doi:10.1242/jcs.110.9.1073. PMID 9175703.
- ^ "Which Ferlin protein was discovered first? Jain Foundation". www.jain-foundation.org. Retrieved 2018-11-18.
- ^ Staub E, Fiziev P, Rosenthal A, Hinzmann B (May 2004). "Insights into the evolution of the nucleolus by an analysis of its protein domain repertoire". BioEssays. 26 (5): 567–81. doi:10.1002/bies.20032. PMID 15112237.
- ^ a b Rizo J, Südhof TC (June 1998). "C2-domains, structure and function of a universal Ca2+-binding domain". The Journal of Biological Chemistry. 273 (26): 15879–82. doi:10.1074/jbc.273.26.15879. PMID 9632630.
- ^ Nalefski EA, Wisner MA, Chen JZ, Sprang SR, Fukuda M, Mikoshiba K, Falke JJ (March 2001). "C2 domains from different Ca2+ signaling pathways display functional and mechanistic diversity". Biochemistry. 40 (10): 3089–100. doi:10.1021/bi001968a. PMC 3862187. PMID 11258923.
- ^ a b Sula A, Cole AR, Yeats C, Orengo C, Keep NH (January 2014). "Crystal structures of the human Dysferlin inner DysF domain". BMC Structural Biology. 14: 3. doi:10.1186/1472-6807-14-3. PMC 3898210. PMID 24438169.
- ^ "SMART: FerA domain annotation". smart.embl-heidelberg.de. Retrieved 2018-11-17.
- ^ "Family: FerA (PF08165)". Retrieved 2018-11-17.
- ^ a b Lek A, Evesson FJ, Sutton RB, North KN, Cooper ST (February 2012). "Ferlins: regulators of vesicle fusion for auditory neurotransmission, receptor trafficking and membrane repair". Traffic. 13 (2): 185–94. doi:10.1111/j.1600-0854.2011.01267.x. PMID 21838746. S2CID 25445442.
- ^ a b Washington NL, Ward S (June 2006). "FER-1 regulates Ca2+ -mediated membrane fusion during C. elegans spermatogenesis". Journal of Cell Science. 119 (Pt 12): 2552–62. doi:10.1242/jcs.02980. PMID 16735442.
- ^ Riddle DL, Blumenthal T, Meyer BJ, Priess JR (1997). Organelle Morphogenesis During Spermatogenesis. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
- ^ Oulhen N, Onorato TM, Ramos I, Wessel GM (April 2014). "Dysferlin is essential for endocytosis in the sea star oocyte". Developmental Biology. 388 (1): 94–102. doi:10.1016/j.ydbio.2013.12.018. PMC 3982204. PMID 24368072.
- ^ a b Cooper ST, Head SI (December 2015). "Membrane Injury and Repair in the Muscular Dystrophies". The Neuroscientist. 21 (6): 653–68. doi:10.1177/1073858414558336. PMID 25406223. S2CID 29751207.
- ^ Demonbreun AR, Quattrocelli M, Barefield DY, Allen MV, Swanson KE, McNally EM (June 2016). "An actin-dependent annexin complex mediates plasma membrane repair in muscle". The Journal of Cell Biology. 213 (6): 705–18. doi:10.1083/jcb.201512022. PMC 4915191. PMID 27298325.
- ^ Pangršič T, Reisinger E, Moser T (November 2012). "Otoferlin: a multi-C2 domain protein essential for hearing". Trends in Neurosciences. 35 (11): 671–80. doi:10.1016/j.tins.2012.08.002. PMID 22959777. S2CID 12329992.
- ^ a b Smith MK, Wakimoto BT (March 2007). "Complex regulation and multiple developmental functions of misfire, the Drosophila melanogaster ferlin gene". BMC Developmental Biology. 7: 21. doi:10.1186/1471-213X-7-21. PMC 1853072. PMID 17386097.
- ^ Urtizberea JA, Bassez G, Leturcq F, Nguyen K, Krahn M, Levy N (2008). "Dysferlinopathies". Neurology India. 56 (3): 289–97. doi:10.4103/0028-3886.43447. PMID 18974555.
- ^ Cacciottolo M, Numitone G, Aurino S, Caserta IR, Fanin M, Politano L, Minetti C, Ricci E, Piluso G, Angelini C, Nigro V (September 2011). "Muscular dystrophy with marked Dysferlin deficiency is consistently caused by primary dysferlin gene mutations". European Journal of Human Genetics. 19 (9): 974–80. doi:10.1038/ejhg.2011.70. PMC 3179367. PMID 21522182.
- ^ Jin SQ, Yu M, Zhang W, Lyu H, Yuan Y, Wang ZX (October 2016). "Dysferlin Gene Mutation Spectrum in a Large Cohort of Chinese Patients with Dysferlinopathy". Chinese Medical Journal. 129 (19): 2287–93. doi:10.4103/0366-6999.190671. PMC 5040013. PMID 27647186.
- ^ Matsuda C, Miyake K, Kameyama K, Keduka E, Takeshima H, Imamura T, Araki N, Nishino I, Hayashi Y (November 2012). "The C2A domain in dysferlin is important for association with MG53 (TRIM72)". PLOS Currents. 4: e5035add8caff4. doi:10.1371/5035add8caff4. PMC 3493068. PMID 23145354.
- ^ Ramakrishnan NA, Drescher MJ, Morley BJ, Kelley PM, Drescher DG (March 2014). "Calcium regulates molecular interactions of otoferlin with soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) proteins required for hair cell exocytosis". The Journal of Biological Chemistry. 289 (13): 8750–66. doi:10.1074/jbc.M113.480533. PMC 3979417. PMID 24478316.
- ^ Choi BY, Ahmed ZM, Riazuddin S, Bhinder MA, Shahzad M, Husnain T, Riazuddin S, Griffith AJ, Friedman TB (March 2009). "Identities and frequencies of mutations of the otoferlin gene (OTOF) causing DFNB9 deafness in Pakistan". Clinical Genetics. 75 (3): 237–43. doi:10.1111/j.1399-0004.2008.01128.x. PMC 3461579. PMID 19250381.
- ^ Varga R, Avenarius MR, Kelley PM, Keats BJ, Berlin CI, Hood LJ, Morlet TG, Brashears SM, Starr A, Cohn ES, Smith RJ, Kimberling WJ (July 2006). "OTOF mutations revealed by genetic analysis of hearing loss families including a potential temperature sensitive auditory neuropathy allele". Journal of Medical Genetics. 43 (7): 576–81. doi:10.1136/jmg.2005.038612. PMC 2593030. PMID 16371502.
- ^ Doherty KR, Cave A, Davis DB, Delmonte AJ, Posey A, Earley JU, Hadhazy M, McNally EM (December 2005). "Normal myoblast fusion requires myoferlin". Development. 132 (24): 5565–75. doi:10.1242/dev.02155. PMC 4066872. PMID 16280346.
- ^ Song DH, Ko GH, Lee JH, Lee JS, Lee GW, Kim HC, Yang JW, Heo RW, Roh GS, Han SY, Kim DC (February 2016). "Myoferlin expression in non-small cell lung cancer: Prognostic role and correlation with VEGFR-2 expression". Oncology Letters. 11 (2): 998–1006. doi:10.3892/ol.2015.3988. PMC 4734036. PMID 26893682.
- ^ Turtoi A, Blomme A, Bellahcène A, Gilles C, Hennequière V, Peixoto P, Bianchi E, Noel A, De Pauw E, Lifrange E, Delvenne P, Castronovo V (September 2013). "Myoferlin is a key regulator of EGFR activity in breast cancer" (PDF). Cancer Research. 73 (17): 5438–48. doi:10.1158/0008-5472.CAN-13-1142. PMID 23864327.
- ^ Rademaker G, Hennequière V, Brohée L, Nokin MJ, Lovinfosse P, Durieux F, Gofflot S, Bellier J, Costanza B, Herfs M, Peiffer R, Bettendorff L, Deroanne C, Thiry M, Delvenne P, Hustinx R, Bellahcène A, Castronovo V, Peulen O (August 2018). "Myoferlin controls mitochondrial structure and activity in pancreatic ductal adenocarcinoma, and affects tumor aggressiveness". Oncogene. 37 (32): 4398–4412. doi:10.1038/s41388-018-0287-z. PMC 6085282. PMID 29720728.
- ^ Li R, Ackerman WE, Mihai C, Volakis LI, Ghadiali S, Kniss DA (2012). "Myoferlin depletion in breast cancer cells promotes mesenchymal to epithelial shape change and stalls invasion". PLOS ONE. 7 (6): e39766. Bibcode:2012PLoSO...739766L. doi:10.1371/journal.pone.0039766. PMC 3384637. PMID 22761893.
