FNDC5

FNDC5
FNDC5
사용 가능한 구조물
PDB직교 검색: PDBe RCSB
식별자
별칭FNDC5, FRC2, Irisin, Irisin, fibronectin 타입 III 도메인 5개 포함
외부 IDOMIM: 611906 MGI: 1917614 HomoloGene: 17812 GeneCard: FNDC5
직교체
종인간마우스
엔트레스

252995

384061

앙상블

ENSG00000160097

ENSMUSG00000001334

유니프로트

Q8NAU1

Q8K4Z2

RefSeq(mRNA)

NM_153756
NM_001171940
NM_001171941

NM_027402

RefSeq(단백질)

NP_001165411
NP_001165412
NP_715637

NP_081678

위치(UCSC)Cr 1: 32.86 – 32.87MbChr 4: 129.03 – 129.04Mb
PubMed 검색[3][4]
위키다타
인간 보기/편집마우스 보기/편집

이리스인의 전구체인 피브로넥틴 타입 III 도메인 함유 단백질 5는 FNDC5 유전자에 의해 인코딩되는 타입 I transmbrane glycoprotein이다.[5][6][7]Irisin은 FNDC5의 갈라진 버전으로, 그리스 메신저 여신 Iris의 이름을 따서 이름 지어졌다.[7]

피브로넥틴 도메인 함유 단백질 5는 짧은 세포질 영역, 투과된 부분, 그리고 ~100kDa 피브로넥틴 타입 III(FniII) 도메인으로 구성된 엑토도메인으로 구성된 막 단백질이다.[8]

역사

FNDC5는 2002년 피브로넥틴 타입 III 도메인의[9] 게놈 검색 중 과산화지질 단백질을 검색하는 과정에서 처음 발견됐다.[5][10]

엑토도메인은 아이리스틴이라는 용해성 펩타이드 호르몬을 투여하기 위해 분해하는 것이 제안되었다.이와는 별도로 아이리스인은 운동에 반응하여 근육에서 분비되며, 사람에게 운동의 유익한 효과와 체중 감량 및 당뇨병을 예방할 수 있는 가능성을 제시하였다.[7][11][12][13][14][15][16][17]다른 이들은 이러한 발견에 의문을 제기했다.[5][18][19][20]2021년 검토에서는 뇌기능과 골격 리모델링에서 아이리스인의 새로운 발견을 강조하지만, 아이리스인 농도를 측정하기 위해 상업용 항체 검사를 이용한 모든 연구를 비판한다.운동 호르몬이 진화 과정에서 어떻게 발생할 수 있는지에 대한 의문도 제기된다.[21]그 직후 FNDC5 녹아웃 생쥐를 사용한 연구와 순환 아이리스인의 인공적인 레벨 상승은 아이리스인이 신체 운동의 유익한 인지 효과를 교란시키고 생쥐에게 운동을 모방할 수 있다는 것을 보여주었다.따라서 이 규제 시스템은 인지 기능을 개선하거나 알츠하이머병을 완화하기 위한 잠재적 개입에 대해 조사된다.[22][23][24]

생합성 및 분비물

FNDC5 유전자는 근력운동에 의해 조절되고 변환 후 처리를 거치면서 아이리신을 발생시키는 1회 통과형 I막 단백질(인간, 212개의 아미노산, 생쥐와 랫드, 209개의 아미노산)인 프로호르몬을 암호화하고 있다.단백질의 순서는 시그널 펩타이드, 단일 섬유소 타입 III 영역, 세포막에 고정된 C단말 소수성 영역을 포함한다.

아이리스인의 생산은 투과 전구체에서 표피 성장인자, TGF 알파와 같은 다른 호르몬과 호르몬과 같은 폴리펩타이드의 방출과 유사하다.N-단자 신호 펩타이드 제거 후, 펩타이드 는 단백질 분해로 C-단자 모이티, 글리코실라이드화 되어 FNIII 반복 부위의 대부분을 구성하는 112개의 아미노산(인간에서는 아미노산 32-143; 생쥐와 랫드에서는 아미노산 29-140)의 호르몬으로 분비된다.FNDC5의 분비 형태인 Irisin에 대한 갈라짐의 원인이 되는 프로테아제/엔자임은 확인되지 않았다.[8]

아이리스인의 순서는 포유류에게 매우 보존되어 있다; 인간과 머린 순서는 같다.[7]그러나 인간 FNDC5의 출발 코돈은 ATA로 변이되어 정상적인 ATG 출발로 다른 동물들의 1% 수준에 불과하다.한 질량 분광학 연구는 인슐린과 같은 다른 주요 인간 호르몬과 동등한 수준인 인간 혈장 내 아이리스인의 수치가 3ng/ml라고 보고했다.[8]ATG 대 ATA 시작 코돈이 100배 더 높은 농도를 예측하는 다른 동물들에서는 아이리스인의 수준에 대한 비교 가능한 연구는 없다.

인간 FNDC5의 뉴클레오티드 염기서열과 마우스 Fndc5의 염기서열 차이가 다른 개시 코돈을 생성하여 잠재적으로 메티오닌-76(Met-76)에서 시작되는 단백질을 생성한다.Met-76에서 시작된 단백질은 신호 펩타이드에 빠져 세포질에 갇히게 될 것이다.아이리스인은 질량분석을 통해 인슐린과 같은 다른 핵심 호르몬과 비슷한 수준으로 인간에게 순환하는 것으로 밝혀졌다.[8]

함수

운동은 운동 적응에 관여하는 과록시솜 증식기 활성 수용체 감마 활성제 1 알파(PGC-1알파)의 근육에 발현을 증가시킨다.생쥐에서는 FNDC5 단백질이 생성되는데, FNDC5 단백질을 분해해 새로운 제품 아이리신을 만든다.[7][13]근수축에 의해 시작된 메커니즘을 통한 생산으로 인해, 아이리신은 미오킨으로 분류되었다.[25]

뚱뚱하다

FNDC5는 지방세포에서 열겐인 발현을 유도하고, 쥐의 간에서 FNDC5의 과다압박은 다이어트에 의한 체중증가를 방지하며, FNDC5 mRNA 수치가 운동 후 인체 근육 샘플에서 상승한다는 연구결과를 바탕으로 아이리스틴이 백혈구의 갈색 지방으로의 전환을 촉진해 체질이 되도록 할 것을 제안했다.촉진 [11][12][26]호르몬이 제안은 FNDC5가 매우 활동적인 노인들에게만 규제된다는 증거에 의해 도전을[27] 받아왔지만,[18] 보다 최근의 문헌은 FNDC5와 아이리스인이 운동과 관련된 혜택에 필요한 역할을 한다는 가설을 뒷받침하고 있다.[26][6]

뼈들

생쥐의 경우 운동 중 아이리스인은 피질골 미네랄 밀도, 뼈 둘레, 극지방 관성 모멘트를 증가시켜 뼈에 직접 작용하는 골격근에서 분비된다.[28]아이리스인은 동물 모델과 인간의 뼈 리모델링과 뼈대사를 조절한다.[30]

인지 효과

아이리스인은 신체 운동의 유익한 인지 효과의 중요한 조절자로 나타났다.[24]

분자 상호작용

FNDC5는 다양한 분자와 상호작용하는 것으로 알려져 있다.운동 관련 효과에서 PGC-1알파는 ERRα 가용성을 통해 FNDC5 유전자 발현을 유도하고, 그 운동이 Pgc-1α와 Erα의 전사 증가로 이어져 Fndc5의 전사량이 증가한다.[15]또한 FNDC5는 BDNF 표현의 양성 조절기로서, 주변적으로 아데노바이러스 벡터에 의해 전달되는 경우에도 뇌의 BDNF 발현에 영향을 미칠 수 있다.[15]

아이리스인은 UCP1 발현을 늘려 화이트 아디포스 조직(WAT)을 브라운 아디포스 조직(BAT)으로 전환하도록 촉진한다.[7]백색과 갈색 지방 세포 조직을 대상으로 한 2016년 체외 연구에서는 백색 지방의 갈변화에 기여하는 UCP1이라는 단백질의 선량 관련 상향 조절을 발견했으며, 백색 세포가 갈변하고 있고 지방 세포가 대사적으로 더 활발하다는 것을 나타내는 다른 표지를 발견했다.많은 줄기세포들이 뼈로 성숙하는 세포의 종류가 되었다.아이리스인으로 처리된 조직은 약 40% 적은 성숙한 지방세포를 생성했다.[7]

Irisin은 또한 BDNF와 뇌의 수준을 조절한다는 측면에서 상호작용을 한다.[15][31]최근 연구에서 포도당 농도와 포도당 노출 시간이 증가하거나 당뇨 쥐 조건에서 1차 해마 신경 세포에서 BDNF의 발현이 감소하는 것으로 관찰되었다.당뇨병 쥐에서 나오는 이러한 일차 해마 신경 세포의 활력은 BDNF 수치가 낮았으나 아이리스인 치료 후 개선되었을 때 현저하게 감소하였다.따라서 아이리스인은 BDNF의 발현을 긍정적으로 조절하고 GHBA1c(인간 당화 헤모글로빈 A1c)와 AGE의 수치에 부정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀져, 아이리스인이 BDNF와 글리코메타볼리즘의 발현을 조절함으로써 제2형 당뇨병에 걸린 쥐의 인지장애에 영향을 미친다는 것을 시사했다.[31]고혈압, 당뇨병 등 심혈관/메타볼릭병 측면에서 이들 단백질이 서로 연결되고 관련돼 있는 것으로 보인다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c GRCh38: 앙상블 릴리스 89: ENSG00000160097 - 앙상블, 2017년 5월
  2. ^ a b c GRCm38: 앙상블 릴리스 89: ENSMUSG00000001334 - 앙상블, 2017년 5월
  3. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  5. ^ a b c Erickson HP (October 2013). "Irisin and FNDC5 in retrospect: An exercise hormone or a transmembrane receptor?". Adipocyte. 2 (4): 289–93. doi:10.4161/adip.26082. PMC 3774709. PMID 24052909.
  6. ^ a b Farrash W, Brook M, Crossland H, Phillips BE, Cegielski J, Wilkinson DJ, et al. (June 2020). "Impacts of rat hindlimb Fndc5/irisin overexpression on muscle and adipose tissue metabolism". American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 318 (6): E943–E955. doi:10.1152/ajpendo.00034.2020. PMC 7311674. PMID 32369414.
  7. ^ a b c d e f g Boström P, Wu J, Jedrychowski MP, Korde A, Ye L, Lo JC, et al. (January 2012). "A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis". Nature. 481 (7382): 463–8. Bibcode:2012Natur.481..463B. doi:10.1038/nature10777. PMC 3522098. PMID 22237023.
  8. ^ a b c d Jedrychowski MP, Wrann CD, Paulo JA, Gerber KK, Szpyt J, Robinson MM, et al. (October 2015). "Detection and Quantitation of Circulating Human Irisin by Tandem Mass Spectrometry". Cell Metabolism. 22 (4): 734–740. doi:10.1016/j.cmet.2015.08.001. PMC 4802359. PMID 26278051.
  9. ^ Teufel A, Malik N, Mukhopadhyay M, Westphal H (September 2002). "Frcp1 and Frcp2, two novel fibronectin type III repeat containing genes". Gene. 297 (1–2): 79–83. doi:10.1016/S0378-1119(02)00828-4. PMID 12384288.
  10. ^ Ferrer-Martínez A, Ruiz-Lozano P, Chien KR (June 2002). "Mouse PeP: a novel peroxisomal protein linked to myoblast differentiation and development". Developmental Dynamics. 224 (2): 154–67. doi:10.1002/dvdy.10099. PMID 12112469. S2CID 42445530.
  11. ^ a b Courage KH. "Newly Discovered Hormone Boosts Effects of Exercise, Could Help Fend Off Diabetes". Observations. Scientific American. Retrieved January 12, 2012.
  12. ^ a b Park A (April 8, 2009). "Brown Fat: A Fat That Helps You Lose Weight?". Health & Science. Time. Archived from the original on April 11, 2009. Retrieved January 12, 2012.
  13. ^ a b Reynolds G (January 11, 2012). "Exercise Hormone May Fight Obesity and Diabetes". Well. The New York Times. Retrieved January 12, 2012.
  14. ^ Zhang Y, Li R, Meng Y, Li S, Donelan W, Zhao Y, et al. (February 2014). "Irisin stimulates browning of white adipocytes through mitogen-activated protein kinase p38 MAP kinase and ERK MAP kinase signaling". Diabetes. 63 (2): 514–25. doi:10.2337/db13-1106. PMID 24150604.
  15. ^ a b c d Wrann CD, White JP, Salogiannnis J, Laznik-Bogoslavski D, Wu J, Ma D, et al. (November 2013). "Exercise induces hippocampal BDNF through a PGC-1α/FNDC5 pathway". Cell Metabolism. 18 (5): 649–59. doi:10.1016/j.cmet.2013.09.008. PMC 3980968. PMID 24120943.
  16. ^ Wu J, Boström P, Sparks LM, Ye L, Choi JH, Giang AH, et al. (July 2012). "Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and human". Cell. 150 (2): 366–76. doi:10.1016/j.cell.2012.05.016. PMC 3402601. PMID 22796012.
  17. ^ Zhang Y, Xie C, Wang H, Foss RM, Clare M, George EV, et al. (August 2016). "Irisin exerts dual effects on browning and adipogenesis of human white adipocytes". American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 311 (2): E530-41. doi:10.1152/ajpendo.00094.2016. PMID 27436609.
  18. ^ a b Timmons JA, Baar K, Davidsen PK, Atherton PJ (August 2012). "Is irisin a human exercise gene?". Nature. 488 (7413): E9-10, discussion E10-1. Bibcode:2012Natur.488E...9T. doi:10.1038/nature11364. PMID 22932392. S2CID 4415979.
  19. ^ Albrecht E, Norheim F, Thiede B, Holen T, Ohashi T, Schering L, et al. (March 2015). "Irisin - a myth rather than an exercise-inducible myokine". Scientific Reports. 5: 8889. Bibcode:2015NatSR...5E8889A. doi:10.1038/srep08889. PMC 4352853. PMID 25749243.
  20. ^ Raschke S, Elsen M, Gassenhuber H, Sommerfeld M, Schwahn U, Brockmann B, et al. (2013). López-Lluch G (ed.). "Evidence against a beneficial effect of irisin in humans". PLOS One. 8 (9): e73680. Bibcode:2013PLoSO...873680R. doi:10.1371/journal.pone.0073680. PMC 3770677. PMID 24040023.
  21. ^ Maak, S.; Norheim, F.; Drevon, C. A.; Erickson, H. P. (2021). "Progress and Challenges in the Biology of FNDC5 and Irisin". Endocrine Reviews. 42 (4): 436–456. doi:10.1210/endrev/bnab003. PMC 8284618. PMID 33493316.
  22. ^ "The hormone irisin is found to confer benefits of exercise on cognitive function". medicalxpress.com. Retrieved September 21, 2021.
  23. ^ Reynolds, Gretchen (August 25, 2021). "How Exercise May Help Keep Our Memory Sharp". The New York Times. Retrieved September 21, 2021.
  24. ^ a b Islam, Mohammad R.; Valaris, Sophia; Young, Michael F.; Haley, Erin B.; Luo, Renhao; Bond, Sabrina F.; Mazuera, Sofia; Kitchen, Robert R.; Caldarone, Barbara J.; Bettio, Luis E. B.; Christie, Brian R.; Schmider, Angela B.; Soberman, Roy J.; Besnard, Antoine; Jedrychowski, Mark P.; Kim, Hyeonwoo; Tu, Hua; Kim, Eunhee; Choi, Se Hoon; Tanzi, Rudolph E.; Spiegelman, Bruce M.; Wrann, Christiane D. (August 2021). "Exercise hormone irisin is a critical regulator of cognitive function". Nature Metabolism. 3 (8): 1058–1070. doi:10.1038/s42255-021-00438-z. ISSN 2522-5812.
  25. ^ Pedersen BK, Febbraio MA (October 2008). "Muscle as an endocrine organ: focus on muscle-derived interleukin-6". Physiological Reviews. 88 (4): 1379–406. doi:10.1152/physrev.90100.2007. PMID 18923185.
  26. ^ a b Xiong Y, Wu Z, Zhang B, Wang C, Mao F, Liu X, et al. (May 2019). "Fndc5 loss-of-function attenuates exercise-induced browning of white adipose tissue in mice". The FASEB Journal. 33 (5): 5876–5886. doi:10.1096/fj.201801754RR. PMID 30721625. S2CID 73444056.
  27. ^ Servick K (March 2015). "Biomedicine. Woes for 'exercise hormone'". Science. 347 (6228): 1299. doi:10.1126/science.347.6228.1299. PMID 25792309.
  28. ^ Colaianni G, Cuscito C, Mongelli T, Pignataro P, Buccoliero C, Liu P, et al. (September 2015). "The myokine irisin increases cortical bone mass". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (39): 12157–62. Bibcode:2015PNAS..11212157C. doi:10.1073/pnas.1516622112. PMC 4593131. PMID 26374841.
  29. ^ Kim H, Wrann CD, Jedrychowski M, Vidoni S, Kitase Y, Nagano K, et al. (December 2018). "Irisin Mediates Effects on Bone and Fat via αV Integrin Receptors". Cell. 175 (7): 1756–1768.e17. doi:10.1530/ey.16.15.15. PMC 6298040. PMID 30550785.
  30. ^ Colaianni G, Sanesi L, Storlino G, Brunetti G, Colucci S, Grano M (May 2019). "Irisin and Bone: From Preclinical Studies to the Evaluation of Its Circulating Levels in Different Populations of Human Subjects". Cells. 8 (5): 451. doi:10.3390/cells8050451. PMC 6562988. PMID 31091695.
  31. ^ a b Huang L, Yan S, Luo L, Yang L (February 2019). "Irisin regulates the expression of BDNF and glycometabolism in diabetic rats". Molecular Medicine Reports. 19 (2): 1074–1082. doi:10.3892/mmr.2018.9743. PMC 6323232. PMID 30569121.