MACF1은 수많은 스펙트린과 류신이 풍부한 반복(LRR) 도메인을 포함하는 큰 단백질을 암호화한다. MACF1은 서로 다른 세포골격계 원소들 사이에 다리를 형성하는 단백질 계열의 일원이다. 이 단백질은 세포 주변부에서 액틴-마이크로튜브 상호작용을 촉진하고 마이크로튜브 네트워크를 세포 접합부에 결합시킨다.[5]
MACF1은 스펙트라플라킨이라고 불리는 미세관 끝의 성장에 결합하는 +TIP 또는 단백질의 하위 집합에 속한다.[6] 스펙트라플라킨은 특징적으로 독특한 미세관 및 액틴 바인딩 도메인을 가지고 있어 MACF1이 두 가지 세포골격계 요소에 모두 바인딩할 수 있다.[7] MACF1은 많은 이름으로 통하며 ACF7 또는 액틴 크로스링크 인자 7, MACF, 마크로핀, 트라베쿨린 α, ABP620이라고도 불린다.[8] 대안으로 MACF1의 구별되는 ISO 형식을 인코딩하는 분할된 대본 변형이 설명되었다.[5] MACF1은 상처 치유와 같은 과정에서 세포이동에 중요한 단백질이기도 하다.[9]
MACF1은 아미노산 잔류물 5380개의 거대한 단백질이다. N-단자 세그먼트는 액틴 바인딩 도메인을 가지며, C-단자 세그먼트는 +TIP 바인딩 사이트와 마이크로튜브 상호 작용 도메인을 가진다. 이를 통해 MACF1은 액틴과 마이크로튜브를 모두 연결할 수 있다.[7] C-단자 영역에는 가스2 관련 도메인과 GSR-반복 도메인이 모두 포함되며, 둘 다 마이크로튜브와 상호 작용한다. MACF1의 C-단자(C-terminus)는 튜불린 서브유닛의 산성 C-단자 꼬리를 통해 미세관 격자와 연결된다고 생각된다.[10] 그러나 MACF1은 항상 마이크로튜브와 직접적으로 연관되는 것은 아니며 마이크로튜브 플러스 엔드에서 국소화되는 많은 단백질을 통해 결합하기도 한다. 그러한 단백질에는 EB1, CLASP1 및 CLASP2가 포함되며, MACF1과의 상호작용이 공동임문복구 검사를 통해 결정되었다.[11] MACF1의 C단말 꼬리가 마이크로튜브에 결합될 뿐만 아니라 핵심 인산화 사이트도 갖추고 있다. 이러한 사이트들이 그것의 조절기 GSK3β에 의해 인산염화되면, MACF1의 마이크로튜브에 바인딩하는 기능이 중단된다.[10] MACF1은 또한 액틴 조절 ATPase 도메인을 가지고 있는데, 이 영역은 C-단자 영역에 약 3000개의 아미노산 잔류물이며, 세포골격 역학을 담당한다.[11]
함수
배아발달
MACF1은 배아발달에 중요하다. 생쥐의 경우 배아일 7.5(E7.5)까지 MACF1은 머리 폴드와 원시적인 줄무늬로 표현되고 E8.5에 의해 단백질은 신경조직과 전굿으로 표현된다. MACF1은 Wnt 신호 경로에 존재하는 것으로 확인되었다. Wnt 신호 전달이 존재하지 않는 경우 MACF1은 악신, β-카테닌, GSK3β 및 APC를 포함하는 복합체와 연결된다. 그러나 Wnt 신호에 따라 MACF1은 세포막에서 LTP6에 대한 액신 콤플렉스의 번역과 결합에 관여한다. 또한, MACF1은 충분한 β-catenin이 핵으로 이동하기 위해 필요하며, 이후 단백질 브라큐리를 인코딩하는 유전자 T의 TCF/β-catenin 의존적 전사 활성화가 발생한다. 브라키유리는 중층 형성에 필요한 필수 전사 요인이다. MACF1이 없으면 불충분한 브라키우리가 전사되어 중추가 형성되지 않는다. 실제로 단백질이 부족한 MACF1 녹아웃 생쥐는 E7.5에 의해 뚜렷한 발달지체를 보이며, 결국 원시적인 줄무늬, 노드, 중간자 등의 형성에 결함으로 인해 기식하다가 죽는다.[12]
세포이전
모낭 줄기세포에서 MACF1에 조건부 녹아웃이 있는 생쥐는 세포이동에 결함이 있다. MACF1이 부족한 세포의 초점 접착은 F-actin의 케이블과 연관되어 세포이동이 지연되는 원인이 된다. MACF1이 존재하는 야생형 셀은 세포이동이 가능한 세포골격 역학을 조정했다.[11] MACF1은 마이크로튜브 조직에서 중요한 역할을 하며, MACF1이 없으면 이동 셀의 마이크로튜브는 직선과 방사선이 아닌 구부러지고 곱슬곱슬하다.[7] 부상 시 MACF1의 조건부 녹아웃은 부상 후 4~6일 동안 야생형 제어장치에 비해 약 40%의 이동 지연이 발생하며, 이는 MACF1이 세포 이동에 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다. MACF1이 골지 양극화에 역할을 할 수 있음을 암시하는 제안들이 있다.[10]
MACF1의 주요 알려진 조절기는 GSK3β로, 억제되지 않은 많은 다른 기판들 중 MACF1을 제거하고 마이크로튜브로부터 MACF1을 분리할 때 발생한다. MACF1의 인산화 작용은 미세관 결합에 관여하는 GSR 영역에서 발생하며 아미노산 잔류물의 32%가 세린 또는 트레오닌이다. MACF1에는 6개의 세린이 있으며, 이는 GSK3β 인산화 부위가 있을 수 있다. GSK3β 활성도는 비절연 셀에서 높지만, 셀 이동 중에 그 활성도는 셀 선행 가장자리를 따라 축축해진다.[10]
체내에서는 GSK3β 활성화가 Wnt 신호 전달에 의해 억제되지만, 체외에서는 일반적으로 cdc42에 의해 억제된다. 세포외 Wnt 신호 전달은 세포막의 프리즐드 수용체에 작용하며, 이는 신호 캐스케이드를 통해 GSK3β를 억제한다. GSK3β의 억제는 선행 에지에서 경사를 일으켜 MACF1이 활성 및 비인산화를 유지할 수 있게 하여, 이주가 일어날 수 있도록 마이크로튜브와 액틴 사이에 필요한 연결을 형성할 수 있다. 모낭 줄기세포에서 인산화-환쇄형 MACF1이 MACF1 녹아웃으로부터 미세관 구조를 구하는 반면 인산화-융합형 MACF1은 표현형을 구할 수 없는 것으로 밝혀졌다. 그러나 인산화-환쇄성 MACF1이나 인산화-환원성 MACF1은 어느 것도 편광 세포의 움직임을 구제할 수 없다. 이는 편광 세포 이동이 일어나기 위해 야생형 MACF1에서 허용되는 인광 조절 역학 관계가 필요하다는 것을 의미한다.[10]
임상적 유의성
유방암 세포에서 이굴린 β를 첨가하면 수용체 타이로신인 ErbB2가 활성화되어 마이크로튜브가 많은 세포의 돌기를 형성하여 세포 운동성을 유발한다. ErbB2는 특정 경로를 통해 세포피질에서 미세관(microtubule outprowthing)과 안정화를 제어한다. GSK3β가 활성화되면 APC와 CLASP2가키나제에 의해 순차적으로 비활성화되어 셀 전면에서 미세관 형성이 선호되지 않는 상태가 된다. 세포이동이 일어나려면 GSK3β의 활동을 줄여 미세관 성장을 촉진하는 메커니즘이 필요하다. 먼저 ErbB2는 Memo(ErbB2 추진 운동성의 매개자)를 혈장 막에 채용하고, 그 다음 세린 9에 GSK3β의 인산화를 촉진한다. 이를 통해 GSK3β 활성량이 감소하고, 미세관 +TIP인 세포막에 대한 APC와 CLASP2의 국산화도 가능하다. CLASP2는 세포막에 존재하지만, APC보다 미세관 성장을 위한 별도의 독립적 메커니즘을 가지고 있는 것으로 보인다. ErbB2가 GSK3β를 비활성화하면 APC는 멤브레인까지 국소화하여 MACF1을 멤브레인에도 채용할 수 있다. APC 매개 MACF1의 멤브레인 채용은 유방암 세포 운동성 중 세포피질에서 미세관 포획과 안정화를 위해 필요하며 충분하다.[13]
^Okuda T, Matsuda S, Nakatsugawa S, Ichigotani Y, Iwahashi N, Takahashi M, Ishigaki T, Hamaguchi M (Dec 1999). "Molecular cloning of macrophin, a human homologue of Drosophila kakapo with a close structural similarity to plectin and dystrophin". Biochem Biophys Res Commun. 264 (2): 568–74. doi:10.1006/bbrc.1999.1538. PMID10529403.
Sun D, Leung CL, Liem RK (2001). "Characterization of the microtubule binding domain of microtubule actin crosslinking factor (MACF): identification of a novel group of microtubule associated proteins". J. Cell Sci. 114 (Pt 1): 161–172. doi:10.1242/jcs.114.1.161. PMID11112700.
Kakinuma T, Ichikawa H, Tsukada Y, Nakamura T, Toh BH (2004). "Interaction between p230 and MACF1 is associated with transport of a glycosyl phosphatidyl inositol-anchored protein from the Golgi to the cell periphery". Exp. Cell Res. 298 (2): 388–98. doi:10.1016/j.yexcr.2004.04.047. PMID15265687.
Gevaert K, Staes A, Van Damme J, De Groot S, Hugelier K, Demol H, Martens L, Goethals M, Vandekerckhove J (2006). "Global phosphoproteome analysis on human HepG2 hepatocytes using reversed-phase diagonal LC". Proteomics. 5 (14): 3589–99. doi:10.1002/pmic.200401217. PMID16097034. S2CID895879.
