Dendrin - Dendrin - Wikipedia


Dendrin je neurální a renální protein jehož přesná funkce je stále relativně nejasná; jeho umístění v mozek a ledviny je dobře známo, že některé z nervových procesů ovlivňují. V mozku se dendrin nachází v neurony a je nejvíce pozoruhodně spojen s nedostatek spánku. Spánková deprivace způsobuje zvýšení některých oblastí hladiny dendrinu v mozku, ale toto zvýšení je nevýznamné a v celkové spánkové deprivaci způsobuje snížení mRNA a proteinová forma dendrinu.[1] Spolu se dvěma dalšími proteiny, MAGI / S-SCAM a α-aktininem, je spojen s dendrinem synaptická plasticita a formování paměti v mozku.[2] Bylo také prokázáno, že hladiny nikotinu mají vliv na expresi dendrinu v mozku. Ačkoli na rozdíl od deprivace spánku nikotin zvyšuje celkovou hladinu dendrinu.[3] Původně se myslelo, že jde o protein specifický pro mozek, nyní existují důkazy, které naznačují, že dendrin se také nachází v ledvinách.[4] Dendrin se používá k detekci glomerulopatie nebo onemocnění ledvin na základě jeho umístění v ledvinách.[5] V ledvinách také působí jako prevence ztráty bílkovin v moči.[6] Většina studií a informací o dendrinu se týká konkrétně mozků potkanů ​​nebo myší.

Struktura

Dendrin má podobnou strukturu u myší, potkanů ​​a lidí.[6] Protein se skládá z 2067 nukleotidy, je hydrofilní, a je bohatý na kyselinu animo prolin. Dendrin je a protein kináza substrát, který se skládá z více konsensuální stránky pro fosforylace proteinovou kinázou C, kasein kinázou 11, CAMP-dependentními a prolin-dependentními kinázami a tyrosinkináza. Překvapivě proteinová struktura žádné nemá sekundární struktura vzory, jako jsou dlouhé oblasti α šroubovic nebo β listů.[1] Vhodně pojmenovaný, dendrin ve svém mRNA forma se často nachází v dendrity neuronů.[3] Jedinečná struktura dendrinu mu umožňuje účastnit se mnoha různých procesů, jako je např synaptická plasticita v mozku a detekce nemocí v ledvinách.

Objev

Dendrin byl původně objeven v neuronech potkanů ​​a kódován mozkovým specifickým transkriptem 464 M. Neuner-Jehle. V roce 1996 bylo testováno 6 krys pomocí afinitně čištěného polyklonálního králičího anti-dendrinu protilátky. Pomocí této techniky byly identifikovány dva různé proteiny, z nichž jeden byl dendrin. Exprese dendrinu byla měřena u potkanů ​​bez spánku a u kontrolních potkanů. Neuner-Jehle zjistil, že když byly krysy bez spánku, hladiny dendrinu poklesly. Neuner-Jehle také studoval umístění exprese dendrinu barvením mozkových řezů a dokázal ukázat oblasti, které byly na dendrin nejbohatší. Nejvýznamnější je, že největší protein byl nalezen v přední mozek a hipokampus. Po této počáteční studii se předpokládalo, že dendrin se nachází pouze v mozku.[1] V roce 2006 však Kawata et al. zjistili, že dendrinový protein se také nachází v ledvinách. Kvasinkový dvouhybridní screening ledvin cDNA dokázal najít v ledvinách dendrin podocyty, kde se připojuje cytoskelet proteiny: S-S-SCAM a CIN85.[4]

Umístění

Dendrin je vyjádřen v předním mozku (na obrázku červeně nahoře a v hipokampu mozku)

Nyní je známo, že dendrin se nachází v mozku a ledvinách, ale není exprimován všude v těchto dvou orgánech. Dendrin byl nalezen pouze ve velmi specifické části mozku a specifických částech ledvin. V mozku se dendrin obvykle nachází v předním mozku a hipokampus a v ledvinách se dendrin normálně nachází ve štěrbinové bránici a podocyty. Předpokládá se, že umístění tohoto proteinu může přímo ovlivnit jeho funkci, a to jak v mozku, tak v ledvinách.

Mozek

Dendrin je a postsynaptický protein[4] který se nachází v předním mozku a hipokampu. Konkrétně v předním mozku se dendrin nachází v mozková kůra a subkortikální oblasti předního mozku plus oblasti středního mozku (SFMA).[1] Dendrin dosud nebyl nalezen v jiných částech mozku, ale je velmi hojný v částech mozku, kde je známo, že je exprimován. Na těchto známých místech v mozku je dendrin spojován s aktin cytoskelet.[7] Dendrin se nachází v těle neuronu a jeho dendrity.[8] Toto je ta část buňky, která jí pomáhá udržet si svou strukturu a pohybovat dalšími molekulami po celé buňce. MAGI / S-SCAM je součástí cytoskelet který se používá k udržení dendrinu v cytoplazma neuronu a zabraňuje difúzi proteinu do jádro. Kvůli tomuto umístění v neuronu se předpokládá, že je do něj zapojen dendrin retrográdní signalizace z synapse do jádra.[2] Tato forma signalizace je opakem normální nervové signalizace, takže místo signálu procházejícího z jádra do synapse přechází ze synapse do jádra.

Ledviny

Ledvinný tělísko ukazující podocyty, kde se dendrin nachází v ledvinách

Dendrin je také exprimován během myší glomerulogeneze. Protein je obvykle exprimován během raného stádia kapilární smyčky glomerulongenesis a vytváří lineární vzor na epiteliální straně těchto smyček. V normálních zralých ledvinách se dendrin nachází pouze v podocyty poblíž štěrbinové membrány.[7] Podocyty jsou buňky epitelu v ledvinách, které se snadno nedělí a působí jako bariéra, která brání ztrátě bílkovin v moči.[5][6] Dendrin interaguje s S-SCAM (používá se při organizaci synapsí) a CIN85, dva proteiny lešení v ledvinách. V tomto orgánu zahrnuje funkce dendrinu prevenci ztráty bílkovin v moči a tvorbu proteinově-proteinových interakčních sítí v dendritické trny.[6][4]

Štěrbinová membrána

Štěrbinová membrána je součástí ledvin, která reguluje ledviny ultrafiltrace.[9] Konkrétně se jedná o součást glomerulárního filtru, který odděluje krev od moči. Štěrbinová membrána je velmi tenký molekulární list, který filtruje hlavně plazmatické proteiny a odděluje procesy nohou glomerulárních podocytů.[10] Štěrbinová membrána je připojena k aktinovému cytoskeletu buňky. Dendrin se pravidelně sdružuje se štěrbinovou membránou, protože dendrinový protein se nachází v těchto podocytech.[7][10]

Funkce

Ačkoli přesná funkce dendrinu není známa, existuje velké množství dat, které ukazují, k jakým procesům přispívá a potenciálně reguluje. Dendrin je normálně ovlivněn různým chováním. Je nejčastěji studováno na potkanech, je známo, že dendrin klesá s prodlouženou spánkovou deprivací a zvyšuje se s akutní nikotin přívod. V mozku interaguje dendrin s α-aktininem v postsynaptických dendritických trnech.[7] MAGI / S-SCAM, α-aktinin a dendrin společně tvoří terciární komplex na postsynaptických neurálních místech. Tato trojice proteinů pomáhá spojit hustou vláknitou mřížku (postsynaptickou hustotu nebo PSD) s cytoskeletem páteře a je také spojena se synaptickou plasticitou a Paměť formace.[2] Kromě toho se protein váže na nefrin a CD2AP v ledvinách, kde může pomoci s intracelulárními signálními cestami. Ve spojení se štěrbinovou membránou pomáhá dendrin předcházet ztrátě bílkovin v moči.[6]

Vliv spánkové deprivace na Dendrin

Když byl dendrin původně objeven, byl spojován s nedostatek spánku. Nedostatek spánku způsobuje pokles dendrinu mRNA koncentrace i po pouhých 24 hodinách bez spánku. V Dendrinově mRNA došlo k mírnému zvýšení hipokampus způsobené deprivací spánku, i když je velmi minimální. V rámci mozková kůra, koncentrace dendrinové mRNA zůstávají nezměněny. I když některé hladiny dendrinu v mozku stoupají nebo zůstávají nezměněny, když dojde k nedostatku spánku, celkové hladiny dendrinu klesají. Prostřednictvím několika studií bylo zjištěno, že existuje korelace mezi hladinami dendrinu a deprivací spánku.[1] Jelikož stále není jasné, jakou roli hraje dendrin v mozku, není jasné, jak jsou procesy, kterých se dendrin účastní, ovlivněny nedostatkem spánku.

Účinek nikotinu na dendrin

I malé množství nikotinu (na obrázku výše) může mít vliv na hladinu dendrinu.

Hladiny mRNA dendrinu se zvyšují s nikotin použití v mozku dospívajících potkanů; stejné hladiny proteinu se však u dospělých potkanů ​​nemění. Rovněž se ukázalo, že výraz dendrinu není změněn kokain nebo umístěním subjektu do nového nebo jiného prostředí. Proteiny, s nimiž se dendrin obvykle spojuje, mají tendenci být proteiny, které jsou spojeny se synaptickou modifikací a učením. Exprese dendrinu i v malém množství nikotinu může tyto procesy a funkce změnit. Zvýšená exprese dendrinu způsobená užíváním nikotinu se vyskytuje hlavně v oblasti předního mozku potkanů. Další zvýšení dendrinové mRNA lze také nalézt ve striatu.[3]

Synaptická plasticita

Proteinové trio MAGI / S-SCAM, α-aktinin a dendrin pomáhá spojit se postsynaptická hustota (PSD) do cytoskeletu páteře. Prostorově omezená syntéza dendrinu přispívá k regulaci synaptika cytoskelet. Postsynaptický cytoskelet je zase zapojen do synaptická plasticita a Paměť formace naznačující, že exprese dendrinu hraje roli v těchto dvou mozkových funkcích.[2] Pokud je synapse poškozena, může toto proteinové trio hrát roli v jeho schopnosti znovu získat funkci nebo v synaptické funkci, kterou má převzít jiná část mozku. Zapojení dendrinu do formování paměti také naznačuje, že vnější vlivy, jako je nedostatek spánku nebo konzumace nikotinu, mohou změnit nebo ovlivnit způsob vytváření nebo ukládání vzpomínek.

Regulace Dendrin

Dolní regulace Dendrin je způsoben spánkovou deprivací, která snižuje počet dendrinů v neuronu.[1] Spánková deprivace způsobuje nejpozoruhodnější regulaci, a přestože nezpůsobuje pokles mRNA a bílkovin dendrinu všude v mozku, nejvýznamnější změnou hladin dendrinu je celkový pokles. Dendrin je v ledvinách regulován CD2AP, který pomáhá při pohybu dendrinů do jádra podocyt. K tomuto pohybu dochází hlavně při poranění nebo buněčné smrti v podocytu epiteliální buňky.[10]

Poranění ledvin

Když tam je glomerulární poškození ledvin, dendrinový protein se přemístí do jádra podocytů v štěrbinové membráně. Pohyb tohoto proteinu do podocytu je spojen s podocytem apoptóza. Existuje důkaz, že působení samotného zabíjení buněk podocytů způsobí, že se dendrin přesune do jádra. Poškození podocytů způsobuje zhroucení bahenní membrány a těsné spojení, nebo mají být vytvořena spojení mezi buňkami. Bylo prokázáno, že dendrin se podílí na podpoře apoptózy podocytů.[10] Apoptóza vede ke snížení podocytů epiteliální buňky, které způsobují proteinurie a mohl by vyvrcholit glomeruloskleróza. Toto přemístění dendrinu může potenciálně pomoci diagnostikovat jakékoli poškození ledvin nebo onemocnění ledvin. Dendrin umístění v ledvinách může pomoci určit fázi glomeruloskleróza a kolik podocytů bylo ztraceno kvůli apoptóze.[5]

Reference

  1. ^ A b C d E F Neuner-Jehle, M., Denizot, J., Borbély, A., & Mallet, J. (1996). Charakterizace a modulace exprese vyvolaná deprivací spánku dendrinu, nového dendritického proteinu v neuronech mozku potkana. Journal of Neuroscience Research, 46 (2), 138-151.
  2. ^ A b C d Kremerskothen, J., Kindler, S., Finger, I., & Barnekow, A. (2006). Postsynaptický nábor dendrinu závisí jak na dendritickém transportu mrna, tak na synaptickém ukotvení. Journal of Neurochemistry, 96, 1659-1666. doi: 10.1111 / j.1471-4159.2006.03679.x
  3. ^ A b C Schochet, T. L., Bremer, Q. Z., Brownfield, M. S., Kelley, A. E. a Landry, C. F. (2008). Dendriticky cílený protein Dendrin je indukován akutním nikotinem v kortikálních oblastech mozku dospívajícího potkana. European Journal of Neuroscience, 28 (10), 1967-1979. doi: 10.1111 / j.1460-9568.2008.06483.x
  4. ^ A b C d Kawata, A., Lida, J., Ikeda, M., Sato, Y., Mori, H., Kansaku, A.,. . . Hata, Y. (2006). CIN85 je lokalizován na synapsích a tvoří komplex s S-SCAM přes Dendrin. Journal of Biochemistry, 139 (5), 931-939. doi: 10,1093 / jb / mvj105
  5. ^ A b C Asanuma, K., Akiba-Takagi, M., Kodama, F., Asao, R., Nagai, Y., Lydia, A.,. . . Tomino, Y. (2011). Umístění dendrinu v podocytech je spojeno s progresí nemoci u zvířecí a lidské glomerulopatie. American Journal of Nephrology, 33 (6), 537-549. doi: 10,1159 / 000327995
  6. ^ A b C d E Asanuma, K., Campbell, K. N., Kim, K., Faul, C., & Mundel, P. (2007). Nukleární přemístění nefrinu a dendrinu vázajícího protein CD2AP podporuje apoptózu podocytů. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických, 104 (24), 10134-10139. doi: 10,1073 / pnas.0700917104
  7. ^ A b C d Duner, F., Patrakka, J., Xiao, Z., Larsson, J., Vlamis-Gardikas, A., Pettersson, E.,. . . Wernerson, A. (2008). Exprese dendrinu v glomerulogenezi a v nefrotickém syndromu s minimálními změnami u člověka. Transplantace nefrologické dialýzy, 23 (8), 2504-2511. doi: 10,1093 / ndt / gfn100
  8. ^ Herb, A., Wisden, W., Catania, M. V., Marechal, D., Dresse, A., & Seeburg, P. H. (1997). Prominentní dendritická lokalizace nové mRNA a jejího produktu dendrin v neuronech předního mozku. Molecular and Cellular Neuroscience, 8 (5), 367-374. doi: 10,1006 / mcne.1996.0594
  9. ^ Yaddanapudi, S., Altintas, M. M., Kistler, A. D., Fernandez, I., Moller, C. C., Wei, C. L.,. . . Reiser, J. (2011). CD2AP v myších a lidských podocytech řídí proteolytický program, který reguluje cytoskeletální strukturu a buněčné přežití. Journal of Clinical Investigation, 121 (10), 3965-3980. doi: 10,1172 / jci58552
  10. ^ A b C d Grahammer, F., Schell, C., & Huber, T. B. (2013). Molekulární porozumění štěrbinové membráně. Pediatric Nephrology, 28 (10), 1957-1962. doi: 10,1007 / s00467-012-2375-6