FNDC5 - FNDC5

FNDC5
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyFNDC5FRCP2, irisin, irisin, doména fibronektinu typu III obsahující 5
Externí IDOMIM: 611906 MGI: 1917614 HomoloGene: 17812 Genové karty: FNDC5
Umístění genu (člověk)
Chromozom 1 (lidský)
Chr.Chromozom 1 (lidský)[1]
Chromozom 1 (lidský)
Genomické umístění pro FNDC5
Genomické umístění pro FNDC5
Kapela1p35.1Start32,862,268 bp[1]
Konec32,872,482 bp[1]
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

252995

384061

Ensembl

ENSG00000160097

ENSMUSG00000001334

UniProt

Q8NAU1

Q8K4Z2

RefSeq (mRNA)

NM_153756
NM_001171940
NM_001171941

NM_027402

RefSeq (protein)

NP_001165411
NP_001165412
NP_715637

NP_081678

Místo (UCSC)Chr 1: 32,86 - 32,87 MbChr 4: 129,14 - 129,14 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Fibronektin typu III obsahující doménu typu 5, předchůdce irisin, je protein který je kódován FNDC5 gen.[5] Irisin je štěpená verze FNDC5, pojmenovaná po řecký poselská bohyně Duhovka.[6]

Protein 5 obsahující doménu fibronektinu je a membránový protein obsahující krátkou cytoplazmatickou doménu, transmembránový segment a ektodoménu sestávající z ~ 100 kDa domény fibronektinu typu III (FNIII).

Dějiny

FNDC5 byl objeven během hledání genomu domény fibronektinu typu III[7] a nezávisle při hledání peroxisomální bílkoviny.[5][8]

Bylo navrženo, že ektodoména musí být štěpena za vzniku rozpustné látky peptidový hormon pojmenovaný irisin. Samostatně bylo navrženo, že irisin je vylučován ze svalu v reakci na cvičení, a může zprostředkovat některé příznivé účinky cvičení u lidí a byla navržena možnost generování úbytku hmotnosti a blokování cukrovky.[6][9][10][11][12][13][14][15] Jiní tato zjištění zpochybnili.[5][16][17][18]

Biosyntéza a sekrece

Gen FNDC5 kóduje prohormon, jednoprůchodový membránový protein typu I (lidský, 212 aminokyseliny; myš a krysa, 209 aminokyselin), který je nadměrně regulován svalovým cvičením a prochází posttranslačním zpracováním za vzniku irisinu. Sekvence proteinu zahrnuje signální peptid, jediný doména fibronektinu typu III a C-terminál hydrofobní doména, která je ukotvena v buněčné membráně.

Produkce irisinu je podobná vylučování a uvolňování dalších hormonů a hormonálních polypeptidů, jako jsou epidermální růstový faktor a TGF alfa, z transmembránových prekurzorů. Po N-terminál signální peptid je odstraněn, peptid je proteolyticky štěpen z C-koncové skupiny, glykosylovaný a uvolňován jako hormon 112 aminokyselin (u člověka aminokyseliny 32-143 proteinu plné délky; u myší a potkanů ​​aminokyseliny 29-140), který obsahuje většinu oblasti opakování FNIII.

Sekvence irisinu, štěpená a vylučovaná část FNDC5, je u savců vysoce konzervativní; lidská a myší sekvence jsou identické.[6] Start kodon lidského FNDC5 je však mutován na ATA, což způsobuje, že je exprimován pouze na 1% hladiny jiných zvířat s normálním startem ATG. Studie hmotnostní spektrometrie uvádí hladiny irisinu ~ 3 ng / ml v lidské plazmě, což je úroveň srovnatelná s jinými klíčovými lidskými hormony, jako je inzulín.[19] Neexistuje srovnatelná studie hladin irisinu u jiných zvířat, kde by počáteční kodon ATG vs ATA předpovídal stokrát vyšší koncentraci.

Rozdíl v nukleotidové sekvenci lidského FNDC5 od sekvence myší Fndc5 vytváří odlišnost iniciační kodon, potenciálně generující protein, který začíná na methioninu-76 (Met-76). Proteinu iniciovanému v Met-76 by chyběl signální peptid a byl by zachycen v cytoplazmě. Pomocí hmotnostní spektrometrie bylo zjištěno, že irisin cirkuluje u lidí v úrovních podobných jiným klíčovým hormonům, jako je inzulín.[19]

Funkce

Cvičení způsobuje zvýšenou expresi gama koaktivátoru alfa alfa aktivovaného receptorem aktivovaným proliferátorem peroxisomu 1 alfa (PGC-1alfa ), která se podílí na adaptaci na cvičení. U myší to způsobuje produkci proteinu FNDC5, který je štěpen za vzniku nového produktu irisinu.[6][11] Díky své produkci prostřednictvím mechanismu iniciovaného svalovou kontrakcí byl irisin klasifikován jako a myokin.[20]

Na základě zjištění, která FNDC5 indukuje termogenin výraz v tukové buňky nadměrná exprese FNDC5 v játrech myší zabraňuje přírůstku hmotnosti vyvolanému dietou a FNDC5 mRNA hladiny jsou zvýšené ve vzorcích lidských svalů po cvičení, bylo navrženo, že irisin podporuje přeměnu bílý tuk na hnědý tuk u lidí, což by z něj dělalo hormon podporující zdraví.[9][10] Tento návrh však byl zpochybněn[21] protože FNDC5 je upregulován pouze u vysoce aktivních starších lidí.[16]

2016 in vitro studie bílé a hnědé tukové buněčné tkáně zjistila na dávce závislou upregulaci proteinu zvaného UCP1 který přispívá ke zhnědnutí bílého tuku a našel další markery, které by naznačovaly, že bílé buňky zhnědly a že tukové buňky byly více metabolicky aktivní. Mnoho kmenových buněk se stalo typem buněk, které dozrávají do kostí. Tkáň ošetřená irisinem produkovala asi o 40 procent méně zralých tukových buněk.[22]

U myší působí irisin uvolněný z kosterního svalu během cvičení přímo na kost zvýšením minerální hustoty kortikální kosti, obvodu kosti a polárního momentu setrvačnosti.[23][24][nespolehlivý lékařský zdroj ]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000160097 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000001334 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ A b C Erickson HP (říjen 2013). „Irisin a FNDC5 ve zpětném pohledu: Cvičební hormon nebo transmembránový receptor?“. Adipocyt. 2 (4): 289–93. doi:10,4161 / adip.26082. PMC  3774709. PMID  24052909.
  6. ^ A b C d Boström P, Wu J, Jedrychowski MP, Korde A, Ye L, Lo JC, Rasbach KA, Boström EA, Choi JH, Long JZ, Kajimura S, Zingaretti MC, Vind BF, Tu H, Cinti S, Højlund K, Gygi SP , Spiegelman BM (leden 2012). „Myokin závislý na PGC1-α, který podporuje vývoj bílého tuku a termogenezi podobný hnědému tuku“. Příroda. 481 (7382): 463–8. doi:10.1038 / příroda10777. PMC  3522098. PMID  22237023.
  7. ^ Teufel A, Malik N, Mukhopadhyay M, Westphal H (září 2002). „Frcp1 a Frcp2, dva nové geny obsahující fibronektin typu III obsahující geny“. Gen. 297 (1–2): 79–83. doi:10.1016 / S0378-1119 (02) 00828-4. PMID  12384288.
  8. ^ Ferrer-Martínez A, Ruiz-Lozano P, Chien KR (červen 2002). „Myší PeP: nový peroxisomální protein spojený s diferenciací a vývojem myoblastů“. Dynamika vývoje. 224 (2): 154–67. doi:10.1002 / dvdy.10099. PMID  12112469. S2CID  42445530.
  9. ^ A b Odvaha KH. „Nově objevený hormon zvyšuje účinky cvičení, může pomoci odrazit cukrovku“. Postřehy. Scientific American. Citováno 12. ledna 2012.
  10. ^ A b Park A (8. dubna 2009). „Hnědý tuk: tuk, který vám pomůže zhubnout?“. Zdraví a rodina. Časopis Time. Citováno 12. ledna 2012.
  11. ^ A b Reynolds G (11. ledna 2012). „Cvičební hormon může bojovat proti obezitě a cukrovce“. Studna. New York Times. Citováno 12. ledna 2012.
  12. ^ Zhang Y, Li R, Meng Y, Li S, Donelan W, Zhao Y, Qi L, Zhang M, Wang X, Cui T, Yang LJ, Tang D (únor 2014). „Irisin stimuluje zhnědnutí bílých adipocytů prostřednictvím mitogenem aktivované proteinkinázy p38 MAP kinázy a ERK MAP kinázy signalizací“. Cukrovka. 63 (2): 514–25. doi:10.2337 / db13-1106. PMID  24150604.
  13. ^ Wrann CD, White JP, Salogiannnis J, Laznik-Bogoslavski D, Wu J, Ma D, Lin JD, Greenberg ME, Spiegelman BM (listopad 2013). „Cvičení indukuje hipokampální BDNF cestou PGC-1α / FNDC5“. Buněčný metabolismus. 18 (5): 649–59. doi:10.1016 / j.cmet.2013.09.008. PMC  3980968. PMID  24120943.
  14. ^ Wu J, Boström P, Sparks LM, Ye L, Choi JH, Giang AH, Khandekar M, Virtanen KA, Nuutila P, Schaart G, Huang K, Tu H, van Marken Lichtenbelt WD, Hoeks J, Enerbäck S, Schrauwen P, Spiegelman BM (červenec 2012). „Béžové adipocyty jsou odlišným typem termogenních tukových buněk u myší a lidí“. Buňka. 150 (2): 366–76. doi:10.1016 / j.cell.2012.05.016. PMC  3402601. PMID  22796012.
  15. ^ Zhang Y, Xie C, Wang H, Foss RM, Clare M, George EV, Li S, Katz A, Cheng H, Ding Y, Tang D, Reeves WH, Yang LJ (srpen 2016). „Irisin má dvojí účinky na hnědnutí a adipogenezi lidských bílých adipocytů“. American Journal of Physiology. Endokrinologie a metabolismus. 311 (2): E530–41. doi:10.1152 / ajpendo.00094.2016. PMID  27436609.
  16. ^ A b Timmons JA, Baar K, Davidsen PK, Atherton PJ (srpen 2012). „Je irisin gen pro lidské cvičení?“. Příroda. 488 (7413): E9–10, diskuse E10–1. doi:10.1038 / příroda11364. PMID  22932392. S2CID  4415979.
  17. ^ Albrecht E, Norheim F, Thiede B, Holen T, Ohashi T, Schering L, Lee S, Brenmoehl J, Thomas S, Drevon CA, Erickson HP, Maak S (2015). „Irisin - spíše mýtus než myokin vyvolaný cvičením“. Vědecké zprávy. 5: 8889. doi:10.1038 / srep08889. PMC  4352853. PMID  25749243.
  18. ^ Raschke S, Elsen M, Gassenhuber H, Sommerfeld M, Schwahn U, Brockmann B, Jung R, Wisløff U, Tjønna AE, Raastad T, Hallén J, Norheim F, Drevon CA, Romacho T, Eckardt K, Eckel J (2013) . López-Lluch G (ed.). „Důkazy proti příznivému účinku irisinu na člověka“. PLOS ONE. 8 (9): e73680. doi:10.1371 / journal.pone.0073680. PMC  3770677. PMID  24040023.
  19. ^ A b Jedrychowski MP, Wrann CD, Paulo JA, Gerber KK, Szpyt J, Robinson MM, Nair KS, Gygi SP, Spiegelman BM (říjen 2015). „Detekce a kvantifikace cirkulující lidské duhovky pomocí tandemové hmotnostní spektrometrie“. Buněčný metabolismus. 22 (4): 734–40. doi:10.1016 / j.cmet.2015.08.001. PMC  4802359. PMID  26278051.
  20. ^ Pedersen BK, Febbraio MA (říjen 2008). „Sval jako endokrinní orgán: zaměření na interleukin-6 odvozený ze svalu“. Fyziologické recenze. 88 (4): 1379–406. doi:10.1152 / fyzrev.90100.2007. PMID  18923185.
  21. ^ Servick K (březen 2015). „Biomedicína. Běda pro„ cvičební hormon'". Věda. 347 (6228): 1299. doi:10.1126 / science.347.6228.1299. PMID  25792309.
  22. ^ Reynolds G (2016-10-12). „Jak cvičení může změnit bílý tuk na hnědý“. The New York Times. ISSN  0362-4331. Citováno 2016-10-13.
  23. ^ "Molekula, která pomáhá 'cvičebnímu hormonu' dělat svou práci". Příroda. 2018-12-13. Citováno 2018-12-21.
  24. ^ Colaianni G, Cuscito C, Mongelli T, Pignataro P, Buccoliero C, Liu P, Lu P, Sartini L, Di Comite M, Mori G, Di Benedetto A, Brunetti G, Yuen T, Sun L, Reseland JE, Colucci S, New MI, Zaidi M, Cinti S, Grano M (září 2015). „Myokinový irisin zvyšuje kortikální kostní hmotu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 112 (39): 12157–62. doi:10.1073 / pnas.1516622112. PMC  4593131. PMID  26374841.