Rodina kanálů kationů polycystinů - Polycystin cation channel family

C-terminální cytosolická doména polycystinu-2
Identifikátory
SymbolPKD2
PfamPF08016
InterProIPR013122
TCDB1.A.5
OPM nadčeleď8
OPM protein5mkf

The Rodina polycystinových kationových kanálů (PCC) (TC # 1.A.5 ) sestává z několika transportérů o velikosti od 500 do více než 4 000 aminoacylových zbytků (aas) o délce a vykazujících mezi 5 a 18 transmembránovými segmenty (TMS). Tato rodina je složkou Nadrodina napěťově řízených iontových kanálů (VIC). Tyto transportéry obecně katalyzují vývoz kationů. Reprezentativní seznam proteinů patřících do rodiny PCC lze nalézt v Databáze klasifikace transportérů.[1]

Krystalové struktury

Pro členy rodiny PCC je k dispozici řada krystalových struktur. Mezi ně patří:

PKD1: PDB: 1B4R​

Polycystická choroba ledvin 2-like 1 protein: PDB: 3TE3​, 4GIF​

PKD2: PDB: 2KLD​, 2KLE​, 3 HRN​, 3HRO​, 2KQ6​, 2R4Q​

Homology

Lidský polycystin

Lidský polycystin 1 je obrovský protein obsahující 4303 aminoacylových zbytků (aas). Jeho opakovaný segment bohatý na leucin (LRR) se nachází v mnoha proteinech. Podle Popis SwissProt, polycystin 1 obsahuje 16 domén polycystických onemocnění ledvin (PKD), jednu doménu třídy LDL-receptorů, jednu doménu rodiny lektinů typu C a 16-18 domnělých TMS v pozicích mezi zbytky 2200 a 4100. Nicméně mikroskopie atomové síly zobrazování odhalilo doménovou strukturu polycystinu-1.[2] Vykazuje minimální sekvenční podobnosti, ale podobnou doménovou organizaci a membránovou topologii se zavedenými kationtovými kanály, jako je například protein přechodného receptorového potenciálu (TRP) a napěťově řízené iontové kanály (VIC) (TC # 1.A.4 a TC # 1.A.1 ). PSI-BLAST bez iterací však tyto podobnosti nezachytí. Komplex PKD2L1-PKD1L3 vnímá kyselou chuť. Narušení komplexu PKD2-PKD1, zodpovědného za mechanosenzace, vede k rozvoji ADPKD (autosomálně dominantní polycystické onemocnění ledvin).[3] Kromě modulace aktivity kanálu a souvisejících signalizačních událostí hrají v kanálu ústřední roli CRD (C-koncové regulační domény) PKD2 a PKD2L1. oligomerizace. Zdá se, že tyto proteiny tvoří trimery.[4]

Polycystin-L

Ukázalo se, že polycystin-L je kation (Na+, K.+ a Ca2+) kanál, který je aktivován Ca2+, zatímco polycystin-2 byl charakterizován jako Ca2+- propustný kationtově selektivní kanál. Dva členové rodiny PCC (polycystin 1 a 2; PKD1 a 2) jsou mutováni u lidské autosomálně dominantní polycystické nemoci ledvin a polycystin-L, velmi podobný a pravděpodobně ortologický k PKD2, je u myší s poškozením ledvin a sítnice odstraněn. PKD1 a 2 interagují za vzniku neselektivního kationtového kanálu in vitro, ale PKD2 může vytvářet kanály v nepřítomnosti jakéhokoli jiného asociovaného proteinu. Polycystin-2 transportuje různé organické kationty (dimethylamin, tetraethylamonium, tetrabutylamonium, tetrapropylamonium, tetrapentenylamonium). Průměr kanálu byl odhadnut na alespoň 1,1 Á.[5] Uvádí se, že oba jsou integrální membránové proteiny se 7 až 11 TMS (PKD1) a 6 TMS (PKD2). Sdílejí homologní oblast asi 400 zbytků (zbytky 206-623 v PKD2; zbytky 3656-4052 v PKD1), která zahrnuje pět TMS obou proteinů. Může to být doména kanálu. Ukázalo se, že PKD2 a polycystin-L vykazují aktivitu kanálu závislou na napětí, pH a dvojmocném kationtu.[6][7] PKD1 může fungovat primárně v regulaci, jak při aktivaci, tak při stabilizaci kanálu polycystinu-2.[8]

Přechodné receptorové potenciální proteiny

Přechodný receptorový potenciál (TRP) polycystin 2 a 3 (TRPP2 a 3) jsou homologními členy nadrodiny TRP kationtových kanálů, ale mají různé fyziologické funkce. TRPP2 je součástí snímače průtoku a je defektní u autosomálně dominantního polycystického onemocnění ledvin a podílí se na vývoji asymetrie vlevo-vpravo. TRPP3 se podílí na kyselé degustaci v bipolárních buňkách chuťových pohárků jazyka a na regulaci akčního potenciálu citlivého na pH v neuronech obklopujících centrální kanál míchy. TRPP3 je přítomen v excitabilních i neexcitovatelných buňkách v různých tkáních, jako je sítnice, mozek, srdce, varlata a ledviny.[9][10]

Mukolipin-1

Ukázalo se, že protein TRP-ML1 (Mucolipin-1) je lysozomální jednomocný kationtový kanál, který prochází inaktivujícím proteolytickým štěpením.[11] Vykazuje větší sekvenční podobnost s transmembránovou oblastí polycystinu 2 než s členy rodiny TRP-CC (TC # 1.A.4 ). Proto je součástí bývalé rodiny. Rodiny PCC i TRP-CC jsou členy VIC nadčeleď.

Alfa-aktinin

Alfa-aktinin je protein vázající aktiny, o kterém je známo, že reguluje několik typů iontových kanálů. Elektrofyziologie hoblovací lipidové dvojvrstvy ukázala, že TRPP3 vykazuje aktivity kationového kanálu, které jsou podstatně zvýšeny alfa-aktininem. Asociace TRPP3-alfa-aktinin byla dokumentována koimunoprecipitací s použitím nativních buněk a tkání, dvouhybridních kvasinek a in vitro vazebných testů.[12] TRPP3 je hojný v myší mozek kde se asociuje s alfa-aktininem-2. Alfa-aktinin váže TRPP3 na cytoskeleton a reguluje jeho funkci kanálu.

Fyziologický význam

Autozomálně recesivní polycystické onemocnění ledvin je způsobeno mutacemi v PKHD1, který kóduje membránově asociovaný receptorový protein fibrocystin / polyduktin (FPC) (Q8TCZ9, 4074aaa). FPC se asociuje s primární řasinkami epiteliálních buněk a lokalizuje se společně s produktem genu Pkd2 polycystin-2 (PC2). Kim a kol. (2008) dospěli k závěru, že mezi FPC a PC2 in vivo existuje funkční a molekulární interakce.[13]

Viz také

Reference

  1. ^ „1.A.5 Rodina polycystinových kationových kanálů (PCC)“. TCDB. Citováno 10. dubna 2016.
  2. ^ Oatley P, Stewart AP, Sandford R, Edwardson JM (duben 2012). „Zobrazování pomocí mikroskopie atomové síly odhaluje doménovou strukturu polycystinu-1“. Biochemie. 51 (13): 2879–88. doi:10.1021 / bi300134b. PMID  22409330.
  3. ^ Dalagiorgou G, Basdra EK, Papavassiliou AG (říjen 2010). „Polycystin-1: function as a mechanosensor“. International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 42 (10): 1610–3. doi:10.1016 / j.biocel.2010.06.017. PMID  20601082.
  4. ^ Molland KL, Narayanan A, Burgner JW, Yernool DA (červenec 2010). "Identifikace strukturního motivu odpovědného za trimerní sestavení C-koncových regulačních domén polycystinových kanálů PKD2L1 a PKD2". The Biochemical Journal. 429 (1): 171–83. doi:10.1042 / BJ20091843. PMID  20408813.
  5. ^ Anyatonwu GI, Ehrlich BE (srpen 2005). „Prostup organických kationtů kanálem tvořeným polycystinem-2“. The Journal of Biological Chemistry. 280 (33): 29488–93. doi:10,1074 / jbc.M504359200. PMID  15961385.
  6. ^ Gonzalez-Perrett S, Batelli M, Kim K, Essafi M, Timpanaro G, Moltabetti N, Reisin IL, Arnaout MA, Cantiello HF (červenec 2002). „Závislost napětí a regulace pH aktivity kationtového kanálu zprostředkovaného lidským polycystin-2“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (28): 24959–66. doi:10,1074 / jbc.M105084200. PMID  11991947.
  7. ^ Liu Y, Li Q, Tan M, Zhang YY, Karpinski E, Zhou J, Chen XZ (srpen 2002). "Modulace kanálu lidského polycystinu-L napětím a dvojmocnými kationty". FEBS Dopisy. 525 (1–3): 71–6. doi:10.1016 / s0014-5793 (02) 03071-5. PMID  12163164. S2CID  3150744.
  8. ^ Xu GM, González-Perrett S, Essafi M, Timpanaro GA, Montalbetti N, Arnaout MA, Cantiello HF (leden 2003). „Polycystin-1 aktivuje a stabilizuje kanál polycystinu-2“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (3): 1457–62. doi:10,1074 / jbc.M209996200. PMID  12407099.
  9. ^ Noben-Trauth K (1. ledna 2011). Msgstr "Kanál TRPML3: od genu k funkci". Pokroky v experimentální medicíně a biologii. 704: 229–37. doi:10.1007/978-94-007-0265-3_13. ISBN  978-94-007-0264-6. PMID  21290299.
  10. ^ Li Q, Dai XQ, Shen PY, Wu Y, Long W, Chen CX, Hussain Z, Wang S, Chen XZ (prosinec 2007). "Přímá vazba alfa-aktininu zvyšuje aktivitu kanálu TRPP3". Journal of Neurochemistry. 103 (6): 2391–400. doi:10.1111 / j.1471-4159.2007.04940.x. PMID  17944866.
  11. ^ Kiselyov K, Chen J, Rbaibi Y, Oberdick D, Tjon-Kon-Sang S, Shcheynikov N, Muallem S, Soyombo A (prosinec 2005). „TRP-ML1 je lysozomální monovalentní kationtový kanál, který prochází proteolytickým štěpením“. The Journal of Biological Chemistry. 280 (52): 43218–23. doi:10,1074 / jbc.M508210200. PMID  16257972.
  12. ^ Li Q, Dai XQ, Shen PY, Wu Y, Long W, Chen CX, Hussain Z, Wang S, Chen XZ (prosinec 2007). "Přímá vazba alfa-aktininu zvyšuje aktivitu kanálu TRPP3". Journal of Neurochemistry. 103 (6): 2391–400. doi:10.1111 / j.1471-4159.2007.04940.x. PMID  17944866.
  13. ^ Kim I, Fu Y, Hui K, Moeckel G, Mai W, Li C, Liang D, Zhao P, Ma J, Chen XZ, George AL, Coffey RJ, Feng ZP, Wu G (březen 2008). „Fibrocystin / polyduktin moduluje renální tubulární tvorbu regulací exprese a funkce polycystinu-2“. Časopis Americké nefrologické společnosti. 19 (3): 455–68. doi:10.1681 / ASN.2007070770. PMC  2391052. PMID  18235088.

Do tato úprava, tento článek používá obsah z „1.A.5 Rodina polycystinových kationových kanálů (PCC)“, který je licencován způsobem, který umožňuje opětovné použití v rámci Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License, ale ne pod GFDL. Je třeba dodržovat všechny příslušné podmínky.