Štěrbina (protein) - Slit (protein)

Štěrbina je rodina vylučovaný extracelulární matrix proteiny, které hrají důležitou signální roli v neurální vývoj většiny bilaterians (zvířata s oboustrannou symetrií). Zatímco nižší druhy zvířat, včetně hmyzu a hlístic, mají jeden gen Slit, lidé, myši a další obratlovci mají tři homology Slit: Slit1, Slit2 a Slit3. Člověk Štěrbin Bylo prokázáno, že se účastní určitých patologických stavů, jako je rakovina a zánět.^[1]

Břišní středová čára centrální nervový systém je klíčovým místem, kde se axony mohou buď rozhodnout křížit a bočně promítat, nebo zůstat na stejné straně mozku.^[2] Hlavní funkcí proteinů Slit je působit jako repelenty střední linie, zabraňující křížení podélné axony středovou čárou centrálního nervového systému většiny bilaterálních druhů zvířat, včetně myši, kuřata, lidé, hmyz, hlístice červy a planarians.^[3] Zabraňuje také překročení komisurální axony. Jeho kanonický receptor je Robo ale může mít i jiné receptory. Slit protein je produkován a vylučován buňkami uvnitř podlahovou desku (u obratlovců) nebo středovou linií (u hmyzu) a šíří se ven. Štěrbina / Robo signalizace je důležitá v průkopnický axon vedení.^[4]

Objev

Štěrbinové mutace byly poprvé objeveny na vzorkovací obrazovce Nuesslein-Volhard / Wieschaus, kde bylo pozorováno, že ovlivňují vnější struktury středové linie v embryích Drosophila melanogaster, také známý jako běžná ovocná muška. V tomto experimentu vědci zkoumali různé mutace D. melanogaster embrya, která ovlivnila neurální vývoj axonů v centrální nervové soustavě. Zjistili, že mutace v nepotřebných genech (Štěrbina geny) vedou k růstové kužele které obvykle překračují středovou čáru zbývající na jejich vlastní straně. Zjištění z tohoto screeningu tomu nasvědčují Štěrbina geny jsou zodpovědné za odpudivou signalizaci podél neuronální středové linie.^[5]

Struktura

Slit1, Slit2, a Slit3 každý má stejnou základní strukturu. Hlavním identifikačním znakem proteinu Slit jsou čtyři opakování bohaté na leucin Domény (LRR) a N-konec. Štěrbiny jsou jednou z pouhých dvou proteinových rodin, které obsahují více domén LRR. Po těchto LRR následuje šest opakování podobných epidermální růstové faktory (EGF), stejně jako β-sendvičová doména podobná laminin G.. Bezprostředně po těchto sekvencích mají bezobratlí jedno opakování EGF, zatímco obratlovci tři opakování EGF. V každém případě následuje po EGF a C-terminál cystinový uzel (CT) doména.^[6]

Je možné, že štěrbiny budou štěpeny na fragmenty N-konec a C-konec v důsledku předpokládaného proteolytický místo mezi pátým a šestým EGF v roce 2006 Drosophila Štěrbina, Caenorhabditis elegans Štěrbina, krysa Slit1, krysa Slit3 a lidské Slit2.^[7]

LRR domény

Doména LRR ve tvaru podkovy

Slit LRR domény jsou považovány za pomoc při kontrole neurit růst. Domény se skládají z pěti až sedmi LRR, z nichž každá má segmenty víčka bohaté na disulfidy. Každý motiv LRR obsahuje sekvenci LXXLXLXXN (kde L = leucin, N = asparagin, X = jakákoli aminokyselina), která je jedním řetězcem paralelně β-list na konkávní straně domény LRR, zatímco zadní strana domény sestává z nepravidelných smyček. Každá ze čtyř domén Slit je spojena krátkými „linkery“, které se k doménám připojují pomocí a disulfidový most, což umožňuje LRR oblasti Slit zůstat velmi kompaktní.^[6]

Homology obratlovců

Slit1, Slit2, a Slit3 jsou všechny lidské homology genu 'Slit' nalezeného v Drosophila. Každý z těchto genů vylučuje proteiny obsahující oblasti interakce protein-protein s repeticemi bohatými na leucin a EFG. Slit2 je hlavně vyjádřen v míše, kde odpuzuje motorické axony. Slit1 funkce v mozku a Slit3 ve štítné žláze. Oba Slit1 a Slit2 se nacházejí v myší postnatální septum i v neokortexu. Dále, Slit2 podílí se na inhibici chemotaxe leukocytů. U potkanů Slit1 byl nalezen v neuronech předních mozků dospělých a plodů. To ukazuje, že štěrbinové proteiny u savců s největší pravděpodobností přispívají k procesu formování a udržování endokrinního a nervového systému prostřednictvím interakcí mezi bílkovinami.^[8] Slit3 je primárně exprimován ve štítné žláze v endoteliálních buňkách lidské pupečníkové žíly (HUVEC ), stejně jako v endoteliálních buňkách z plic a bránice myši. Slit3 komunikuje s Robo1 a Robo4.^[9]

Funkce

Naváděcí molekuly

Interakce Slit a Robo

Naváděcí molekuly působí jako vodítka přenášením informací do receptivních buněk; administrace této informace, která říká buňce a jejím entitám, jak se správně zarovnat.^[10] Štěrbinové proteiny se při práci chovají tak axonální vedení během vývoje nervového systému. Podobně tyto proteiny pomáhají řídit vývoj různých sítí tkání v celém těle. Tato role, také popisována jako migrace buněk, je primární role Slita při interakci s Robem. Nejběžněji se vyskytuje v neuronech, endotelových buňkách a rakovinných buňkách.^[10]

Axonové vedení

Schéma ilustrující roli Slita v navádění axonů: Když je svázán s buňkami středové čáry, Slit působí tak, že signalizuje pomocí Roba, aby odrazil rostoucí axony od středové čáry.

Chemorepellenty pomáhají nasměrovat rostoucí axony do správných oblastí tím, že je odvádějí od nevhodných oblastí. Štěrbina geny, stejně jako jejich receptory kruhového objezdu, působí jako chemorepellenty tím, že pomáhají zabránit nesprávným typům axonů překročit středovou čáru centrálního nervového systému během usazování nebo remodelace nervových obvodů. Vazba Slitu na jakýkoli člen rodiny receptorů kruhového objezdu má za následek odpuzování axonů prostřednictvím změn v růstovém kuželu axonu. Výsledné odpuzování axonů se souhrnně nazývá axonální vedení. Slit1 a Slit2 bylo vidět, že se hroutí a odpuzují čichové axony. Další důkazy naznačují, že Slit také řídí interneurony, zejména působením v kůře.^[11] Pozitivní účinky také korelují s štěrbinami. Slit2 zahajuje formování větví axonu prostřednictvím genů neurálního růstového faktoru hřbetní kořenová ganglia.

Organogeneze

Několik studií ukázalo, že interakce přípravku Slit s jeho receptory má zásadní význam pro regulaci procesů spojených s tvorbou orgánů. Jak již bylo uvedeno dříve, tyto interakce hrají klíčovou roli v migraci buněk. Není tedy překvapením, že tento gen byl zjištěn během vývoje přísně regulovaných tkání, jako je srdce, plíce, pohlavní žlázy a vaječníky. Například v časném vývoji srdeční trubice v DrosophilaSlit a dva jeho receptory Robo vedou migraci kardioblastů a perikardiálních buněk v hřbetní střední linii.^[7] Navíc to ukázal výzkum na myších Slit3 a jeho interakce s Robo1 může být rozhodující pro vývoj a zrání plicní tkáně. Podobně výraz Slit3 je upregulovaný při vyrovnávání dýchacích cest epitel s endotel.^[10] Vzhledem ke své regulační funkci ve vývoji tkáně může absence nebo mutace v expresi těchto genů vést k abnormalitám těchto tkání. Několik studií na myších a jiných obratlovcích ukázalo, že tento deficit má za následek smrt téměř okamžitě po narození.

Angiogeneze

The Slit2 nedávno bylo zjištěno, že bílkovina souvisí s vývojem nových krevních cév z již existujících cév, nebo angiogeneze. Nedávný výzkum diskutoval o tom, zda tento gen inhibuje nebo stimuluje tento proces. Existují významné důkazy k závěru, že oba jsou pravdivé, v závislosti na kontextu. Byl učiněn závěr, že role Štěrbina v tomto procesu závisí na tom, na který receptor se váže, na buněčném kontextu jeho cílových buněk a / nebo na jiných faktorech prostředí.^[12] Slit2 se podílí na podpoře angiogeneze u myší (obojí in vitro a in vivo ), v lidské placentě,^[12] a v tumorigenezi.^[13]

Klinický význam

Kvůli jejich roli v přední mozek vývoj, během kterého přispívají k axonálnímu vedení a naváděcím signálům v pohybu kortikálních interneuronů, signál Slit-Robo transdukce mechanismy by mohly být použity v terapii a léčbě neurologických poruch a určitých typů rakoviny.^[11] Byly nalezeny postupy, při nichž Slit geny umožňují přesnou kontrolu nad cévními naváděcími narážkami ovlivňujícími organizaci krevních cév během vývoje.^[14] Štěrbina také hraje velkou roli v angiogeneze. Se zvýšenou znalostí tohoto vztahu by mohla být vyvinuta léčba komplikací s vývojem vaskulatury embryí, ženského reprodukčního cyklu, růstu nádoru a metastáza, ischemická kardiovaskulární onemocnění nebo oční poruchy.^[15]

Rakovina

Vzhledem ke své klíčové roli v řízení migrace buněk, abnormalit nebo absencí ve expresi Slit1, Slit2 a Slit3 jsou spojeny s různými druhy rakoviny. Zejména interakce Slit-Robo se podílí na reprodukčních a hormonálně závislých rakovinách, zejména u žen. Za normální funkce tyto geny fungují jako potlačující nádory. Proto je spojena delece nebo nedostatečná exprese těchto genů tumorigeneze, zejména nádory v epitelu vaječníků, endometria a čípek. Vzorky povrchového epitelu ve vaječnících zasažených vaječnících ukázaly, že tyto buňky vykazují sníženou expresi Slit2 a Slit3. Kromě toho nepřítomnost těchto genů umožňuje migraci rakovinných buněk, a je tedy spojena se zvýšenou progresí rakoviny a zvyšuje se metastáza.^[7] Role tohoto genu a jeho místo v léčbě a vývoji rakoviny se stává stále více rozluštěnou, ale stále složitější.

Reference