Talin (protein) - Talin (protein)

Talin, střední doména
Identifikátory
SymbolTalin_middle
PfamPF09141
InterProIPR015224
SCOP21sj7 / Rozsah / SUPFAM
talin 1
Identifikátory
SymbolTLN1
Alt. symbolyTLN
Gen NCBI7094
HGNC11845
OMIM186745
RefSeqNM_006289
UniProtQ9Y490
Další údaje
MístoChr. 9 p23-p21
talin 2
Identifikátory
SymbolTLN2
Gen NCBI83660
HGNC15447
OMIM607349
RefSeqNM_015059
UniProtQ9Y4G6
Další údaje
MístoChr. 15 q15-q21

Talin je vysokomolekulární cytoskeletální protein koncentrovaný v oblastech kontaktu buněčný substrát[1] a v lymfocyty, u kontaktů buňka-buňka.[2][3] Objeveno v roce 1983 Keith Burridge a kolegové,[1] talin je všudypřítomný cytosolický protein, který se nachází ve vysokých koncentracích v fokální adheze. Je schopen propojení integriny do aktin cytoskelet buď přímo, nebo nepřímo interakcí s vinkulin a α-aktinin.[4]

Talin-1 také pohání mechanismus extravazace prostřednictvím upravené lidské mikrovaskulatury v mikrofluidních systémech. Talin-1 se účastní každé části extravazace ovlivňující adhezi, transendoteliální migraci a fáze invaze.[5]

Integrinové receptory se účastní připojení adherentních buněk k extracelulární matrix[6][7] a lymfocytů do jiných buněk. V těchto situacích se talin dále distribuuje s koncentracemi integrinů v plazmatická membrána.[8][9] Dále in vitro vazebné studie naznačují, že integriny se vážou na talin, i když s nízkou afinitou.[10] Talin se také s vysokou afinitou váže na vinculin,[11] další cytoskeletální protein koncentrovaný v bodech buněčná adheze.[12] Nakonec je talin substrátem pro aktivovaný ionty vápníku proteáza, calpain II,[13] který je také soustředěn v bodech kontaktu buňky a substrátu.[14]

Talin je mechanosenzitivní protein. Jeho mechanická zranitelnost[15] a integrované receptory přemostění buněčné polohy a cytoskelet aktinu z něj činí základní protein v mechanotransdukci. Mechanické napínání talinu podporuje vazbu vinculinu.[16]

Proteinové domény

Talin se skládá z velkého C-terminál rod doména, která obsahuje svazky alfa helixy a N-terminál FERM (pásmo 4.1, ezrin, radixin a moesin) doména se třemi subdoménami: F1, F2 a F3.[17][18][19][20] Subdoména F3 domény FERM obsahuje nejvyšší afinitní vazebné místo pro integrin integrin β a je dostatečný k aktivaci integrinů.[21]

Střední doména

Struktura

Talin má také střední doménu, která má struktura skládající se z pěti alfa helixy že složit do svazku. Obsahuje vinkulin vazebné místo (VBS) složený z a hydrofobní povrch překlenující pět zatáčky z spirála čtyři.

Funkce

Aktivace VBS vede k náboru vinkulinu za vzniku komplexu s integriny, který napomáhá stabilní adhezi buněk. Formace komplex mezi VBS a vinculinem vyžaduje předchozí rozvinutí této střední domény: po uvolnění z hydrofobního jádra talinu je poté k dispozici šroubovice VBS, která indukuje „konverzi svazku“ konformační změna v doméně hlavy vinculinu, čímž vytěsňuje intramolekulární interakci s ocasem vinculinu, což umožňuje vinkulinu svázat aktin.[19]

Talin nese mechanickou sílu (7-10 piconewtonů) během adheze buněk. To také umožňuje buňkám měřit extracelulární tuhost, protože buňky, ve kterých je talinu zabráněno ve vytváření mechanických vazeb, již nemohou rozlišovat, zda jsou na měkkém nebo tuhém povrchu. Ukázalo se, že aktinové vazebné místo 2 je hlavním místem pro snímání tuhosti extracelulární matrice.[22][23] Nedávno Kumar et al [24] kombinovanou kryo-tomografii buněčných elektronů s měřením napětí na bázi FRET a zjistili, že oblasti vysokého napětí talinu v ohniskové adhezi mají vysoce zarovnané a lineární podkladové vláknité aktinové struktury, zatímco oblasti s nízkým napětím talinu mají méně dobře srovnaná aktinová vlákna.

Vinculin vazebné místo

VBS
PDB 1rkc EBI.jpg
lidská vinkulinová hlava (1-258) v komplexu s vazebným místem 3-mastného vinculinu (zbytky 1944-1969)
Identifikátory
SymbolVBS
PfamPF08913
InterProIPR015009

Funkce

Vinculinová vazebná místa jsou proteinové domény nacházejí se převážně v talinu a v molekulách podobných talinu, což umožňuje vazbu vinkulinu na talin a stabilizuje spojení buněčné matrice zprostředkované integrinem. Talin zase spojuje integriny s aktinovým cytoskeletem.

Struktura

The konsensuální sekvence pro vazebná místa pro vinculin je LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, s a sekundární struktura předpověď čtyř amfipatický šroubovice. Hydrofobní zbytky které definují VBS, jsou samy „maskované“ a jsou pohřbeny v jádru řady spirálovitých svazků, které tvoří talinovou tyč.[25]

Aktivace integrinu αIIbβ3

Model aktivace integrinu indukované talinem

Nedávno ohlášená analýza struktury a funkce[26] poskytuje přesvědčivý strukturální model (viz vpravo nahoře) vysvětlující závislost na talinu integrin aktivace ve třech krocích:

  1. Talinová F3 doména (povrchová reprezentace; zabarvená nábojem), zbavená svých autoinhibičních interakcí v proteinu plné délky, je k dispozici pro vazbu na integrin.
  2. F3 zabírá membránovou distální část p3-integrinového ocasu (červeně), která se stává uspořádanou, ale interakce α – β integrinu, které drží integrin v nízkoafinitní konformaci, zůstávají nedotčené.
  3. V dalším kroku F3 zabírá membránově-proximální část ocasu β3 při zachování jeho membránově-distálních interakcí.

Lidské proteiny obsahující tuto doménu

TLN1; TLN2;

Viz také

Reference

  1. ^ A b Burridge K, Connell L (srpen 1983). „Nový protein adhezivních plaků a volánových membrán“. The Journal of Cell Biology. 97 (2): 359–67. doi:10.1083 / jcb.97.2.359. PMC  2112532. PMID  6684120.
  2. ^ Kupfer A, Singer SJ, Dennert G (březen 1986). „O mechanismu jednosměrného usmrcování ve směsích dvou cytotoxických T lymfocytů. Jednosměrná polarizace cytoplazmatických organel a s membránou spojený cytoskelet v efektorové buňce“. The Journal of Experimental Medicine. 163 (3): 489–98. doi:10.1084 / jem.163.3.489. PMC  2188060. PMID  3081676.
  3. ^ Burn P, Kupfer A, Singer SJ (leden 1988). „Dynamické membránovo-cytoskeletální interakce: specifická asociace integrinu a talinu vzniká in vivo po ošetření lymfocyty v periferní krvi forbolesterem“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 85 (2): 497–501. doi:10.1073 / pnas.85.2.497. PMC  279577. PMID  3124107.
  4. ^ Michelson AD (2006). Destičky, druhé vydání. Boston: Academic Press. ISBN  978-0-12-369367-9.
  5. ^ Gilardi M, Bersini S, Calleja AB, Kamm RD, Vanoni M, Moretti M (duben 2016). „PO-12 - klíčová role talinu-1 při extravazaci rakovinných buněk pitvaná lidským vaskularizovaným 3D mikrofluidním modelem“. Výzkum trombózy. 140 (Suppl 1): S180–1. doi:10.1016 / S0049-3848 (16) 30145-1. PMID  27161700.
  6. ^ Hynes RO (únor 1987). "Integriny: rodina buněčných povrchových receptorů". Buňka. 48 (4): 549–54. doi:10.1016/0092-8674(87)90233-9. PMID  3028640. S2CID  27274629.
  7. ^ Ruoslahti E, Pierschbacher MD (říjen 1987). "Nové perspektivy buněčné adheze: RGD a integriny". Věda. 238 (4826): 491–7. doi:10.1126 / science.2821619. PMID  2821619.
  8. ^ Chen WT, Hasegawa E, Hasegawa T, Weinstock C, Yamada KM (duben 1985). "Vývoj komplexů buněčných povrchových vazeb v kultivovaných fibroblastech". The Journal of Cell Biology. 100 (4): 1103–14. doi:10.1083 / jcb.100.4.1103. PMC  2113771. PMID  3884631.
  9. ^ Kupfer A, Singer SJ (listopad 1989). „Specifická interakce pomocných T buněk a B buněk prezentujících antigen. IV. Membránové a cytoskeletální reorganizace ve vázaných T buňkách jako funkce dávky antigenu“. The Journal of Experimental Medicine. 170 (5): 1697–713. doi:10.1084 / jem.170.5.1697. PMC  2189515. PMID  2530300.
  10. ^ Horwitz A, Duggan K, Buck C, Beckerle MC, Burridge K (1986). „Interakce receptoru fibronektinu plazmatické membrány s talinem - transmembránová vazba“. Příroda. 320 (6062): 531–3. doi:10.1038 / 320531a0. PMID  2938015. S2CID  4356748.
  11. ^ Burridge K, Mangeat P (1984). "Interakce mezi vinkulinem a talinem". Příroda. 308 (5961): 744–6. doi:10.1038 / 308744a0. PMID  6425696. S2CID  4316613.
  12. ^ Geiger B (září 1979). "130K protein z kuřecího žaludku: jeho lokalizace na konci svazků mikrofilamentů v kultivovaných kuřecích buňkách". Buňka. 18 (1): 193–205. doi:10.1016/0092-8674(79)90368-4. PMID  574428. S2CID  33153559.
  13. ^ Fox JE, Goll DE, Reynolds CC, Phillips DR (leden 1985). „Identifikace dvou proteinů (protein vázající aktin a P235), které jsou během agregace krevních destiček hydrolyzovány endogenní proteázou závislou na Ca2 +“. The Journal of Biological Chemistry. 260 (2): 1060–6. PMID  2981831.
  14. ^ Beckerle MC, Burridge K, DeMartino GN, Croall DE (listopad 1987). „Kolokalizace proteázy II závislé na vápníku a jednoho z jejích substrátů v místech buněčné adheze“. Buňka. 51 (4): 569–77. doi:10.1016/0092-8674(87)90126-7. PMID  2824061. S2CID  25875416.
  15. ^ Haining AW, von Essen M, Attwood SJ, Hytönen VP, Del Río Hernández A (červenec 2016). „Všechny subdomény talinového prutu jsou mechanicky zranitelné a mohou přispět k celulárnímu mechanosensingu“. ACS Nano. 10 (7): 6648–58. doi:10,1021 / acsnano.6b01658. PMC  4982699. PMID  27380548.
  16. ^ del Rio A, Perez-Jimenez R, Liu R, Roca-Cusachs P, Fernandez JM, poslanec Sheetz (leden 2009). "Protahování jednotlivých molekul talinových tyčinek aktivuje vazbu vinculinu". Věda. 323 (5914): 638–41. doi:10.1126 / science.1162912. PMID  19179532. S2CID  206514978.
  17. ^ Chishti AH, Kim AC, Marfatia SM, Lutchman M, Hanspal M, Jindal H a kol. (Srpen 1998). "FERM doména: jedinečný modul zapojený do vazby cytoplazmatických proteinů na membránu". Trendy v biochemických vědách. 23 (8): 281–2. doi:10.1016 / S0968-0004 (98) 01237-7. PMID  9757824.
  18. ^ García-Alvarez B, de Pereda JM, Calderwood DA, Ulmer TS, Critchley D, Campbell ID, Ginsberg MH, Liddington RC (leden 2003). "Strukturní determinanty rozpoznávání integrinu talinem". Molekulární buňka. 11 (1): 49–58. doi:10.1016 / S1097-2765 (02) 00823-7. PMID  12535520.
  19. ^ A b Papagrigoriou E, Gingras AR, Barsukov IL, Bate N, Fillingham IJ, Patel B a kol. (Srpen 2004). „Aktivace vazebného místa pro vinkulin v talinové tyči zahrnuje přeskupení svazku pěti šroubovic“. Časopis EMBO. 23 (15): 2942–51. doi:10.1038 / sj.emboj.7600285. PMC  514914. PMID  15272303.
  20. ^ Rees DJ, Ades SE, Singer SJ, Hynes RO (říjen 1990). "Sekvence a doménová struktura talinu". Příroda. 347 (6294): 685–9. doi:10.1038 / 347685a0. PMID  2120593. S2CID  4274654.
  21. ^ Calderwood DA, Yan B, de Pereda JM, Alvarez BG, Fujioka Y, Liddington RC, Ginsberg MH (červen 2002). „Fosfotyrosinová vazebná doména talinu aktivuje integriny“. The Journal of Biological Chemistry. 277 (24): 21749–58. doi:10,1074 / jbc.M111996200. PMID  11932255.
  22. ^ Austen K, Ringer P, Mehlich A, Chrostek-Grashoff A, Kluger C, Klingner C, Sabass B, Zent R, Rief M, Grashoff C (prosinec 2015). "Snímání extracelulární tuhosti pomocí mechanických vazeb specifických pro talinové izoformy". Přírodní buněčná biologie. 17 (12): 1597–606. doi:10.1038 / ncb3268. PMC  4662888. PMID  26523364.
  23. ^ Kumar A, Ouyang M, Van den Dries K, McGhee EJ, Tanaka K, Anderson MD a kol. (Květen 2016). „Senzor napětí Talin odhaluje nové vlastnosti přenosu ohniskové adhezní síly a mechanosenzitivity“. The Journal of Cell Biology. 213 (3): 371–83. doi:10.1083 / jcb.201510012. PMC  4862330. PMID  27161398.
  24. ^ Kumar A, Anderson KL, Swift MF, Hanein D, Volkmann N, Schwartz MA (září 2018). „Místní napětí na talinu v ohniskových adhezích koreluje se zarovnáním F-aktinu v měřítku nanometrů“. Biofyzikální deník. 115 (8): 1569–1579. doi:10.1016 / j.bpj.2018.08.045. PMC  6372196. PMID  30274833.
  25. ^ Gingras AR, Vogel KP, Steinhoff HJ, Ziegler WH, Patel B, Emsley J, Critchley DR, Roberts GC, Barsukov IL (únor 2006). "Strukturální a dynamická charakterizace vazebného místa vinculinu v talinové tyčince". Biochemie. 45 (6): 1805–17. doi:10.1021 / bi052136l. PMID  16460027.
  26. ^ Wegener KL, Partridge AW, Han J, Pickford AR, Liddington RC, Ginsberg MH, Campbell ID (leden 2007). "Strukturní základ aktivace integrinu talinem". Buňka. 128 (1): 171–82. doi:10.1016 / j.cell.2006.10.048. PMID  17218263. S2CID  18307182.

externí odkazy