Vinculin - Vinculin

V savčích buňkách vinkulin je membránově-cytoskeletální protein v ohnisková adheze plaky, které se účastní vazby integrin adhezní molekuly k aktin cytoskelet. Vinculin je a cytoskeletální protein spojený s spojeními buňka-buňka a buňka-matice, kde se předpokládá, že funguje jako jeden z několika interagujících proteinů zapojených do ukotvení F-aktin na membránu.
Nezávisle objevil Benny Geiger[5] a Keith Burridge,[6] jeho sekvence je 20% -30% podobná α-katenin, který slouží podobné funkci.
Střídavě se váže na talin nebo α-aktinin, tvar vinculinu a v důsledku toho se mění jeho vazebné vlastnosti. Gen vinculinu se vyskytuje jako jediná kopie a to, co se zdá být blízké vzhledem k převzetí funkcí, je nepřítomné. Jeho varianta sestřihu metavinculin (viz níže) také potřebuje vinkulin k heterodimerizaci a práci závislým způsobem.
Struktura
Vinculin je 117 kDa cytoskeletální protein s 1066 aminokyseliny. Protein obsahuje kyselinu N-terminál doména a základní C-terminální doména oddělená a prolin - bohatý střední segment. Vinculin se skládá z globulární hlavové domény, která obsahuje vazebná místa pro talin a α-aktinin, jakož i fosforylační místo tyrosinu, zatímco ocasní oblast obsahuje vazebná místa pro F-aktin, paxillin a lipidy.[7]
V podstatě existuje N-koncová hlava s 835 aminokyselinami, která je rozdělena do čtyř domén. To je spojeno s C-koncovým ocasem s linkerovou oblastí.
Nedávný objev 3D struktury vrhá světlo na to, jak tento protein přizpůsobuje svůj tvar tak, aby plnil různé funkce. Například vinkulin je schopen řídit pohyblivost buňky jednoduše změnou jejího tvaru z aktivního na neaktivní. V „neaktivním“ stavu je konformace vinculinu charakterizována interakcí mezi jeho hlavními a ocasními doménami. A při transformaci do „aktivní“ formy, například když talin spouští vazbu, je intramolekulární interakce mezi ocasem a hlavou přerušena. Jinými slovy, když se vazebná místa talinu (VBS) α-helixů váží na strukturu spirálového svazku v doméně hlavy vinculinu, je zahájena „přeměna spirálového svazku“, což vede k reorganizaci α-spirál (α1- α- 4), což má za následek zcela novou strukturu pěti šroubovicových svazků. Tato funkce se vztahuje i na rakovinné buňky a reguluje jejich pohyb a šíření rakoviny do jiných částí těla.
Mechanismus a funkce
K šíření a pohybu buněk dochází procesem vázání buněčného povrchu integrin receptory extracelulární matrix adhezní molekuly. Vinculin je spojen s fokální adhezí a adheruje spojení, což jsou komplexy, které nuklují aktinová vlákna a síťovadla mezi vnějším médiem, plazmatická membrána, a aktin cytoskelet.[8] Komplex v ložiskových adhezích se skládá z několika proteinů, jako je vinculin, α-aktinin, paxillin a talin, na intracelulární straně plazmatické membrány.
Přesněji řečeno, amino-konec vinkulinu se váže na talin, který se zase váže na p-integriny a karboxy-konec se váže na aktin, fosfolipidy a homodimery tvořící paxillin. Vazba vinkulinu na talin a aktin je regulována polyfosfoinositidy a inhibována kyselými fosfolipidy. Komplex pak slouží k ukotvení aktinových vláken na membránu a tím pomáhá posílit sílu na talin v ohniskových adhezích.[9]
Ztráta vinculinu má dopad na celou řadu buněčných funkcí; narušuje tvorbu komplexu a zabraňuje adhezi a šíření buněk. Absence proteinu ukazuje pokles šíření buněk doprovázený sníženou tvorbou stresových vláken, tvorbou menšího počtu fokálních adhezí a inhibicí lamellipodia rozšíření.[7] Bylo zjištěno, že buňky s nedostatkem vinculinu mají růstové kužely, které postupují pomaleji filopodia a lamellipoida, které byly méně stabilní než divoký typ. Na základě výzkumu se předpokládá, že nedostatek vinkulinu může snížit buněčnou adhezi inhibicí fokální adhezní sestavy a prevencí polymerace aktinu. Na druhé straně může nadměrná exprese vinkulinu obnovit adhezi a šíření podporou náboru cytoskeletálních proteinů do fokálního adhezního komplexu v místě vazby integrinu.[9] Schopnost Vinculinu interagovat s integriny do cytoskeletu při fokální adhezi se jeví jako rozhodující pro kontrolu cytoskeletální mechaniky, šíření buněk a tvorbu lamellipodií. Zdá se tedy, že vinculin hraje klíčovou roli v řízení tvaru na základě jeho schopnosti modulovat strukturu a funkci fokální adheze.
Aktivace
Vinculin je přítomen v rovnováze mezi aktivním a neaktivním stavem.[10] Aktivní stav se aktivuje po navázání na jeho určeného partnera. K těmto změnám dochází při interakci vinculinu ohnisková adheze body, ke kterým se váže. Pokud vinkulin zůstává ve své neaktivní formě, je protein udržován označen jako cytoplazma na rozdíl od ohnisková adheze body vázané z aktivního stavu. Molekula talin je považován za hlavního iniciátora aktivace vinkulinu díky své přítomnosti v ložiskových komplexech. Kombinatorický model vinkulinu uvádí, že buď α-aktinin nebo talin může aktivovat vinkulin buď samostatně, nebo s pomocí PIP2 nebo aktin. Tato aktivace probíhá oddělením spojení hlava-ocas v neaktivním vinculinu.[10]
Závazný web
VBS | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() lidská vinkulinová hlava (1-258) v komplexu s vazebným místem 3-mastného vinculinu (zbytky 1944-1969) | |||||||||
Identifikátory | |||||||||
Symbol | VBS | ||||||||
Pfam | PF08913 | ||||||||
InterPro | IPR015009 | ||||||||
|
Vinculin vazebná místa se nacházejí převážně v talin a molekuly podobné talinu, umožňující vazba vinkulinu na talin, stabilizující spojení buněčné matrice zprostředkovaná integrinem. Talin zase odkazy integriny do aktin cytoskelet. The konsensuální sekvence pro Vinculin vazebná místa je LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, s a sekundární struktura předpověď čtyř amfipatický šroubovice. The hydrofobní zbytky které definují VBS, jsou samy „maskované“ a jsou pohřbeny v jádru řady spirálovitý svazky, které tvoří talinovou tyč.[11]
Varianty spoje
Hladké svaly a kosterní svalstvo (a pravděpodobně v menší míře v srdeční sval ) v jejich studnidiferencované (kontraktilní) stav koexpres (spolu s vinkulinem) a varianta spoje nesoucí navíc exon v 3 'kódující oblasti, čímž kóduje delší izoformu metavinculin (meta VCL) o molekulové hmotnosti ~ 150 KD - protein, jehož existence je známá od 80. let.[12] Překlad extra exonu způsobí vložku bohatou na 68 až 79 aminokyselin mezi šroubovicemi I a II v C-koncové ocasní doméně. Mutace v inzertní oblasti korelují s dědičnou idiopatickou dilatací kardiomyopatie.[13]
Délka inzertu v metavinculinu je 68 AA u savců a 79 u žab.[14] Porovnal metavinculinové sekvence z prasete, člověka, kuřete a žáby a zjistil, že inzert je bipartitní: první část proměnná a druhá vysoce konzervativní. Obě izoformy vinculinu se společně lokalizují ve svalových adhezivních strukturách, jako jsou husté plaky v hladké svaly, vložené disky v kardiomyocyty, a náklady v kosterní svalstvo.[15] Ocasní doména metavinculinu má nižší afinitu k hlavě ve srovnání s vinkulinovým ocasem. V případě metavinculinu je rozvinutí C-terminální hydrofobní vlásenkové smyčky ocasní domény narušeno zápornými náboji 68-aminokyselinové vložky, což vyžaduje pravidelnou izoformu vinculinu aktivovanou fosfolipidy, aby se plně aktivovala molekula metavinculinu.
Interakce
Bylo prokázáno, že Vinculin komunikovat s:
V případech Nadměrný růst malých střevních bakterií prezentovány jako IBS příznaky anti-CdtB protilátky byly identifikovány, že ovlivňují funkci vinculinu, která je vyžadována ve střevní motilitě.[22]
Reference
- ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000035403 - Ensembl, Květen 2017
- ^ A b C GRCm38: Vydání Ensembl 89: ENSMUSG00000021823 - Ensembl, Květen 2017
- ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ 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.
- ^ Burridge K, Feramisco JR (březen 1980). „Mikroinjekce a lokalizace proteinu 130 K v živých fibroblastech: vztah k aktinu a fibronektinu“. Buňka. 19 (3): 587–95. doi:10.1016 / s0092-8674 (80) 80035-3. PMID 6988083. S2CID 43087259.
- ^ A b Goldmann WH, Ingber DE (leden 2002). „Intaktní vinkulinový protein je vyžadován pro řízení buněčného tvaru, buněčné mechaniky a tvorby lamellipodií závislých na rase“. Sdělení o biochemickém a biofyzikálním výzkumu. 290 (2): 749–55. doi:10.1006 / bbrc.2001.6243. PMID 11785963.
- ^ Xu W, Baribault H, Adamson ED (leden 1998). "Vinculin knockout má za následek srdeční a mozkové vady během embryonálního vývoje". Rozvoj. 125 (2): 327–37. PMID 9486805.
- ^ A b Ezzell RM, Goldmann WH, Wang N, Parashurama N, Parasharama N, Ingber DE (únor 1997). „Vinculin podporuje šíření buněk mechanickým spojováním integrinů s cytoskeletem“. Experimentální výzkum buněk. 231 (1): 14–26. doi:10.1006 / excr.1996.3451. PMID 9056408.
- ^ A b Borgon RA, Vonrhein C, Bricogne G, Bois PR, Izard T (červenec 2004). "Krystalová struktura lidského vinkulinu". Struktura. 12 (7): 1189–97. doi:10.1016 / j.str.2004.05.009. PMID 15242595.
- ^ 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.
- ^ Feramisco JR, Smart JE, Burridge K, Helfman DM, Thomas GP (září 1982). „Koexistence vinkulinu a proteinu podobného vinkulinu s vyšší molekulovou hmotností v hladkém svalu.“ The Journal of Biological Chemistry. 257 (18): 11024–31. PMID 6809764.
- ^ Witt S, Zieseniss A, Fock U, Jockusch BM, Illenberger S (červenec 2004). „Srovnávací biochemická analýza naznačuje, že vinculin a metavinculin spolupracují na místech svalové adheze“. The Journal of Biological Chemistry. 279 (30): 31533–43. doi:10,1074 / jbc.M314245200. PMID 15159399.
- ^ Strasser P, Gimona M, Herzog M, Geiger B, Small JV (únor 1993). "Variabilní a konstantní oblasti na C-konci vinculinu a metavinculinu. Klonování a exprese fragmentů v E. coli". FEBS Dopisy. 317 (3): 189–94. doi:10.1016/0014-5793(93)81274-4. PMID 8425604. S2CID 39567003.
- ^ Belkin AM, Ornatsky OI, Glukhova MA, Koteliansky VE (srpen 1988). "Imunolokalizace metavinculinu v lidských hladkých a srdečních svalech". The Journal of Cell Biology. 107 (2): 545–53. doi:10.1083 / jcb.107.2.545. PMC 2115213. PMID 3138246.
- ^ Hazan RB, Kang L, Roe S, Borgen PI, Rimm DL (prosinec 1997). „Vinculin je spojen s adhezním komplexem E-kadherinu“. The Journal of Biological Chemistry. 272 (51): 32448–53. doi:10.1074 / jbc.272.51.32448. PMID 9405455.
- ^ Hazan RB, Norton L (duben 1998). „Receptor epidermálního růstového faktoru moduluje interakci E-kadherinu s aktinovým cytoskeletem“. The Journal of Biological Chemistry. 273 (15): 9078–84. doi:10.1074 / jbc.273.15.9078. PMID 9535896.
- ^ Turner CE, Brown MC, Perrotta JA, Riedy MC, Nikolopoulos SN, McDonald AR, Bagrodia S, Thomas S, Leventhal PS (květen 1999). „Motiv Paxillin LD4 váže PAK a PIX prostřednictvím nové ankyrinové repetice 95 kD, proteinu ARF-GAP: Role v remodelaci cytoskeletu“. The Journal of Cell Biology. 145 (4): 851–63. doi:10.1083 / jcb.145.4.851. PMC 2133183. PMID 10330411.
- ^ Mazaki Y, Hashimoto S, Sabe H (březen 1997). „Monocytové buňky a rakovinné buňky exprimují nové izoformy paxillinu s různými vazebnými vlastnostmi k proteinům fokální adheze“. The Journal of Biological Chemistry. 272 (11): 7437–44. doi:10.1074 / jbc.272.11.7437. PMID 9054445.
- ^ Brown MC, Perrotta JA, Turner CE (listopad 1996). „Identifikace LIM3 jako hlavního determinantu lokalizace fokální adheze paxillinu a charakterizace nového motivu na paxillinu směřujícího k vazbě vinkulinu a kinázy na fokální adhezi“. The Journal of Cell Biology. 135 (4): 1109–23. doi:10.1083 / jcb.135.4.1109. PMC 2133378. PMID 8922390.
- ^ Mandai K, Nakanishi H, Satoh A, Takahashi K, Satoh K, Nishioka H, Mizoguchi A, Takai Y (březen 1999). „Ponsin / SH3P12: protein vázající l-afadin a vinculin lokalizovaný na spojích adherens buňka-buňka a buněčná matice“. The Journal of Cell Biology. 144 (5): 1001–17. doi:10.1083 / jcb.144.5.1001. PMC 2148189. PMID 10085297.
- ^ Pimentel M, Morales W, Pokkunuri V, Brikos C, Kim SM, Kim SE, Triantafyllou K, Weitsman S, Marsh Z, Marsh E, Chua KS, Srinivasan S, Barlow GM, Chang C (květen 2015). "Autoimunita spojuje vinculin s patofyziologií chronických funkčních změn střev po infekci Campylobacter jejuni na modelu krysy". Trávicí choroby a vědy. 60 (5): 1195–205. doi:10.1007 / s10620-014-3435-5. PMID 25424202. S2CID 22408999.
Další čtení
- Critchley DR (listopad 2004). "Cytoskeletální proteiny talin a vinkulin v integrinu zprostředkované adhezi". Transakce s biochemickou společností. 32 (Pt 5): 831–6. doi:10.1042 / BST0320831. PMID 15494027.
- Koteliansky VE, Ogryzko EP, Zhidkova NI, Weller PA, Critchley DR, Vancompernolle K, Vandekerckhove J, Strasser P, Way M, Gimona M (březen 1992). „Další exon v lidském genu pro vinculin specificky kóduje meta-vinculinově specifický rozdílový peptid. Mezidruhové srovnání odhaluje variabilní a konzervované motivy v meta-vinculinovém inzertu.“ European Journal of Biochemistry. 204 (2): 767–72. doi:10.1111 / j.1432-1033.1992.tb16692.x. PMID 1339348.
- Mulligan LM, Gardner E, Telenius H, Ponder BA (srpen 1992). „Doplňkové fyzikální a genetické techniky mapují gen vinculinu (VCL) na chromozomu 10q“. Genomika. 13 (4): 1347–9. doi:10.1016/0888-7543(92)90066-2. PMID 1505973.
- Weller PA, Ogryzko EP, Corben EB, Zhidkova NI, Patel B, Price GJ, Spurr NK, Koteliansky VE, Critchley DR (srpen 1990). "Kompletní sekvence lidského vinkulinu a přiřazení genu k chromozomu 10". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 87 (15): 5667–71. doi:10.1073 / pnas.87.15.5667. PMC 54388. PMID 2116004.
- Turner CE, Burridge K (červen 1989). "Detekce metavinculinu v lidských krevních destičkách pomocí modifikovaného testu překrytí talinem". European Journal of Cell Biology. 49 (1): 202–6. PMID 2503380.
- Turner CE, Miller JT (červen 1994). „Primární sekvence paxillinu obsahuje domnělé motivy vázající se na doménu SH2 a SH3 a více domén LIM: identifikace oblasti vázající vinculin a pp125Fak“. Journal of Cell Science. 107 (Pt 6) (6): 1583–91. PMID 7525621.
- Salgia R, Li JL, Lo SH, Brunkhorst B, Kansas GS, Sobhany ES, Sun Y, Pisick E, Hallek M, Ernst T (březen 1995). „Molekulární klonování lidského paxilinu, proteinu fokální adheze fosforylovaného P210BCR / ABL“. The Journal of Biological Chemistry. 270 (10): 5039–47. doi:10.1074 / jbc.270.10.5039. PMID 7534286.
- Adams MD, Kerlavage AR, Fleischmann RD, Fuldner RA, Bult CJ, Lee NH, Kirkness EF, Weinstock KG, Gocayne JD, White O (září 1995). „Počáteční hodnocení rozmanitosti lidských genů a vzorců exprese na základě 83 milionů nukleotidů sekvence cDNA“ (PDF). Příroda. 377 (6547 Suppl): 3–174. PMID 7566098.
- Hagmann J (duben 1993). „Tvorba a předání vzorů v cytoskeletu lidských krevních destiček“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 90 (8): 3280–3. doi:10.1073 / pnas.90.8.3280. PMC 46283. PMID 7682697.
- Johnson RP, Craig SW (leden 1995). "F-aktinové vazebné místo maskované intramolekulární asociací vinkulinových domén hlavy a ocasu". Příroda. 373 (6511): 261–4. doi:10.1038 / 373261a0. PMID 7816144. S2CID 4369795.
- Hirsch MS, Law LY, Trinkaus-Randall V, Svoboda KK (1995). "Intracelulární distribuce vinkulinu a alfa 2 integrinu v epiteliálních buňkách a chondrocytech". Snímání. 16 (5): 275–84. doi:10,1002 / měřítko 4950160306. PMID 7994488.
- Fausser JL, Ungewickell E, Ruch JV, Lesot H (říjen 1993). "Interakce vinkulinu s klatrinovým těžkým řetězcem". Journal of Biochemistry. 114 (4): 498–503. doi:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a124206. PMID 8276759.
- Moiseyeva EP, Weller PA, Zhidkova NI, Corben EB, Patel B, Jasinska I, Koteliansky VE, Critchley DR (únor 1993). "Organizace lidského genu kódujícího cytoskeletální protein vinculin a sekvenci vinculinového promotoru". The Journal of Biological Chemistry. 268 (6): 4318–25. PMID 8440716.
- Yoshida M, Westlin WF, Wang N, Ingber DE, Rosenzweig A, Resnick N, Gimbrone MA (duben 1996). „Adheze leukocytů k vaskulárnímu endotelu indukuje vazbu E-selektinu k cytoskeletu aktinu“. The Journal of Cell Biology. 133 (2): 445–55. doi:10.1083 / jcb.133.2.445. PMC 2120789. PMID 8609175.
- Scott GA, Liang H, Cassidy LL (srpen 1995). "Vývojová regulace exprese fokálního kontaktního proteinu v lidských melanocytech". Výzkum pigmentových buněk. 8 (4): 221–8. doi:10.1111 / j.1600-0749.1995.tb00667.x. PMID 8610074.
- Deroanne CF, Colige AC, Nusgens BV, Lapiere CM (květen 1996). „Modulace exprese a sestavení vinkulinu během in vitro fibrilární kolagenem indukované angiogeneze a její reverze“. Experimentální výzkum buněk. 224 (2): 215–23. doi:10.1006 / excr.1996.0131. PMID 8612698.
- Maeda M, držitel E, Lowes B, Valent S, Bies RD (leden 1997). "Dilatační kardiomyopatie spojená s nedostatkem cytoskeletálního proteinu metavinculinu". Oběh. 95 (1): 17–20. doi:10.1161 / 01.cir.95.1.17. PMID 8994410.
- Mazaki Y, Hashimoto S, Sabe H (březen 1997). „Monocytové buňky a rakovinné buňky exprimují nové izoformy paxillinu s různými vazebnými vlastnostmi k proteinům fokální adheze“. The Journal of Biological Chemistry. 272 (11): 7437–44. doi:10.1074 / jbc.272.11.7437. PMID 9054445.
- Hazan RB, Kang L, Roe S, Borgen PI, Rimm DL (prosinec 1997). „Vinculin je spojen s adhezním komplexem E-kadherinu“. The Journal of Biological Chemistry. 272 (51): 32448–53. doi:10.1074 / jbc.272.51.32448. PMID 9405455.
- Hazan RB, Norton L (duben 1998). „Receptor epidermálního růstového faktoru moduluje interakci E-kadherinu s aktinovým cytoskeletem“. The Journal of Biological Chemistry. 273 (15): 9078–84. doi:10.1074 / jbc.273.15.9078. PMID 9535896.