В ответ на стимул GPCR активируют гетеротримерные G белки. Чтобы отключить эту реакцию или адаптироваться к постоянному раздражителю, необходимо десенсибилизировать активные рецепторы. Первый шаг к десенсибилизации - это фосфорилирование рецептора классом серин / треонин киназы называется G-протеиновые рецепторные киназы (ГРК). Фосфорилирование GRK специфически подготавливает активированный рецептор к связыванию аррестина. Связывание аррестина с рецептором блокирует дальнейшую передачу сигналов, опосредованную G-белком, и направляет рецепторы для интернализации и перенаправляет передачу сигналов на альтернативные независимые от G-белка пути, такие как передача сигналов β-аррестина.[7][8][9][10][6] В дополнение к GPCR, аррестины связываются с другими классами рецепторов клеточной поверхности и множеством других сигнальных белков.[11]
Подтипы
Млекопитающие экспрессируют четыре подтипа аррестина, и каждый подтип аррестина известен множеством псевдонимов. Систематическое название аррестина (1-4) плюс наиболее широко используемые псевдонимы для каждого подтипа аррестина перечислены в смелый ниже:
Аррестин-1 изначально был определен как S-антиген (SAG), вызывающий увеит (аутоиммунное заболевание глаз), затем независимо описанный как белок 48 кДа, который связывает светоактивированный фосфорилированный родопсин, прежде чем стало ясно, что оба являются одним и тем же. Позже он был переименован в визуальный аррестин, но когда был клонирован другой специфичный для колбочек зрительный подтип, был придуман термин аррестин стержневой. Это также оказалось неправильным термином: аррестин-1 экспрессируется на сопоставимых очень высоких уровнях как в палочке, так и в колбочке. фоторецепторные клетки.
Аррестин-2 был первым клонированным невизуальным аррестином. Он был впервые назван β-аррестин просто потому что между двумя GPCR доступны в очищенном виде в то время, родопсин и β2-адренергический рецептор, он отдал предпочтение последнему.
Аррестин-3. Второй клонированный невизуальный аррестин был впервые назван β-аррестин-2 (задним числом изменяя название β-аррестина на β-аррестин-1), хотя к тому времени было ясно, что невизуальные аррестины взаимодействуют с сотнями различных GPCR, а не только с β2-адренергический рецептор. Вскоре после этого были предложены систематические названия, аррестин-2 и аррестин-3 соответственно.
Аррестин-4 был клонирован двумя группами и назван аррестином колбочки по типу фоторецептора, который его экспрессирует, и X-аррестином по хромосоме, где находится его ген. в HUGO база данных его ген называется аррестин-3.
Рыбы и другие позвоночные имеют только три аррестина: до сих пор не было клонировано эквивалента аррестина-2, который является наиболее распространенным невизуальным подтипом у млекопитающих. В протохордовыйС. кишечник (морской брызг) имеет только один аррестин, который служит визуалом у его подвижной личинки с высокоразвитыми глазами и становится обычным невизуальным у слепых сидячих взрослых особей. Консервативные положения нескольких интронов в его гене и в наших подтипах аррестина предполагают, что все они произошли от этого предкового аррестина.[12] Низшие беспозвоночные, такие как аскариды C. elegans, также имеют только один арест. У насекомых есть arr1 и arr2, первоначально названные «визуальными арретинами», потому что они экспрессируются в фоторецепторах, и один невизуальный подтип (kurtz in Дрозофила ). Позже было обнаружено, что arr1 и arr2 играют важную роль в обонятельных нейронах и переименованы в «сенсорные». У грибов есть дальние родственники-арретины, участвующие в измерении pH.
Распределение тканей
Один или несколько аррестинов экспрессируются практически в каждой эукариотической клетке. У млекопитающих аррестин-1 и аррестин-4 в основном ограничены фоторецепторами, тогда как аррестин-2 и аррестин-3 встречаются повсеместно. Нейроны имеют самый высокий уровень экспрессии из обоих невизуальных подтипов. В предшественниках нейронов оба экспрессируются на сопоставимых уровнях, тогда как в зрелых нейронах аррестин-2 присутствует в 10-20 раз выше, чем аррестин-3.
Механизм
Аррестины блокируют связывание GPCR с G-белками двумя способами. Во-первых, связывание аррестина с цитоплазматической стороной рецептора блокирует сайт связывания гетеротримерного G-белка, предотвращая его активацию (десенсибилизацию).[13] Во-вторых, аррестин связывает рецептор с элементами механизма интернализации, клатрин и клатриновый адаптер AP2, который способствует интернализации рецептора через покрытые ямки и последующему транспорту во внутренние компартменты, называемый эндосомы. Впоследствии рецептор может быть направлен либо в компартменты деградации (лизосомы ) или возвращаются обратно в плазматическую мембрану, где он снова может передавать сигнал. Сила взаимодействия аррестин-рецептор играет роль в этом выборе: более плотные комплексы имеют тенденцию увеличивать вероятность деградации рецептора (класс B), тогда как более временные комплексы способствуют рециклингу (класс A), хотя это «правило» далеко от абсолютного.[2]
Структура
Аррестины представляют собой удлиненные молекулы, в которых несколько внутримолекулярных взаимодействий поддерживают относительную ориентацию двух доменов. В нестимулированных клетках аррестины локализуются в цитоплазме в этой базовой «неактивной» конформации. Активные фосфорилированные GPCR привлекают аррестин к плазматической мембране. Связывание рецептора вызывает глобальное конформационное изменение, которое включает перемещение двух доменов аррестина и высвобождение его C-терминал хвост, содержащий сайты связывания клатрина и AP2. Повышенная доступность этих сайтов в связанном с рецептором аррестине нацелена на комплекс аррестин-рецептор в покрытую ямку. Арестины также связывают микротрубочки (часть клеточного «скелета»), где они принимают еще одну конформацию, отличную как от свободной, так и от связанной с рецептором формы. Связанные с микротрубочками аррестины рекрутируют определенные белки в цитоскелет, что влияет на их активность и / или перенаправляет ее на белки, связанные с микротрубочками.
Шаттл арестовывает ядро клетки и цитоплазма. Их ядерные функции полностью не изучены, но было показано, что все четыре подтипа аррестина млекопитающих удаляют некоторых из своих партнеров, таких как протеинкиназа JNK3 или убиквитинлигазаMdm2, из ядра. Аррестины также изменяют экспрессию генов, усиливая транскрипцию определенных генов.
Аррестин (или S-антиген), N-концевой домен
Структура аррестина из внешних сегментов бычьей палочки.[1]
