Костный морфогенетический белок 7 - Bone morphogenetic protein 7

BMP7
PDB 1m4u EBI.jpg
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыBMP7, OP-1, костный морфогенетический белок 7
Внешние идентификаторыOMIM: 112267 MGI: 103302 ГомолоГен: 20410 Генные карты: BMP7
Расположение гена (человек)
Хромосома 20 (человек)
Chr.Хромосома 20 (человек)[1]
Хромосома 20 (человек)
Геномное расположение BMP7
Геномное расположение BMP7
Группа20q13.31Начинать57,168,753 бп[1]
Конец57,266,641 бп[1]
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

655

12162

Ансамбль

ENSG00000101144

ENSMUSG00000008999

UniProt

P18075

P23359

RefSeq (мРНК)

NM_001719

NM_007557

RefSeq (белок)

NP_001710
NP_001710.1

NP_031583

Расположение (UCSC)Chr 20: 57.17 - 57.27 МбChr 2: 172,87 - 172,94 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Костный морфогенетический белок 7 или же BMP7 (также известен как остеогенный белок-1 или же ОП-1) это белок что у людей кодируется BMP7 ген.[5]

Функция

Белок, кодируемый этим геном, является членом TGF-β надсемейство. Как и другие члены костный морфогенетический белок семейства белков, он играет ключевую роль в преобразовании мезенхимальный клетки в кости и хрящи. Это подавляется голова и аналогичный белок, хордин, которые экспрессируются в Spemann-Mangold Organizer. BMP7 может быть вовлечен в кость гомеостаз. Это выражается в мозг, почки и мочевой пузырь.[6]

BMP7 индуцирует фосфорилирование SMAD1 и SMAD5, которые, в свою очередь, индуцируют транскрипцию множества остеогенных генов.[7] Было продемонстрировано, что обработки BMP7 достаточно для индукции всех генетических маркеров остеобласт дифференциация во многих типах клеток.[6]

Роль в развитии позвоночных

Роль BMP7 в развитии почек млекопитающих заключается в индукции МЕТ метанефрогенной бластемы.[8] Эпителиальная ткань, возникающая в результате этого процесса MET, в конечном итоге формирует канальцы и клубочки нефрона.[8] BMP-7 также важен в гомеостазе почек взрослого человека, подавляя эфителиально-мезенхимальный переход (EMT). Экспрессия BMP-7 ослабляется, когда нефрон подвергается воспалительному или ишемическому стрессу, что приводит к EMT, что может привести к фиброзу почек.[9] Этот тип фиброза часто приводит к почечной недостаточности и является предиктором терминальной стадии почечной недостаточности.[10]

BMP7, как было обнаружено, играет решающую роль в определении вентрально-дорсальной организации у рыбок данио. BMP7 вызывает экспрессию вентральных фенотипов, тогда как его полное ингибирование создает дорсальный фенотип. Более того, BMP7 в конечном итоге частично «выключается» в эмбриональном развитии, чтобы создать дорсальные части организма.[11]

Во многих ранних экспериментах по развитию с использованием рыбок данио ученые использовали caBMPR (конститутивно активный) и tBMP (усеченный рецептор), чтобы определить влияние BMP7 на эмбриогенез. Они обнаружили, что конститутивно активный, который вызывает повсеместную экспрессию BMP, создает вентрализованный фенотип, тогда как усеченный - дорсализованный.

Терапевтическое применение

Смотрите также: Костный морфогенетический белок § Клиническое применение

Человеческий рекомбинантный BMP7 имеет хирургическое применение и первоначально продавался под торговой маркой OP1 (производство прекращено Olympus Biotech, которая купила его у Stryker). Его можно использовать для сращения тел позвонков для предотвращения неврологической травмы.[12] Также при лечении большеберцовый неприсоединения, часто в тех случаях, когда костный трансплантат провалился.[13] rhBMP-2 гораздо более широко используется в клинической практике, потому что он помогает расти костям лучше, чем rhBMP-7 и другие BMP.[14]

BMP7 также имеет потенциал для лечения хронического заболевания почек.[15][16] Заболевание почек характеризуется нарушением структуры канальцев как за счет накопления миофибробластов, так и из-за инфильтрации моноцитов. [17] Поскольку эндогенный BMP-7 является ингибитором сигнального каскада TGF-β, который индуцирует фиброз, использование экзогенного рекомбинантного BMP-7 (rhBMP-7) может быть эффективным методом лечения хронического заболевания почек.[8] Также считается, что BMP-7 обращает вспять фиброз и EMT за счет уменьшения инфильтрации моноцитов в воспаленную ткань.[15] На молекулярном уровне BMP-7 подавляет воспаление, подавляя экспрессию нескольких провоспалительных цитокинов, продуцируемых моноцитами.[15] Уменьшение воспалительного стресса, в свою очередь, снижает вероятность фиброза.[9]

Независимо от механизма фиброза или происхождения миофибробластов, экзогенный BMP-7, как было показано, обращает вспять процесс EMT и запускает MET.[8] В конечном итоге это восстанавливает популяцию здоровых эпителиальных клеток и нормальную функцию почек у мышей.[8] Это актуально и для людей, потому что многие заболевания, вызванные фиброзом органов, возникают в результате процесса ЭМП.[9] Эпителиально-мененхимальный переход также проблематичен при метастазировании рака, поэтому уменьшение EMT с помощью рекомбинантной ДНК может иметь большое значение для будущих вариантов лечения рака.[9]

Введение BMP7 было предложено как возможное лечение бесплодия человека из-за плохой реакции на ФСГ лечение.[18]

Продвижение бурого жира

Было обнаружено, что мыши, которым вводили BMP7, увеличивали выработку «хороших» коричневых жировых клеток, сохраняя при этом постоянный уровень нормальных белых жировых клеток. В результате может быть разработана терапия BMP7 для лечения ожирения у людей.[19][20]

BMP7 не только стимулирует коричневый адипогенез,[20][21] он также стимулирует «потемнение» бритые или бежевые адипоциты, превращая их из белоподобного фенотипа в коричневоподобный фенотип (с индукцией UCP1 и способным осуществлять не дрожащий термогенез, что позволяет рассеивать энергию в виде тепла).[22]

Другие возможные эффекты

Несколько исследований показывают, что BMP7 может регулировать потребление пищи.[23][21]

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000101144 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000008999 - Ансамбль, Май 2017
  3. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  4. ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  5. ^ Хан Г. В., Коэн Р. Б., Возни Дж. М., Левитц С. Л., Шор Е. М., Заслофф М. А., Каплан Ф. С. (ноябрь 1992 г.). «Подсемейство костных морфогенетических белков: хромосомная локализация человеческих генов BMP5, BMP6 и BMP7». Геномика. 14 (3): 759–62. Дои:10.1016 / S0888-7543 (05) 80181-8. PMID  1427904.
  6. ^ а б Чен Д., Чжао М., Манди Г.Р. (декабрь 2004 г.). «Костные морфогенетические белки». Факторы роста. 22 (4): 233–41. Дои:10.1080/08977190412331279890. PMID  15621726. S2CID  22932278.
  7. ^ Ито Ф, Асао Х, Сугамура К., Хелдин Ч., тен Диджке П., Ито С. (август 2001 г.). «Содействие передаче сигналов костного морфогенетического белка посредством отрицательной регуляции ингибирующих Smads». Журнал EMBO. 20 (15): 4132–42. Дои:10.1093 / emboj / 20.15.4132. ЧВК  149146. PMID  11483516.
  8. ^ а б c d е Zeisberg M, Bottiglio C, Kumar N, Maeshima Y, Strutz F, Müller GA, Kalluri R (декабрь 2003 г.). «Костный морфогенный белок-7 ингибирует прогрессирование хронического фиброза почек, связанное с двумя генетическими моделями мышей». Американский журнал физиологии. Почечная физиология. 285 (6): F1060–7. Дои:10.1152 / айпренал.00191.2002. PMID  12915382.
  9. ^ а б c d Каллури Р., Вайнберг Р.А. (июнь 2009 г.). «Основы эпителиально-мезенхимального перехода». Журнал клинических исследований. 119 (6): 1420–8. Дои:10.1172 / JCI39104. ЧВК  2689101. PMID  19487818.
  10. ^ Ван С.Н., Лапаге Дж., Хиршберг Р. (ноябрь 2001 г.). «Потеря морфогенетического белка трубчатой ​​кости-7 при диабетической нефропатии». Журнал Американского общества нефрологов. 12 (11): 2392–9. PMID  11675415.
  11. ^ Myers DC, Sepich DS, Solnica-Krezel L (март 2002 г.). «Градиент активности Bmp регулирует конвергентное расширение во время гаструляции рыбок данио». Биология развития. 243 (1): 81–98. Дои:10.1006 / dbio.2001.0523. PMID  11846479.
  12. ^ Ваккаро А.Р., Ван П.Г., Патель Т., Филлипс Ф.М., Андерсон Д.Г., Альберт Т.Дж., Хилибранд А.С., Брауэр Р.С., Курд М.Ф., Аппаннагари А., Патель М., Фишгрунд Дж. С. (2008). «Безопасность и эффективность OP-1 (rhBMP-7) в качестве замены аутотрансплантата гребня подвздошной кости для заднебокового артродеза поясницы: минимальное 4-летнее наблюдение в рамках пилотного исследования». Журнал Spine. 8 (3): 457–65. Дои:10.1016 / j.spinee.2007.03.012. PMID  17588821.
  13. ^ Циммерманн Г., Мюллер Ю., Лёффлер С., Венценсен А., Могхаддам А. (ноябрь 2007 г.). «[Терапевтический результат при псевдоартрозе большеберцовой кости: костный морфогенетический белок 7 (BMP-7) по сравнению с аутологичной костной трансплантацией при переломах большеберцовой кости]». Der Unfallchirurg (на немецком). 110 (11): 931–8. Дои:10.1007 / s00113-007-1347-y. PMID  17989951.
  14. ^ Эвен Дж., Эскандер М., Кан Дж. (Сентябрь 2012 г.). «Костный морфогенетический белок в хирургии позвоночника: настоящее и будущее использования». Журнал Американской академии хирургов-ортопедов. 20 (9): 547–52. Дои:10.5435 / JAAOS-20-09-547. PMID  22941797.
  15. ^ а б c Гулд С.Е., День М, Джонс СС, Дорай Х. (январь 2002 г.). «BMP-7 регулирует экспрессию хемокинов, цитокинов и гемодинамических генов в клетках проксимальных канальцев». Kidney International. 61 (1): 51–60. Дои:10.1046 / j.1523-1755.2002.00103.x. PMID  11786084.
  16. ^ Гонсалес Е.А., Лунд Р.Дж., Мартин К.Дж., Маккартни Дж.Э., Тондрави М.М., Сампат Т.К., Хруска К.А. (апрель 2002 г.). «Лечение мышиной модели высокообменной почечной остеодистрофии экзогенным BMP-7». Kidney International. 61 (4): 1322–31. Дои:10.1046 / j.1523-1755.2002.00258.x. PMID  11918739.
  17. ^ Моррисси Дж., Хруска К., Го Дж., Ван С., Чен К., Клар С. (январь 2002 г.). «Костный морфогенетический белок-7 улучшает фиброз почек и ускоряет восстановление функции почек». Журнал Американского общества нефрологов. 13 Дополнение 1: S14–21. PMID  11792757.
  18. ^ Ши Дж., Йошино О, Осуга Й, Нишии О, Яно Т., Такетани Й. (март 2010 г.). «Костный морфогенетический белок 7 (BMP-7) увеличивает экспрессию рецептора фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в клетках гранулезы человека». Фертильность и бесплодие. 93 (4): 1273–9. Дои:10.1016 / j.fertnstert.2008.11.014. PMID  19108831.
  19. ^ Джа А. (21 августа 2008 г.). «Ожирение: ученые определяют белок, способствующий сжиганию жира». Наука. guardian.co.uk. Получено 2008-09-03.
  20. ^ а б Ценг Ю.Х., Коккотоу Э., Шульц Т.Дж., Хуанг Т.Л., Винней Дж.Н., Танигучи С.М. и др. (Август 2008 г.). «Новая роль костного морфогенетического протеина 7 в коричневом адипогенезе и расходе энергии». Природа. 454 (7207): 1000–4. Дои:10.1038 / природа07221. ЧВК  2745972. PMID  18719589.
  21. ^ а б Townsend KL, Suzuki R, Huang TL, Jing E, Schulz TJ, Lee K, Taniguchi CM, Espinoza DO, McDougall LE, Zhang H, He TC, Kokkotou E, Tseng YH (май 2012). «Костный морфогенетический белок 7 (BMP7) обращает вспять ожирение и регулирует аппетит через центральный путь mTOR». Журнал FASEB. 26 (5): 2187–96. Дои:10.1096 / fj.11-199067. ЧВК  3336788. PMID  22331196.
  22. ^ Окла М., Ха Дж. Х., Темел Р. Э., Чанг С. (февраль 2015 г.). «BMP7 превращает адипогенные стволовые клетки человека в метаболически активные бежевые адипоциты». Липиды. 50 (2): 111–20. Дои:10.1007 / s11745-014-3981-9. ЧВК  4306630. PMID  25534037.
  23. ^ Boon MR, van den Berg SA, Wang Y, van den Bossche J, Karkampouna S, Bauwens M, De Saint-Hubert M, van der Horst G, Vukicevic S, de Winther MP, Havekes LM, Jukema JW, Tamsma JT, van дер Плюйм Г., ван Дейк К.В., Ренсен П.К. (16 сентября 2013 г.). «BMP7 активирует коричневую жировую ткань и снижает ожирение, вызванное диетой, только при субтермонейтральности». PLOS ONE. 8 (9): e74083. Дои:10.1371 / journal.pone.0074083. ЧВК  3774620. PMID  24066098.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка