FNDC5 - FNDC5

FNDC5
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыFNDC5, FRCP2, иризин, Irisin, домен фибронектина III типа, содержащий 5
Внешние идентификаторыOMIM: 611906 MGI: 1917614 ГомолоГен: 17812 Генные карты: FNDC5
Расположение гена (человек)
Хромосома 1 (человек)
Chr.Хромосома 1 (человек)[1]
Хромосома 1 (человек)
Геномное расположение FNDC5
Геномное расположение FNDC5
Группа1п35.1Начинать32,862,268 бп[1]
Конец32,872,482 бп[1]
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

252995

384061

Ансамбль

ENSG00000160097

ENSMUSG00000001334

UniProt

Q8NAU1

Q8K4Z2

RefSeq (мРНК)

NM_153756
NM_001171940
NM_001171941

NM_027402

RefSeq (белок)

NP_001165411
NP_001165412
NP_715637

NP_081678

Расположение (UCSC)Chr 1: 32,86 - 32,87 МбChr 4: 129.14 - 129.14 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Белок, содержащий домен фибронектина III типа 5, предшественник ирисин, это белок который закодирован FNDC5 ген.[5] Irisin - это расщепленная версия FNDC5, названная в честь Греческий посланница богиня Ирис.[6]

Белок 5, содержащий фибронектиновый домен, представляет собой мембранный белок содержащий короткий цитоплазматический домен, трансмембранный сегмент и эктодомен, состоящий из домена фибронектина типа III (FNIII) ~ 100 кДа.

История

FNDC5 был обнаружен во время поиска генома домены фибронектина III типа[7] и самостоятельно в поисках пероксисомальный белки.[5][8]

Было предложено расщепить эктодомен с образованием растворимого пептидный гормон по имени ирисин. Отдельно было высказано предположение, что ирисин секретируется мышцами в ответ на физическую нагрузку и может опосредовать некоторые положительные эффекты физических упражнений у людей, а также была высказана предположение о возможности снижения веса и блокирования диабета.[6][9][10][11][12][13][14][15] Другие поставили под сомнение эти выводы.[5][16][17][18]

Биосинтез и секреция

Ген FNDC5 кодирует прогормон, однопроходный мембранный белок типа I (человека, 212 аминокислоты; мышь и крыса, 209 аминокислот), который активируется мышечными упражнениями и подвергается посттрансляционной обработке с образованием иризина. Последовательность белка включает сигнальный пептид, единственный домен фибронектина III типа, а C-терминал гидрофобный домен, который закреплен на клеточной мембране.

Производство иризина аналогично выделению и высвобождению других гормонов и гормоноподобных полипептидов, таких как фактор роста эпидермиса и TGF альфа, из трансмембранных предшественников. После N-концевой сигнальный пептид удаляется, пептид протеолитически отщепляется от C-концевой части, гликозилированный и высвобождается в виде гормона из 112 аминокислот (у человека аминокислоты 32-143 полноразмерного белка; у мыши и крысы, аминокислоты 29-140), который включает большую часть повторяющейся области FNIII.

Последовательность иризина, расщепленной и секретируемой части FNDC5, высококонсервативна у млекопитающих; последовательности человека и мыши идентичны.[6] Однако стартовый кодон человеческого FNDC5 мутирован в ATA, что вызывает его экспрессию только на 1% от уровня других животных с нормальным началом ATG. Масс-спектрометрическое исследование показало, что уровень иризина в плазме человека составляет ~ 3 нг / мл, что соответствует уровню других ключевых гормонов человека, таких как инсулин.[19] Нет сопоставимого исследования уровней иризина у других животных, где стартовый кодон ATG по сравнению с ATA предсказывал бы в 100 раз более высокую концентрацию.

Отличие нуклеотидной последовательности человеческого FNDC5 от мышиного Fndc5 создает разные кодон инициации, потенциально генерируя белок, который начинается с метионина-76 (Met-76). Белок, инициированный в Met-76, будет лишен сигнального пептида и будет захвачен цитоплазмой. С помощью масс-спектрометрии было обнаружено, что иризин циркулирует в организме человека на уровнях, аналогичных другим ключевым гормонам, таким как инсулин.[19]

Функция

Упражнения вызывают повышенную экспрессию в мышцах гамма-коактиватора 1 альфа рецептора, активируемого пролифератором пероксисом (PGC-1альфа ), который участвует в адаптации к упражнениям. У мышей это вызывает выработку белка FNDC5, который расщепляется с образованием нового продукта иризина.[6][11] Из-за того, что ирисин вырабатывается механизмом, инициируемым сокращением мышц, он классифицируется как миокин.[20]

На основании данных о том, что FNDC5 вызывает термогенин выражение в жировые клетки избыточная экспрессия FNDC5 в печени мышей предотвращает увеличение веса, вызванное диетой, и FNDC5 мРНК уровни повышаются в образцах мышц человека после тренировки, было высказано предположение, что иризин способствует превращению белый жир к бурый жир у людей, что сделало бы его гормоном, способствующим укреплению здоровья.[9][10] Однако это предложение было оспорено.[21] потому что FNDC5 активируется только у очень активных пожилых людей.[16]

2016 год in vitro исследование белых и коричневых жировых клеток обнаружило дозозависимую активацию белка, называемого UCP1 который способствует потемнению белого жира и обнаружил другие маркеры, которые указывают на то, что белые клетки потемнели, а жировые клетки были более метаболически активными. Многие стволовые клетки превратились в клетки, созревающие в кости. Ткань, обработанная иризином, производила примерно на 40 процентов меньше зрелых жировых клеток.[22]

У мышей иризин, высвобождаемый скелетными мышцами во время упражнений, действует непосредственно на кость, увеличивая минеральную плотность кортикальной кости, периметр кости и полярный момент инерции.[23][24][ненадежный медицинский источник ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000160097 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск ансамбля 89: ENSMUSG00000001334 - 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. ^ а б c Эриксон HP (октябрь 2013 г.). «Ирисин и FNDC5 в ретроспективе: гормон упражнений или трансмембранный рецептор?». Адипоцит. 2 (4): 289–93. Дои:10.4161 / adip.26082. ЧВК  3774709. PMID  24052909.
  6. ^ а б c d Boström P, Wu J, Jedrychowski MP, Korde A, Ye L, Lo JC, Rasbach KA, Boström EA, Choi JH, Long JZ, Kajimura S, Zingaretti MC, Vind BF, Tu H, Cinti S, Højlund K, Gygi SP , Шпигельман Б.М. (январь 2012 г.). «PGC1-α-зависимый миокин, который стимулирует развитие белого жира, подобное бурому жиру, и термогенез». Природа. 481 (7382): 463–8. Дои:10.1038 / природа10777. ЧВК  3522098. PMID  22237023.
  7. ^ Teufel A, Malik N, Mukhopadhyay M, Westphal H (сентябрь 2002 г.). «Frcp1 и Frcp2, два новых гена, содержащие повтор фибронектина типа III». Ген. 297 (1–2): 79–83. Дои:10.1016 / S0378-1119 (02) 00828-4. PMID  12384288.
  8. ^ Феррер-Мартинес А., Руис-Лозано П., Чиен КР (июнь 2002 г.). «Мышиный PeP: новый пероксисомальный белок, связанный с дифференцировкой и развитием миобластов». Динамика развития. 224 (2): 154–67. Дои:10.1002 / dvdy.10099. PMID  12112469. S2CID  42445530.
  9. ^ а б Мужество К.Х. «Недавно обнаруженный гормон усиливает эффект физических упражнений, может помочь предотвратить диабет». Наблюдения. Scientific American. Получено 12 января, 2012.
  10. ^ а б Парк А (8 апреля 2009 г.). "Коричневый жир: жир, который помогает похудеть?". Здоровье и Семья. Журнал Тайм. Получено 12 января, 2012.
  11. ^ а б Рейнольдс Г. (11 января 2012 г.). «Гормон упражнений может бороться с ожирением и диабетом». Что ж. Нью-Йорк Таймс. Получено 12 января, 2012.
  12. ^ Чжан И, Ли Р., Мэн И, Ли С., Донелан В., Чжао И, Ци Л., Чжан М., Ван Х, Цуй Т., Ян Л. Дж., Тан Д. (февраль 2014 г.). «Ирисин стимулирует потемнение белых адипоцитов через митоген-активированную протеинкиназу p38 MAP-киназу и передачу сигналов ERK MAP-киназы». Сахарный диабет. 63 (2): 514–25. Дои:10.2337 / db13-1106. PMID  24150604.
  13. ^ Wrann CD, White JP, Salogiannnis J, Laznik-Bogoslavski D, Wu J, Ma D, Lin JD, Greenberg ME, Spiegelman BM (ноябрь 2013 г.). «Физические упражнения индуцируют BDNF в гиппокампе через путь PGC-1α / FNDC5». Клеточный метаболизм. 18 (5): 649–59. Дои:10.1016 / j.cmet.2013.09.008. ЧВК  3980968. PMID  24120943.
  14. ^ Wu J, Boström P, Sparks LM, Ye L, Choi JH, Giang AH, Khandekar M, Virtanen KA, Nuutila P, Schaart G, Huang K, Tu H, van Marken Lichtenbelt WD, Hoeks J, Enerbäck S, Schrauwen P, Шпигельман Б.М. (июль 2012 г.). «Бежевые адипоциты представляют собой отдельный тип термогенных жировых клеток у мышей и людей». Клетка. 150 (2): 366–76. Дои:10.1016 / j.cell.2012.05.016. ЧВК  3402601. PMID  22796012.
  15. ^ Чжан И, Се С, Ван Х, Фосс Р.М., Клэр М., Джордж Э.В., Ли С., Кац А., Ченг Х, Дин И, Тан Д., Ривз У.Х., Ян Л.Дж. (август 2016 г.). «Ирисин оказывает двойное действие на потемнение и адипогенез белых адипоцитов человека». Американский журнал физиологии. Эндокринология и метаболизм. 311 (2): E530–41. Дои:10.1152 / ajpendo.00094.2016. PMID  27436609.
  16. ^ а б Тиммонс Дж. А., Баар К., Дэвидсен П. К., Атертон П. Дж. (Август 2012 г.). «Является ли ирисин геном упражнений человека?». Природа. 488 (7413): E9–10, обсуждение E10–1. Дои:10.1038 / природа11364. PMID  22932392. S2CID  4415979.
  17. ^ Альбрехт Э., Норхейм Ф., Тиде Б., Холен Т., Охаши Т., Шеринг Л., Ли С., Бренмоль Дж., Томас С., Древон Калифорния, Эриксон Х.П., Маак С. (2015). «Ирисин - скорее миф, чем миокин, вызываемый физическими упражнениями». Научные отчеты. 5: 8889. Дои:10.1038 / srep08889. ЧВК  4352853. PMID  25749243.
  18. ^ Raschke S, Elsen M, Gassenhuber H, Sommerfeld M, Schwahn U, Brockmann B, Jung R, Wisløff U, Tjønna AE, Raastad T, Hallén J, Norheim F, Drevon CA, Romacho T, Eckardt K, Eckel J (2013) . Лопес-Lluch G (ред.). «Доказательства против благоприятного действия иризина на человека». PLOS ONE. 8 (9): e73680. Дои:10.1371 / journal.pone.0073680. ЧВК  3770677. PMID  24040023.
  19. ^ а б Едриховски М.П., ​​Вранн С.Д., Пауло Дж. А., Гербер К. К., Шпит Дж., Робинсон М. М., Наир К. С., Гиги С. П., Шпигельман Б. М. (октябрь 2015 г.). «Обнаружение и количественное определение циркулирующего человеческого ирисина с помощью тандемной масс-спектрометрии». Клеточный метаболизм. 22 (4): 734–40. Дои:10.1016 / j.cmet.2015.08.001. ЧВК  4802359. PMID  26278051.
  20. ^ Педерсен Б.К., Феббрайо М.А. (октябрь 2008 г.). «Мышцы как эндокринный орган: внимание к интерлейкину-6, производному от мышц». Физиологические обзоры. 88 (4): 1379–406. Дои:10.1152 / физрев.90100.2007. PMID  18923185.
  21. ^ Сервик К. (март 2015 г.). "Биомедицина. Горе за" гормон физических упражнений "'". Наука. 347 (6228): 1299. Дои:10.1126 / science.347.6228.1299. PMID  25792309.
  22. ^ Рейнольдс Дж. (2016-10-12). «Как упражнения могут превратить белый жир в коричневый». Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. Получено 2016-10-13.
  23. ^ «Молекула, которая помогает« гормону упражнений »выполнять свою работу». Природа. 2018-12-13. Получено 2018-12-21.
  24. ^ Colaianni G, Cuscito C, Mongelli T, Pignataro P, Buccoliero C, Liu P, Lu P, Sartini L, Di Comite M, Mori G, Di Benedetto A, Brunetti G, Yuen T, Sun L, Reseland JE, Colucci S, New MI, Zaidi M, Cinti S, Grano M (сентябрь 2015 г.). «Миокин иризин увеличивает массу кортикальной кости». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (39): 12157–62. Дои:10.1073 / pnas.1516622112. ЧВК  4593131. PMID  26374841.