PSMD2 - PSMD2

PSMD2
Идентификаторы
ПсевдонимыPSMD2, P97, RPN1, S2, TRAP2, субъединица 26S протеасомы, не-АТФаза 2
Внешние идентификаторыOMIM: 606223 MGI: 1096584 ГомолоГен: 2101 Генные карты: PSMD2
Расположение гена (человек)
Хромосома 3 (человек)
Chr.Хромосома 3 (человек)[1]
Хромосома 3 (человек)
Геномное расположение PSMD2
Геномное расположение PSMD2
Группа3q27.1Начните184,299,198 бп[1]
Конец184,309,050 бп[1]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE PSMD2 200830 в формате fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
ВидыЧеловекМышь
Entrez

5708

21762

Ансамбль

ENSG00000175166

ENSMUSG00000006998

UniProt

Q13200

Q8VDM4

RefSeq (мРНК)

NM_002808
NM_001278708
NM_001278709

NM_134101

RefSeq (белок)

NP_001265637
NP_001265638
NP_002799

NP_598862

Расположение (UCSC)Chr 3: 184.3 - 184.31 МбChr 16: 20.65 - 20.66 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

26S протеасома, не регулирующая АТФаза субъединица 2, также известный как Регуляторная субъединица 26S протеасомы Rpn1 (систематическая номенклатура), является фермент что у людей кодируется PSMD2 ген.[5][6]

Структура

Экспрессия гена

Ген PSMD2 кодирует субъединицу не-АТФазы основания регулятора 19S, которая отвечает за распознавание и связывание субстрата.[6] Ген PSMD2 кодирует одну из субъединиц, не являющихся АТФазой, крышки регулятора 19S. Помимо участия в функции протеасом, эта субъединица может также участвовать в сигнальном пути TNF, поскольку она взаимодействует с рецептором фактора некроза опухоли типа 1. Псевдоген был идентифицирован на хромосоме 1.[6] Человек PSMD2 Ген имеет 23 экзона и расположен в полосе хромосомы 3q27.1. Регуляторная субъединица 2 протеасомы 26S человека, не относящаяся к АТФазе, имеет размер 100 кДа и состоит из 909 аминокислот. Рассчитанная теоретическая pI этого белка составляет 5,10. Две изоформы экспрессии генерируются альтернативным сплайсингом, в котором отсутствуют 1-130 или 1-163 аминокислотной последовательности.

Комплексная сборка

26S протеасома Комплекс обычно состоит из 20S ядерной частицы (CP или 20S протеасома) и одной или двух 19S регуляторных частиц (RP или 19S протеасома) на одной или обеих сторонах бочкообразной 20S. CP и RP имеют различные структурные характеристики и биологические функции. Вкратце, подкомплекс 20S представляет три типа протеолитической активности, включая каспазоподобную, трипсиноподобную и химотрипсиноподобную активности. Эти протеолитические активные центры расположены на внутренней стороне камеры, образованной 4 уложенными друг на друга кольцами из 20S субъединиц, предотвращая случайное взаимодействие белок-фермент и неконтролируемую деградацию белка. Регуляторные частицы 19S могут распознавать меченный убиквитином белок в качестве субстрата деградации, разворачивать белок до линейной формы, открывать ворота ядерной частицы 20S и направлять подсостояние в протеолитическую камеру. Чтобы соответствовать такой функциональной сложности, регуляторная частица 19S содержит по крайней мере 18 конститутивных субъединиц. Эти субъединицы можно разделить на два класса на основе зависимости субъединиц от АТФ, АТФ-зависимых субъединиц и АТФ-независимых субъединиц. Согласно взаимодействию с белками и топологическим характеристикам этого мультисубъединичного комплекса, регуляторная частица 19S состоит из субкомплекса основания и крышки. Основание состоит из кольца из шести АТФаз AAA (субъединица Rpt1-6, систематическая номенклатура) и четырех субъединиц не-АТФазы (Rpn1, Rpn2, Rpn10, и Rpn13 ). Таким образом, Белок 26S протеасомная не-АТФаза регуляторная субъединица 2 (Rpn1) является важным компонентом формирования базового субкомплекса регуляторной частицы 19S. Традиционно считалось, что Rpn1 и Rpn2 находятся в центре субкомплекса оснований и окружены шестью АТФазами AAA (Rpt 1-6). Однако недавнее исследование обеспечивает альтернативную структуру основания 19S с помощью интегративного подхода, объединяющего данные криоэлектронной микроскопии, рентгеновской кристаллографии, специфичного для остатков химического сшивания и нескольких методов протеомики. Rpn2 - это жесткий белок, расположенный на стороне кольца АТФазы, поддерживающий связь между крышкой и основанием. Rpn1 является конформационно изменчивым, он расположен на периферии кольца АТФазы. Рецепторы убиквитина Rpn10 и Rpn13 располагаются дальше в дистальной части комплекса 19S, указывая тем самым, что они рекрутировались в комплекс поздно во время процесса сборки.[7]

Функция

Как механизм деградации, ответственный за ~ 70% внутриклеточного протеолиза,[8] протеасомный комплекс (26S протеасома) играет важную роль в поддержании гомеостаза клеточного протеома. Соответственно, неправильно свернутые белки и поврежденные белки необходимо постоянно удалять, чтобы повторно использовать аминокислоты для нового синтеза; параллельно некоторые ключевые регуляторные белки выполняют свои биологические функции посредством селективной деградации; кроме того, белки перевариваются в пептиды для презентации антигена MHC класса I. Чтобы удовлетворить такие сложные потребности в биологическом процессе посредством пространственного и временного протеолиза, белковые субстраты должны распознаваться, задействоваться и, в конечном итоге, гидролизоваться хорошо контролируемым образом. Таким образом, регуляторная частица 19S обладает рядом важных возможностей для решения этих функциональных проблем. Чтобы распознать белок как обозначенный субстрат, комплекс 19S имеет субъединицы, способные распознавать белки со специальной меткой деградации, убиквитинилированием. Он также имеет субъединицы, которые могут связываться с нуклеотидами (например, АТФ), чтобы облегчить ассоциацию между частицами 19S и 20S, а также вызвать подтверждающие изменения С-концов альфа-субъединицы, которые образуют вход в подсостояние 20S комплекса. Rpn1 является одной из важных субъединиц 19S регуляторной частицы и формирует ядро ​​«основного» субкомплекса. Он предлагает позицию стыковки для другого субблока 19S. Rpn10 в его центральной части соленоида, хотя такая ассоциация с Rpn10 стабилизируется третьей субъединицей, Rpn2.[9] Помимо своей критической роли в сборке 19S комплекса, Rpn2 также обеспечивает стыковочные позиции для челноков для транспортировки убикитинилированного субстрата. Большинство челноков прикрепляются к протеасоме через убиквитин-подобный домен (UBL), в то время как они выгружают субстратный груз на С-концевом полиубиквитин-связывающем домене (ах). Недавнее исследование Glickman et al. определили, что два челночных белка, Rad23 и Dsk2, состыковываются с двумя разными рецепторными сайтами, встроенными в субъединицу Rpn1.[9]

Клиническое значение

Протеасома и ее субъединицы имеют клиническое значение по крайней мере по двум причинам: (1) нарушенная комплексная сборка или дисфункциональная протеасома может быть связана с патофизиологией конкретных заболеваний, и (2) они могут использоваться в качестве мишеней для лекарств для терапевтических вмешательства. Совсем недавно были предприняты дополнительные усилия по рассмотрению протеасомы для разработки новых диагностических маркеров и стратегий. Улучшенное и всестороннее понимание патофизиологии протеасомы должно привести к клиническому применению в будущем.

Протеасомы образуют ключевой компонент для убиквитин-протеасомная система (UPS) [10] и соответствующий контроль качества клеточного белка (PQC). Протеин убиквитинирование и последующие протеолиз и деградация протеасомами являются важными механизмами в регуляции клеточный цикл, рост клеток и дифференцировка, транскрипция генов, сигнальная трансдукция и апоптоз.[11] Впоследствии нарушение сборки и функции протеасомного комплекса ведет к снижению протеолитической активности и накоплению поврежденных или неправильно свернутых белков. Такое накопление белка может способствовать патогенезу и фенотипическим характеристикам нейродегенеративных заболеваний,[12][13] сердечно-сосудистые заболевания,[14][15][16] воспалительные реакции и аутоиммунные заболевания,[17] и системные реакции на повреждение ДНК, приводящие к злокачественные новообразования.[18]

Несколько экспериментальных и клинических исследований показали, что аберрации и нарушение регуляции UPS вносят вклад в патогенез нескольких нейродегенеративных и миодегенеративных заболеваний, включая Болезнь Альцгеймера,[19] болезнь Паркинсона[20] и Болезнь Пика,[21] Боковой амиотрофический склероз (ALS),[21] болезнь Хантингтона,[20] Болезнь Крейтцфельдта-Якоба,[22] болезни мотонейронов, полиглутаминовые (PolyQ) заболевания, Мышечные дистрофии[23] и несколько редких форм нейродегенеративных заболеваний, связанных с слабоумие.[24] В рамках убиквитин-протеасомная система (UPS) протеасома поддерживает гомеостаз сердечного белка и, таким образом, играет важную роль в сердечной ишемический травма, повреждение,[25] гипертрофия желудочков[26] и Сердечная недостаточность.[27] Кроме того, накапливаются доказательства того, что UPS играет важную роль в злокачественной трансформации. Протеолиз UPS играет важную роль в ответах раковых клеток на стимулирующие сигналы, которые имеют решающее значение для развития рака. Соответственно, экспрессия гена за счет деградации факторы транскрипции, такие как p53, с-июн, c-Fos, NF-κB, c-Myc, HIF-1α, MATα2, STAT3, стерол-регулируемые связывающие элементы белки и рецепторы андрогенов Все они контролируются ИБП и, таким образом, участвуют в развитии различных злокачественных новообразований.[28] Кроме того, UPS регулирует деградацию продуктов гена-супрессора опухолей, таких как аденоматозный полипоз кишечной палочки (APC ) при колоректальном раке, ретинобластома (Rb). и опухолевый супрессор фон Хиппеля – Линдау (ВХЛ), а также ряд протоонкогены (Раф, Мой с, Myb, Rel, Src, Мос, ABL ). ИБП также участвует в регуляции воспалительных реакций. Эта активность обычно объясняется ролью протеасом в активации NF-κB, который дополнительно регулирует экспрессию провоспалительных цитокины такие как TNF-α, ИЛ-β, Ил-8, молекулы адгезии (ICAM-1, VCAM-1, Р-селектин ) и простагландины и оксид азота (НЕТ).[17] Кроме того, UPS также играет роль в воспалительных реакциях в качестве регуляторов пролиферации лейкоцитов, в основном за счет протеолиза циклинов и деградации CDK ингибиторы.[29] Наконец, аутоиммунное заболевание пациенты с SLE, Синдром Шегрена и ревматоидный артрит (RA) преимущественно демонстрируют циркулирующие протеасомы, которые можно использовать в качестве клинических биомаркеров.[30]

Белок 26S протеасомной не-АТФазной регуляторной субъединицы 2 (Rpn1 ), который кодируется PSMD2, был идентифицирован как важный компонент сигнатуры, связанной с приобретением метастатического фенотипа и плохим прогнозом в рак легких.[31] Было обнаружено, что сбить PSMD2 снижает активность протеасом и индуцирует ингибирование роста и апоптоз при раке легких Сотовые линии. Эти эффекты миРНК -опосредованное ингибирование PSMD2 было связано с изменениями баланса между фосфорилированными AKT и стр.38, а также с индукцией стр.21. Кроме того, пациенты с более высокой экспрессией PSMD2 имели худший прогноз, и небольшая часть образцов рака легких содержала повышенные копии PSMD2. Примечательно, что результаты показывают, что легкое аденокарциномы можно разделить на две основные группы; те, у которых есть и нет общая повышающая регуляция генов протеасомного пути, включая PSMD2.[31]

Взаимодействия

PSMD2 был показан взаимодействовать с участием TNFRSF1A[32][33] и PSMC1.[34][35]

использованная литература

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000175166 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000006998 - 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. ^ Цуруми К., Симидзу Й., Саеки М., Като С., Демартино Г. Н., Слотер К.А., Фудзимуро М., Йокосава Х., Ямасаки М., Хендил КБ, Тох-э А., Танахаши Н., Танака К. (октябрь 1996 г.). «Клонирование кДНК и функциональный анализ субъединицы p97 протеасомы 26S, полипептида, идентичного белку-2 / 55.11, ассоциированному с рецептором фактора некроза опухоли типа 1». Eur J Biochem. 239 (3): 912–21. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1996.0912u.x. PMID  8774743.
  6. ^ а б c «Ген Entrez: протеасома PSMD2 (просома, макропаин), 26S субъединица, не-АТФаза, 2».
  7. ^ Lasker K, Förster F, Bohn S, Walzthoeni T., Villa E, Unverdorben P, Beck F, Aebersold R, Sali A, Baumeister W. (январь 2012 г.). «Молекулярная архитектура голокомплекса 26S протеасомы, определенная интегративным подходом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 109 (5): 1380–7. Bibcode:2012ПНАС..109.1380Л. Дои:10.1073 / pnas.1120559109. ЧВК  3277140. PMID  22307589.
  8. ^ Rock KL, Gramm C, Rothstein L, Clark K, Stein R, Dick L, Hwang D, Goldberg AL (сентябрь 1994 г.). «Ингибиторы протеасомы блокируют деградацию большинства клеточных белков и образование пептидов, представленных на молекулах MHC класса I». Ячейка. 78 (5): 761–71. Дои:10.1016 / s0092-8674 (94) 90462-6. PMID  8087844. S2CID  22262916.
  9. ^ а б Розенцвейг Р., Броннер В., Чжан Д., Фушман Д., Гликман М. Х. (апрель 2012 г.). «Rpn1 и Rpn2 координируют факторы процессинга убиквитина в протеасоме». Журнал биологической химии. 287 (18): 14659–71. Дои:10.1074 / jbc.M111.316323. ЧВК  3340268. PMID  22318722.
  10. ^ Клейгер Г., мэр Т. (июнь 2014 г.). «Опасное путешествие: экскурсия по убиквитин-протеасомной системе». Тенденции в клеточной биологии. 24 (6): 352–9. Дои:10.1016 / j.tcb.2013.12.003. ЧВК  4037451. PMID  24457024.
  11. ^ Гольдберг А. Л., Стейн Р., Адамс Дж. (Август 1995 г.). «Новое понимание функции протеасом: от архебактерий до разработки лекарств». Химия и биология. 2 (8): 503–8. Дои:10.1016/1074-5521(95)90182-5. PMID  9383453.
  12. ^ Сулистио Ю.А., Хиз К. (январь 2015 г.). «Убиквитин-протеасомная система и дерегуляция молекулярных шаперонов при болезни Альцгеймера». Молекулярная нейробиология. 53 (2): 905–31. Дои:10.1007 / s12035-014-9063-4. PMID  25561438. S2CID  14103185.
  13. ^ Ортега З, Лукас Дж.Дж. (2014). «Участие убиквитин-протеасомной системы в болезни Хантингтона». Границы молекулярной неврологии. 7: 77. Дои:10.3389 / fnmol.2014.00077. ЧВК  4179678. PMID  25324717.
  14. ^ Сандри М., Роббинс Дж. (Июнь 2014 г.). «Протеотоксичность: недооцененная патология при сердечных заболеваниях». Журнал молекулярной и клеточной кардиологии. 71: 3–10. Дои:10.1016 / j.yjmcc.2013.12.015. ЧВК  4011959. PMID  24380730.
  15. ^ Дрюс О., Тэгтмайер Х (декабрь 2014 г.). «Нацеливание на убиквитин-протеасомную систему при сердечных заболеваниях: основа для новых терапевтических стратегий». Антиоксиданты и редокс-сигналы. 21 (17): 2322–43. Дои:10.1089 / ars.2013.5823. ЧВК  4241867. PMID  25133688.
  16. ^ Ван З.В., Хилл Д.А. (февраль 2015 г.). «Контроль качества протеина и метаболизм: двунаправленный контроль в сердце». Клеточный метаболизм. 21 (2): 215–26. Дои:10.1016 / j.cmet.2015.01.016. ЧВК  4317573. PMID  25651176.
  17. ^ а б Карин М., Дельхас М. (февраль 2000 г.). «Киназа I каппа B (IKK) и NF-каппа B: ключевые элементы провоспалительной передачи сигналов». Семинары по иммунологии. 12 (1): 85–98. Дои:10.1006 / smim.2000.0210. PMID  10723801.
  18. ^ Ермолаева М.А., Даховник А., Шумахер Б. (янв 2015). «Механизмы контроля качества в ответах на клеточные и системные повреждения ДНК». Обзоры исследований старения. 23 (Pt A): 3–11. Дои:10.1016 / j.arr.2014.12.009. ЧВК  4886828. PMID  25560147.
  19. ^ Checler F, da Costa CA, Ancolio K, Chevallier N, Lopez-Perez E., Marambaud P (июль 2000 г.). «Роль протеасомы в болезни Альцгеймера». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная основа болезни. 1502 (1): 133–8. Дои:10.1016 / s0925-4439 (00) 00039-9. PMID  10899438.
  20. ^ а б Чунг К.К., Доусон В.Л., Доусон TM (ноябрь 2001 г.). «Роль убиквитин-протеасомного пути в болезни Паркинсона и других нейродегенеративных расстройствах». Тенденции в неврологии. 24 (11 Прил.): S7–14. Дои:10.1016 / s0166-2236 (00) 01998-6. PMID  11881748. S2CID  2211658.
  21. ^ а б Икеда К., Акияма Х., Араи Т., Уэно Х., Цучия К., Косака К. (июль 2002 г.). «Морфометрическая переоценка системы двигательных нейронов болезни Пика и бокового амиотрофического склероза с деменцией». Acta Neuropathologica. 104 (1): 21–8. Дои:10.1007 / s00401-001-0513-5. PMID  12070660. S2CID  22396490.
  22. ^ Манака Х, Като Т, Курита К., Катагири Т, Шикама Й, Кудзираи К., Каванами Т, Судзуки И, Нихей К., Сасаки Х (май 1992 г.). «Заметное увеличение убиквитина в спинномозговой жидкости при болезни Крейтцфельдта – Якоба». Письма о неврологии. 139 (1): 47–9. Дои:10.1016 / 0304-3940 (92) 90854-з. PMID  1328965. S2CID  28190967.
  23. ^ Мэтьюз К.Д., Мур С.А. (январь 2003 г.). «Конечностно-поясная мышечная дистрофия». Текущие отчеты по неврологии и неврологии. 3 (1): 78–85. Дои:10.1007 / s11910-003-0042-9. PMID  12507416. S2CID  5780576.
  24. ^ Майер Р.Дж. (март 2003 г.). «От нейродегенерации к нейрогомеостазу: роль убиквитина». Новости и перспективы наркотиков. 16 (2): 103–8. Дои:10.1358 / dnp.2003.16.2.829327. PMID  12792671.
  25. ^ Кализа Дж., Пауэлл С.Р. (февраль 2013 г.). «Убиквитиновая протеасомная система и ишемия миокарда». Американский журнал физиологии. Сердце и физиология кровообращения. 304 (3): H337–49. Дои:10.1152 / ajpheart.00604.2012. ЧВК  3774499. PMID  23220331.
  26. ^ Предмор Дж. М., Ван П., Дэвис Ф., Бартолон С., Вестфол М. В., Дайк Д. Б., Пагани Ф., Пауэлл С. Р., Дэй С.М. (март 2010 г.). «Дисфункция убиквитиновых протеасом при гипертрофических и дилатационных кардиомиопатиях». Тираж. 121 (8): 997–1004. Дои:10.1161 / CIRCULATIONAHA.109.904557. ЧВК  2857348. PMID  20159828.
  27. ^ Пауэлл SR (июль 2006 г.). «Убиквитин-протеасомная система в физиологии и патологии сердца» (PDF). Американский журнал физиологии. Сердце и физиология кровообращения. 291 (1): H1 – H19. Дои:10.1152 / ajpheart.00062.2006. PMID  16501026. S2CID  7073263.
  28. ^ Адамс Дж (апрель 2003 г.). «Возможности ингибирования протеасомы при лечении рака». Открытие наркотиков сегодня. 8 (7): 307–15. Дои:10.1016 / с 1359-6446 (03) 02647-3. PMID  12654543.
  29. ^ Бен-Нерия Y (январь 2002 г.). «Регуляторные функции убиквитинирования в иммунной системе». Иммунология природы. 3 (1): 20–6. Дои:10.1038 / ni0102-20. PMID  11753406. S2CID  26973319.
  30. ^ Egerer K, Kuckelkorn U, Rudolph PE, Rückert JC, Dörner T., Burmester GR, Kloetzel PM, Feist E (октябрь 2002 г.). «Циркулирующие протеасомы являются маркерами повреждения клеток и иммунологической активности при аутоиммунных заболеваниях». Журнал ревматологии. 29 (10): 2045–52. PMID  12375310.
  31. ^ а б Мацуяма Ю., Сузуки М., Арима К., Хуанг К. М., Томида С., Такеучи Т., Сугияма Р., Ито И., Ятабэ И., Гото Х., Такахаши Т. (апрель 2011 г.). «Протеасомная некаталитическая субъединица PSMD2 как потенциальная терапевтическая мишень в связи с различными клинико-патологическими особенностями аденокарциномы легких». Молекулярный канцерогенез. 50 (4): 301–9. Дои:10.1002 / mc.20632. PMID  21465578. S2CID  2917270.
  32. ^ Болдин М.П., ​​Метт И.Л., Уоллах Д. (июнь 1995 г.). «Белок, относящийся к протеасомной субъединице, связывается с внутриклеточным доменом рецептора p55 TNF выше его« домена смерти »'". FEBS Lett. 367 (1): 39–44. Дои:10.1016 / 0014-5793 (95) 00534-Г. PMID  7601280. S2CID  21442471.
  33. ^ Данбар Дж. Д., Сон Х. Ю., Го Д., Ву Л. В., Доннер Д. Б. (май 1997 г.). «Двухгибридное клонирование гена, кодирующего белок 2, связанный с рецептором TNF, белок, который взаимодействует с внутриклеточным доменом рецептора TNF типа 1: идентичность с субъединицей 2 протеазы 26S». J. Immunol. 158 (9): 4252–9. PMID  9126987.
  34. ^ Руал Дж. Ф., Венкатесан К., Хао Т., Хирозане-Кишикава Т., Дрикот А., Ли Н., Беррис Г. Ф., Гиббонс Ф. Д., Дрезе М., Айви-Гедехуссу Н., Клитгорд Н., Саймон К., Боксем М., Мильштейн С., Розенберг Дж., Голдберг DS, Zhang LV, Wong SL, Franklin G, Li S, Albala JS, Lim J, Fraughton C, Llamosas E, Cevik S, Bex C, Lamesch P, Sikorski RS, Vandenhaute J, Zoghbi HY, Smolyar A, Bosak S, Sequerra R, Doucette-Stamm L, Cusick ME, Hill DE, Roth FP, Vidal M (октябрь 2005 г.). «К протеомной карте сети взаимодействия белок-белок человека». Природа. 437 (7062): 1173–8. Bibcode:2005 Натур.437.1173R. Дои:10.1038 / природа04209. PMID  16189514. S2CID  4427026.
  35. ^ Gorbea C, Taillandier D, Rechsteiner M (январь 2000 г.). «Картирование контактов субъединиц в регуляторном комплексе 26 S протеасомы. S2 и S5b образуют тетрамер с субъединицами АТФазы S4 и S7». J. Biol. Chem. 275 (2): 875–82. Дои:10.1074 / jbc.275.2.875. PMID  10625621.

дальнейшее чтение