Стероидогенный фактор 1 - Steroidogenic factor 1

NR5A1
Белок NR5A1 PDB 1ymt.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыNR5A1, AD4BP, ELP, FTZ1, FTZF1, POF7, SF-1, SF1, SPGF8, SRXY3, hSF-1, ядерный рецептор подсемейства 5, член группы A 1, SRXX4
Внешние идентификаторыOMIM: 184757 MGI: 1346833 ГомолоГен: 3638 Генные карты: NR5A1
Расположение гена (человек)
Хромосома 9 (человек)
Chr.Хромосома 9 (человек)[1]
Хромосома 9 (человек)
Геномное расположение NR5A1
Геномное расположение NR5A1
Группа9q33.3Начинать124,481,236 бп[1]
Конец124,507,420 бп[1]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE NR5A1 210333 в формате fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

2516

26423

Ансамбль

ENSG00000136931

ENSMUSG00000026751

UniProt

Q13285

P33242

RefSeq (мРНК)

NM_004959

NM_139051
NM_001316687

RefSeq (белок)

NP_004950
NP_004950.2

NP_001303616
NP_620639

Расположение (UCSC)Chr 9: 124,48 - 124,51 МбChr 2: 38,69 - 38,71 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

В стероидогенный фактор 1 (SF-1) белок это фактор транскрипции участвует в определение пола контролируя активность генов, связанных с репродуктивными железами или гонады и надпочечники.[5] Этот белок кодируется NR5A1 ген, член подсемейства ядерных рецепторов, расположенный на длинном плече хромосомы 9 в положении 33.3. Первоначально он был идентифицирован как регулятор генов, кодирующих цитохром P450 стероидные гидроксилазы однако с тех пор были обнаружены и другие роли в эндокринной функции.[6]

Структура

В NR5A1 ген кодирует белок из 461 аминокислоты, который разделяет несколько консервированный домены, соответствующие членам подсемейства ядерных рецепторов.[6] N-концевой домен включает два цинковых пальца и отвечает за связывание ДНК посредством специфического распознавания целевых последовательностей. Вариации мотивов ДНК AGGTCA позволяют SF-1 взаимодействовать с большой бороздкой спирали ДНК и мономерно связываться.[7] После связывания трансактивация генов-мишеней зависит от набора коактиваторов, таких как SRC-1, GRIP1, PNRC, или же GCN5. Другие критические домены SF-1 включают богатую пролином шарнирную область, лиганд-связывающий домен и С-концевой домен активации для транскрипционных взаимодействий. 30-аминокислотное расширение ДНК-связывающего домена, известное как A-бокс, стабилизирует мономерное связывание, действуя как якорь ДНК. Шарнирная область может подвергаться посттранскрипционным и трансляционным модификациям, таким как фосфорилирование с помощью цАМФ-зависимая киназа, которые дополнительно повышают стабильность и транскрипционную активность.[8]

SF-1 считается орфанным рецептором, поскольку естественные лиганды с высоким сродством еще предстоит идентифицировать.

Гомология

Анализ мыши SF-1 кДНК выявили сходство последовательностей с Дрозофила фуши таразу фактор I (FTZ-F1), который регулирует фуси таразу гомеобокс ген.[9] Несколько других FTZ-F1 гомологи были выявлены, предполагающие высокий уровень сохранение последовательности среди позвоночных и беспозвоночных. Например, кДНК SF-1 имеет идентичную последовательность из 1017 пар оснований с кДНК эмбрионального белка, связывающего длинные концевые повторы (ELP), выделенной из клетки эмбриональной карциномы, различающиеся только своими концевыми концами.[9]

Выражение

Взрослая стероидогенная ткань

Экспрессия SF-1 локализована в стероидогенных тканях взрослых, что коррелирует с известными профилями экспрессии стероидных гидроксилаз. С помощью на месте гибридизация с помощью специфического зонда кРНК SF-1 обнаружены генные транскрипты в надпочечник клетки, клетки Лейдига и яичниковые тека и гранулоза клетки.[9] Исследования специфических антител SF-1 подтвердили профиль экспрессии SF-1 у крыс[10] и люди[11] соответствующие сайтам обнаружения транскриптов.

Эмбриональная стероидогенная ткань

Генетический пол у млекопитающих определяется наличием или отсутствием Y-хромосома при оплодотворении. Развитие полового диморфизма эмбриональных гонад в семенники или яичники активируется SRY генный продукт.[12] Затем половая дифференциация регулируется гормонами, продуцируемыми эмбриональными семенниками, наличием яичников или полным отсутствием гонад. Транскрипты SF-1 первоначально локализуются в урогенитальном гребне до того, как клетки, экспрессирующие SF-1, распадаются на отдельные адренокортикальные и гонадные предшественники, которые в конечном итоге приводят к образованию коры надпочечников и гонад.

Транскрипты SF-1 предшествуют началу экспрессии SRY в семенниках плода, что указывает на роль гонад в развитии. SRY влияет на дифференцировку семенников плода на отдельные части: семенные канатики и интерстициальную область, содержащую клетки Лейдига.[12] Увеличение белка SF-1 и обнаружение в стероидогенных клетках Лейдига и яичках совпадает с развитием.

Однако в яичниках половой дифференцировке гонад способствует снижение транскрипта SF-1 и белка. Уровни SF-1 сильно выражены в начале развития фолликулов у CA и клетки гранулезы, которые предшествуют экспрессии ароматаза фермент, ответственный за эстроген биосинтез.

Другие сайты

Было обнаружено, что транскрипты SF-1 эмбриональной мыши локализуются в областях развивающегося промежуточного мозга, а затем в вентромедиальное ядро ​​гипоталамуса (VMH) предполагая роль, выходящую за рамки стероидогенной поддержки.[9]

ОТ-ПЦР подходы обнаружили транскрипты гена FTZ-F1 мышей в плаценте и селезенке; и транскрипты SF-1 в плаценте человека.[13]

Посттрансляционное регулирование

На транскрипционную способность SF-1 может влиять посттрансляционная модификация. В частности, фосфорилирование серин 203 опосредуется циклин-зависимая киназа 7. Мутации в CDK7 предотвращают взаимодействие с базальным фактором транскрипции, TFIIH, и образование CDK-активирующего киназного комплекса. Эта неактивность подавляет фосфорилирование SF-1 и SF-1-зависимую транскрипцию.[14]

Функция

SF-1 является важным регулятором репродукции, регулирующим транскрипцию ключевых генов, участвующих в половом развитии и размножении, в первую очередь СТАР и P450SCC. Он может образовывать транскрипционный комплекс с TDF активировать транскрипцию Sox9 ген. Его цели включают гены на каждом уровне гипоталамо-гипофизарно-гонадная ось, а также многие гены, участвующие в гонадный и надпочечник стероидогенез.[15]

SF-1 был идентифицирован как регулятор транскрипции для множества различных генов, связанных с определением пола и дифференциацией, воспроизведение, и метаболизм через связывание с их промоторами. Например, SF-1 контролирует выражение Amh ген в Клетки Сертоли, при этом наличие или отсутствие продукта гена влияет на развитие Мюллеровы структуры. Повышенный уровень белка АМГ приводит к регрессу таких структур.[6] Клетки Лейдига экспрессировать SF-1 для регулирования транскрипции стероидогенез и тестостерон гены биосинтеза, вызывающие вирилизацию у мужчин.

Целевые гены

Стероидогенные клетки

Впервые идентифицированный как регулятор стероидных гидроксилаз в надпочечниковых клетках, исследования, направленные на определение локализации и экспрессии SF-1, с тех пор выявили ферментативную активность в других стероидогенных клетках.[6]

Таблица 1. Пример генов, регулируемых SF-1 в стероидогенных клетках
разновидностьГенКлетка / ткань
крысаP450sccклетки гранулезы
мышьP450sccY1 адренокортикальные клетки
быкОкситоциняичник
мышьСТАРMA-10 клетки Лейдига

Клетки Сертоли

В Мюллерово ингибирующее вещество (MIS или же AMH) ген в клетках Сертоли содержит консервативный мотив, идентичный оптимальной последовательности связывания для SF-1. Эксперименты по изменению подвижности геля и использование специфичного для SF-1 поликлональные антитела установленные связывающие комплексы SF-1 с MIS,[16] однако другие исследования предполагают, что промотор MIS репрессируется и не активируется связыванием SF-1.

Гонадотропы

Гонадотроп-специфический элемент, или GSE, в промоторе гена, кодирующего α-субъединицу гликопротеины (α-GSU) напоминает быков, связывающих SF-1. Исследования показали, что SF-1 является вышестоящим регулятором набора генов, необходимых для функции гонадотропа посредством GSE.[17]

VMH

Мыши с нокаутом SF-1 обнаруживали глубокие дефекты в VMH, что указывает на потенциальные гены-мишени в этом месте. Гены-мишени еще предстоит идентифицировать из-за трудностей в изучении экспрессии генов в нейронах.

Нокаут гена SF-1

Использовано несколько подходов целевое нарушение гена в эмбриональных стволовых клетках мыши с целью идентификации потенциальных генов-мишеней SF-1. Различные стратегии нацеливания включают нарушение экзонов, кодирующих мотив «зинг-палец», нарушение 3’-экзона и целенаправленную мутацию инициатора метионина. Было обнаружено, что соответствующие наблюдаемые фенотипические эффекты на развитие и функцию эндокринной системы очень похожи.[6]

Мыши с нокаутом sf-1 уменьшились кортикостерон уровни при сохранении повышенного АКТГ уровни. Наблюдаемые морфологические изменения и фрагментация ДНК соответствовали апоптозу и структурной регрессии, что привело к гибели всех мышей в течение 8 дней после рождения.[18]

Было установлено, что функция Sf-1 необходима для развития первичной стероидогенной ткани, о чем свидетельствует полное отсутствие надпочечников и гонад в нокауте. Также наблюдалась смена пола гениталий от мужчины к женщине.[19]

Клиническое значение

Мутации в NR5A1 могут вызывать интерсексуальные гениталии, отсутствие полового созревания и бесплодие. Это одна из причин остановки функции яичников у женщин до 40 лет, которая встречается у 1% всех женщин.

Надпочечниковая и гонадальная недостаточность

Два варианта SF-1, связанных с первичной недостаточностью надпочечников и полная дисгенезия гонад были зарегистрированы как вызванные NR5A1 мутации. В одном зарегистрированном случае было обнаружено de novo гетерозиготный p.G35E перейти в домен P-box.[20] Пораженная область обеспечивает специфичность связывания ДНК за счет взаимодействия с элементами регуляторного ответа генов-мишеней. Это изменение p.G35E может оказывать умеренное конкурентное или доминирующее отрицательное влияние на трансактивацию, приводя к тяжелым дефектам гонад и дисфункции надпочечников. По аналогии, гомозиготный Изменение p.R92Q в A-боксе нарушает стабильность связывания мономера и снижает функциональную активность.[20] Это изменение требует мутации обоих аллелей для проявления фенотипических эффектов, поскольку гетерозиготные носители показали нормальную функцию надпочечников.

Миссенс, в кадре и мутации сдвига рамки считывания NR5A1 обнаружены в семьях с 46, XY нарушениями полового развития, 46, XX гонадная дисгенезия и 46, XX первичная недостаточность яичников. 46, у людей XY могут быть неоднозначные или женские гениталии. Лица либо кариотип может не вступить в половую зрелость, хотя выражение фенотип, пенетрантность, фертильность и способы наследования могут различаться. Некоторые мутации доминирующий, некоторые рецессивный.[21]

46, XY нарушения полового развития

Гетерозиготный NR5A1 изменения появляются как частый вклад в 46, XY полная дисгенезия гонад.[20] У пораженных людей половое развитие не соответствует их хромосомному составу. Самцы, несмотря на 46, XY кариотип, развиваются женские наружные гениталии, а также матка и маточные трубы, а также дефекты гонад, которые делают их нефункциональными.[22] NR5A1 мутации также были связаны с частичной дисгенезией гонад, при которой у пораженных людей наблюдаются неоднозначные гениталии, урогенитальный синус, отсутствие или рудиментарные структуры Мюллера и другие аномалии.[20]

Обычно эти генетические изменения сдвиг рамки, ерунда, или же промах мутации, которые изменяют связывание ДНК и транскрипцию генов. Хотя многие de novo, одна треть случаев были переданы по материнской линии таким же образом, как и Х-сцепленное наследование. Кроме того, одно сообщение о гомозиготной миссенс-мутации p.D293N в лиганд-связывающем домене SF-1 выявило аутосомно-рецессивный наследование тоже было возможно.[21]

Бесплодие

Анализ NR5A1 у мужчин с необструктивное мужское бесплодие обнаружили, что у людей с изменениями генов были более тяжелые формы бесплодия и более низкий уровень тестостерона.[23] Эти изменения коснулись шарнирной области SF-1. Важно отметить, что необходимы дальнейшие исследования для установления связи между изменениями SF-1 и бесплодием.

Дополнительные взаимодействия

Также было показано, что SF-1 взаимодействует с:

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000136931 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000026751 - 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. ^ Справка, Дом генетики. «Ген NR5A1». Справочник по генетике. Получено 2017-11-30.
  6. ^ а б c d е Паркер К.Л., Шиммер Б.П. (июнь 1997 г.). «Стероидогенный фактор 1: ключевой фактор развития и функции эндокринной системы». Эндокринные обзоры. 18 (3): 361–77. Дои:10.1210 / edrv.18.3.0301. PMID  9183568.
  7. ^ Mangelsdorf DJ, Thummel C, Beato M, Herrlich P, Schütz G, Umesono K, Blumberg B, Kastner P, Mark M, Chambon P, Evans RM (декабрь 1995 г.). «Надсемейство ядерных рецепторов: второе десятилетие». Клетка. 83 (6): 835–9. Дои:10.1016 / 0092-8674 (95) 90199-х. ЧВК  6159888. PMID  8521507.
  8. ^ Honda S, Morohashi K, Nomura M, Takeya H, Kitajima M, Omura T (апрель 1993 г.). «Ad4BP, регулирующий стероидогенный ген Р-450, является членом суперсемейства рецепторов стероидных гормонов». Журнал биологической химии. 268 (10): 7494–502. PMID  8463279.
  9. ^ а б c d Икеда Й, Лала Д.С., Ло Икс, Ким Э, Мойсан М.П., ​​Паркер К.Л. (июль 1993 г.). «Характеристика гена FTZ-F1 мыши, который кодирует ключевой регулятор экспрессии гена стероид-гидроксилазы». Молекулярная эндокринология. 7 (7): 852–60. Дои:10.1210 / исправление.7.7.8413309. PMID  8413309.
  10. ^ Морохаши К., Иида Х, Номура М., Хатано О, Хонда С., Цукияма Т., Нива О, Хара Т., Такакусу А., Сибата И. (май 1994 г.). «Функциональные различия между Ad4BP и ELP и их распределение в стероидогенных тканях». Молекулярная эндокринология. 8 (5): 643–53. Дои:10.1210 / исправление.8.5.8058072. PMID  8058072.
  11. ^ Такаяма К., Сасано Х., Фукая Т., Морохаши К., Сузуки Т., Тамура М., Коста М.Дж., Ядзима А. (сентябрь 1995 г.). «Иммуногистохимическая локализация Ad4-связывающего белка с корреляцией с экспрессией стероидогенного фермента в циклических человеческих яичниках и стромальных опухолях полового шнура». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 80 (9): 2815–21. Дои:10.1210 / jcem.80.9.7673429. PMID  7673429.
  12. ^ а б ""Развитие самок хромосомных мышей, трансгенных по гену Sry, у самцов "(1991), Питер Купман и др. | Энциклопедия проекта эмбрионов". embryo.asu.edu. Получено 2017-11-30.
  13. ^ Ниномия Ю., Окада М., Котомура Н., Сузуки К., Цукияма Т., Нива О. (1995). «Геномная организация и изоформы гена ELP мыши». Журнал биохимии. 118 (2): 380–9. Дои:10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a124918. PMID  8543574.
  14. ^ Льюис А.Е., Рустен М., Хойвик Е.А., Викс Е.Л., Ханссон М.Л., Валлберг А.Е., Бакке М. (январь 2008 г.). «Фосфорилирование стероидогенного фактора 1 опосредуется циклин-зависимой киназой 7». Молекулярная эндокринология. 22 (1): 91–104. Дои:10.1210 / me.2006-0478. ЧВК  5419630. PMID  17901130.
  15. ^ Джеймсон Дж. Л. (декабрь 2004 г.). «О мышах и людях: сказка о стероидогенном факторе-1». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 89 (12): 5927–9. Дои:10.1210 / jc.2004-2047. PMID  15579738.
  16. ^ Шен WH, Мур CC, Икеда Y, Паркер KL, Ingraham HA (июнь 1994). «Ядерный рецептор стероидогенного фактора 1 регулирует ген ингибитора мюллерова вещества: связь с каскадом определения пола». Клетка. 77 (5): 651–61. Дои:10.1016/0092-8674(94)90050-7. PMID  8205615. S2CID  13364008.
  17. ^ Ingraham HA, Lala DS, Ikeda Y, Luo X, Shen WH, Nachtigal MW, Abbud R, Nilson JH, Parker KL (октябрь 1994 г.). «Стероидогенный фактор 1 ядерного рецептора действует на нескольких уровнях репродуктивной оси». Гены и развитие. 8 (19): 2302–12. Дои:10.1101 / gad.8.19.2302. PMID  7958897.
  18. ^ Луо X, Икеда Y, Шлоссер Д.А., Паркер К.Л. (сентябрь 1995 г.). «Стероидогенный фактор 1 является важным транскриптом гена Ftz-F1 мыши». Молекулярная эндокринология. 9 (9): 1233–9. Дои:10.1210 / исправить.9.9.7491115. PMID  7491115.
  19. ^ Луо X, Икеда Y, Паркер К.Л. (май 1994 г.). «Ядерный рецептор, специфичный для клетки, необходим для развития надпочечников и гонад, а также половой дифференциации». Клетка. 77 (4): 481–90. Дои:10.1016/0092-8674(94)90211-9. PMID  8187173. S2CID  28194376.
  20. ^ а б c d Ферраз-де-Соуза Б., Линь Л., Акерманн Дж. К. (апрель 2011 г.). «Стероидогенный фактор-1 (SF-1, NR5A1) и болезнь человека». Молекулярная и клеточная эндокринология. 336 (1–2): 198–205. Дои:10.1016 / j.mce.2010.11.006. ЧВК  3057017. PMID  21078366.
  21. ^ а б Лоуренсо Д., Браунер Р., Лин Л., Де Пердиго А., Уериха Г., Муресан М., Буджена Р., Герра-Жуниор Г., Масиэль-Герра А. Т., Акерманн Дж. С., МакЭлриви К., Башамбу А. (март 2009 г.). «Мутации в NR5A1, связанные с недостаточностью яичников». Медицинский журнал Новой Англии. 360 (12): 1200–10. Дои:10.1056 / NEJMoa0806228. ЧВК  2778147. PMID  19246354.
  22. ^ Справка, Дом генетики. «Синдром Свайера». Справочник по генетике. Получено 2017-11-30.
  23. ^ Башамбу А., Ферраз-де-Соуза Б., Лоуренсу Д., Лин Л., Себире Н. Дж., Монтжан Д., Биньон-Топалович Дж., Мандельбаум Дж., Сиффрой Дж. П., Кристин-Мэтр С., Радхакришна Ю., Руба Х, Равель С., Зеелер Дж., Achermann JC, McElreavey K (октябрь 2010 г.). «Мужское бесплодие человека, связанное с мутациями в NR5A1, кодирующем стероидогенный фактор 1». Американский журнал генетики человека. 87 (4): 505–12. Дои:10.1016 / j.ajhg.2010.09.009. ЧВК  2948805. PMID  20887963.
  24. ^ Кеннелл Дж. А., О'Лири Е. Е., Гаммоу Б. М., Хаммер Г. Д., МакДугальд О. А. (август 2003 г.). «Т-клеточный фактор 4N (TCF-4N), новая изоформа мышиного TCF-4, взаимодействует с бета-катенином, чтобы коактивировать факторы транскрипции C / EBPalpha и стероидогенного фактора 1». Молекулярная и клеточная биология. 23 (15): 5366–75. Дои:10.1128 / MCB.23.15.5366-5375.2003. ЧВК  165725. PMID  12861022.
  25. ^ Mizusaki H, Kawabe K, Mukai T., Ariyoshi E, Kasahara M, Yoshioka H, ​​Swain A, Morohashi K (апрель 2003 г.). «Транскрипция гена Dax-1 (чувствительная к дозе реверсия пола - критическая область врожденной гипоплазии надпочечников на Х-хромосоме, ген 1) регулируется с помощью wnt4 в развивающейся гонаде самки». Молекулярная эндокринология. 17 (4): 507–19. Дои:10.1210 / me.2002-0362. PMID  12554773.
  26. ^ Лопес Д., Ши-Итон В., Санчес, доктор медицины, Маклин, член парламента (декабрь 2001 г.). «DAX-1 репрессирует рецептор липопротеинов высокой плотности за счет взаимодействия с позитивными регуляторами стерол-регуляторного элемента-связывающего белка-1а и стероидогенного фактора-1». Эндокринология. 142 (12): 5097–106. Дои:10.1210 / эндо.142.12.8523. PMID  11713202.
  27. ^ Сугавара Т., Сайто М., Фудзимото С. (август 2000 г.). «Sp1 и SF-1 взаимодействуют и сотрудничают в регуляции экспрессии гена острого регуляторного белка стероидогенного происхождения». Эндокринология. 141 (8): 2895–903. Дои:10.1210 / en.141.8.2895. PMID  10919277.
  28. ^ Меллгрен Г., Бёруд Б., Хоанг Т., Ири О.Е., Флэдби С., Лиен Э.А., Лунд Дж. (Май 2003 г.). «Характеристика рецептор-взаимодействующего белка RIP140 в регуляции чувствительных к SF-1 генов-мишеней». Молекулярная и клеточная эндокринология. 203 (1–2): 91–103. Дои:10.1016 / S0303-7207 (03) 00097-2. PMID  12782406. S2CID  733221.
  29. ^ Сугавара Т., Абэ С., Сакураги Н., Фудзимото Ю., Номура Е., Фудзида К., Сайто М., Фудзимото С. (август 2001 г.). «RIP 140 модулирует транскрипцию гена стероидогенного острого регуляторного белка посредством взаимодействия с SF-1 и DAX-1». Эндокринология. 142 (8): 3570–7. Дои:10.1210 / en.142.8.3570. PMID  11459805.
  30. ^ Де Санта-Барбара П., Бонно Н., Буазе Б., Десклозо М., Монио Б., Садбек П., Шерер Г., Пулат Ф, Берта П. (ноябрь 1998 г.). «Прямое взаимодействие SRY-родственного белка SOX9 и стероидогенного фактора 1 регулирует транскрипцию гена антимюллерова гормона человека». Молекулярная и клеточная биология. 18 (11): 6653–65. Дои:10.1128 / mcb.18.11.6653. ЧВК  109250. PMID  9774680.
  31. ^ Gizard F, Lavallee B, DeWitte F, Teissier E, Staels B., Hum DW (октябрь 2002 г.). «Белок, регулирующий транскрипцию, 132 кДа (TReP-132) усиливает транскрипцию гена P450scc посредством взаимодействия со стероидогенным фактором-1 в клетках надпочечников человека». Журнал биологической химии. 277 (42): 39144–55. Дои:10.1074 / jbc.M205786200. PMID  12101186.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка