DYSTROFIINI: OMINAISUUDET, RAKENNE JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Dystrofiiniproteiinin on proteiini sauvamaisia tai tanko, jotka liittyvät solukalvon luuston, sileä ja sydänlihaksen, hermosolut myös läsnä ja muiden elinten ihmiskehon.

Sillä on samanlaisia ​​toimintoja kuin muiden sytoskeletalisten proteiinien, ja uskotaan toimivan pääasiassa lihaskuitukalvon stabiiliudella ja solunulkoisen pohjakalvon sitoutumisessa solun sisäiseen sytoskeletoniin.

Dystrofiinin molekyylirakenne (Lähde: Norwood, FL, Sutherland-Smith, AJ, Keep, NH, Kendrick-Jones, J.; visualisoinnin tekijä: Käyttäjä: Astrojan Wikimedia Commonsin kautta)

Se on koodattu X-kromosomiin yhdessä suurimmista ihmisille kuvatuista geeneistä, joiden mutaatioilla on merkitystä sukupromosomeihin liittyvissä patologioissa, kuten Duchennen lihasdystrofia (DMD).

Tämä patologia on toiseksi yleisin perinnöllinen häiriö maailmassa. Se vaikuttaa yhteen jokaisesta 3500 miehestä ja ilmenee 3–5-vuotiaina kiihtyneenä lihaksen tuhlauksena, joka voi lyhentää elinaikaa enintään 20 vuoteen.

Dystrofiinigeeni eristettiin ensimmäistä kertaa vuonna 1986, ja karakterisoitiin käyttämällä paikallista kloonausta, mikä tarkoitti suurta edistymistä tuolloin molekyylin genetiikan suhteen.

ominaisuudet

Dystrofiini on erittäin monimuotoinen proteiini, joka liittyy lihassolujen plasmamembraaniin (sarkolemma) ja muihin kehon eri järjestelmien soluihin.

Sen monimuotoisuus johtuu prosesseista, jotka liittyvät sitä koodaavan geenin ilmentymisen säätelyyn, joka on yksi suurimmista ihmisille kuvatuista geeneistä. Tämä johtuu siitä, että siinä on yli 2,5 miljoonaa emäsparia, jotka edustavat noin 0,1% genomista.

Tämä geeni ekspressoituu pääasiassa luu- ja sydänlihassoluissa ja myös aivoissa, vaikkakin paljon vähemmän. Se koostuu noin 99% introneista, ja koodaavaa aluetta edustaa vain 86 eksonia.

Tämän proteiinin kolme erilaista isoformaatiota tunnetaan, jotka ovat peräisin kolmesta erilaisesta promoottorista transkriptoitujen sanansaattajien translaatiosta: yksi, jota löydetään vain aivokuoren ja hippokampuksen hermosoluissa, toinen Purkinje-soluissa (myös aivoissa)., ja viimeinen lihassoluissa (luuranko ja sydän).

Rakenne

Koska dystrofiinigeeni voidaan "lukea" erilaisista sisäisistä promoottoreista, on tämän proteiinin erilaisia ​​isoformeja, jotka ovat tietysti erikokoisia. Tämän perusteella jäljempänä kuvataan "täydellisten" ja "lyhyiden" isoformien rakenne.

"Kokonaiset" tai "täydelliset" isomuodot

Dystrofiinin "kokonaiset" isoformit ovat sauvamaisia ​​proteiineja, joilla on neljä välttämätöntä domeenia (N-terminaali, keskidomeeni, kysteiinirikas domeeni ja C-terminaalinen domeeni), jotka yhdessä painavat hiukan yli 420 kDa ja ovat karkeasti 3685 aminohappotähdettä.

N-terminaalinen domeeni on samanlainen kuin a-aktiiniini (aktiinia sitova proteiini) ja voi olla 232 - 240 aminohappoa isoformista riippuen. Ydin- tai sauvadomeeni koostuu 25 spektriinimäisestä kolmesta kierteisestä toistosta ja siinä on noin 3000 aminohappotähdettä.

Keskusdomeenin C-terminaalisella alueella, joka koostuu domeenista, jossa on runsaasti kysteiinitoistoja, on noin 280 tähdettä ja se on hyvin samanlainen kuin kalsiumia sitova motiivi, joka on läsnä proteiineissa, kuten kalmoduliini, a-aktiiniini ja p -spectrine. Proteiinin C-terminaalinen domeeni koostuu 420 aminohaposta.

"Lyhyet" isomuodot

Koska dystrofiinigeenissä on ainakin neljä sisäistä promoottoria, voi olla proteiineja, joiden pituus on erilainen, jotka eroavat toisistaan ​​johtuen siitä, että mitään niiden domeeneja ei ole.

Jokaisella sisäisellä promoottorilla on ainutlaatuinen ensimmäinen eksoni, joka jakaantuu eksoneiksi 30, 45, 56 ja 63 ja tuottaa tuotteita 260 kDa (Dp260), 140 kDa (Dp140), 116 kDa (Dp116) ja 71 kDa (Dp71).), jotka ilmenevät kehon eri alueilla.

Dp260 ekspressoituu verkkokalvossa ja esiintyy samanaikaisesti "täydellisten" aivojen ja lihasten kanssa. Dp140: tä löytyy aivoista, verkkokalvosta ja munuaisista, kun taas Dp116: ta on vain aikuisten ääreishermoissa ja Dp71: tä esiintyy useimmissa ei-lihaksisissa kudoksissa.

ominaisuudet

Eri kirjoittajien mukaan dystrofiinilla on erilaisia ​​toimintoja, jotka eivät tarkoita pelkästään sen osallistumista sytoskeletonin proteiinina.

Kalvon vakavuus

Dystrofiinin, hermo- ja lihassolujen kalvoon liittyvän molekyylin, päätehtävänä on olla vuorovaikutuksessa ainakin kuuden erilaisen integroidun membraaniproteiinin kanssa, joiden kanssa se sitoutuu muodostaen dystrofiini- glykoproteiinikomplekseja.

Tämän kompleksin muodostuminen luo "sillan" lihassolujen tai sarkolemman kalvon läpi ja yhdistää "joustavasti" solunulkoisen matriisin peruskudoksen sisäisestä sytoskeletonista.

Dystrofiini-glykoproteiinikompleksi toimii kalvojen stabiloinnissa ja lihaskuitujen suojauksessa nekroosilta tai pitkien aikaan aiheutuneiden supistumisen aiheuttamilta vaurioilta, mikä on osoitettu käänteisgenetiikan avulla.

Tätä "stabilisaatiota" pidetään usein samanlaisena kuin mitä samanlainen spektriiniksi kutsuttu proteiini tarjoaa soluille, kuten veressä kiertäville punasoluille, kun ne kulkevat kapeiden kapillaarien läpi.

Signaalin siirto

Dystrofiinilla tai pikemminkin proteiinikompleksilla, jonka se muodostaa membraanissa olevien glykoproteiinien kanssa, ei ole vain rakenteellisia toimintoja, mutta on myös huomautettu, että sillä voi olla joitain toimintoja solujen signaloinnissa ja kommunikoinnissa.

Sen sijainti viittaa siihen, että se voi osallistua jännityksen siirtämiseen lihaskuitujen sarkomeereissa olevista aktiinifilamenteista plasmamembraanin läpi solunulkoiseen matriisiin, koska tämä liittyy fyysisesti näihin filamenteihin ja solunulkoiseen tilaan.

Todisteita muista funktioista signaalinsiirrossa on saatu joistakin tutkimuksista, jotka on suoritettu dystrofiinigeenin mutanteilla, joissa havaitaan vikoja signalointikaskadeissa, jotka liittyvät ohjelmoituun solukuolemaan tai solunpuolustukseen.

Viitteet

1. Ahn, A., ja Kunkel, L. (1993). Dystrofiinin rakenteellinen ja toiminnallinen monimuotoisuus. Nature Genetics, 3, 283 - 291.
2. Dudek, RW (1950). Korkean saannon histologia (2. painos). Philadelphia, Pennsylvania: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Ervasti, J., & Campbell, K. (1993). Dystrofiini ja kalvon luuranko. Nykyinen lausunto solubiologiassa, 5, 85–87.
4. Hoffman, EP, Brown, RH, ja Kunkel, LM (1987). Dystrofiini: Duchennen lihasdystrofian lokuksen proteiinituote. Cell, 51, 919-928.
5. Koenig, M., Monaco, A., ja Kunkel, L. (1988). Dystrofiiniproteiinin täydellinen sekvenssin sauvan muotoinen sytoskeletti ennustaa a. Cell, 53, 219 - 228.
6. Le, E., Winder, SJ, & Hubert, J. (2010). Biochimica et Biophysica Acta Dystrophin: Ei vain pelkkä sen osien summa. Biochimica et Biophysica Acta, 1804 (9), 1713–1722.
7. Love, D., Byth, B., Tinsley, J., Blake, D., & Davies, K. (1993). Dystrofiini ja distrofiiniin liittyvät proteiinit: Katsaus proteiini- ja RNA-tutkimuksiin. Neuromusc. Disord., 3 (1), 5–21.
8. Muntoni, F., Torelli, S., ja Ferlini, A. (2003). Dystrofiini ja mutaatiot: yksi geeni, useita proteiineja, useita fenotyyppejä. Lancet Neurology, 2, 731–740.
9. Pasternak, C., Wong, S., & Elson, EL (1995). Dystrofiinin mekaaninen toiminta lihassoluissa. Journal of Cell Biology, 128 (3), 355 - 361.
10. Sadoulet-Puccio, HM, & Kunkell, LM (1996). Dystrofiini ja sen lofot. Brain Pathology, 6, 25–35.