ซีเอสอาร์พี3
| ซีเอสอาร์พี3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ตัวระบุ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ชื่อเรียกอื่น | CSRP3 , CLP, CMD1M, CMH12, CRP3, LMO4, MLP, โปรตีนที่อุดมด้วยซิสเทอีนและไกลซีน 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| รหัสภายนอก | โอมิม : 600824 ; เอ็มจีไอ : 1330824 ; โฮโมโลยีน : 20742 ; GeneCards : CSRP3 ; OMA : CSRP3 - ออโธโลจี | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| วิกิดาต้า | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
โปรตีนที่อุดมไปด้วยซิสเทอีนและไกลซีน 3หรือที่รู้จักกันในชื่อโปรตีน LIM ของหัวใจ (CLP) หรือโปรตีน LIM ของกล้ามเนื้อ( MLP) เป็นโปรตีนที่ในมนุษย์ถูกเข้ารหัสโดยยีนCSRP3 [ 5 ]
CSRP3 เป็นโปรตีนขนาดเล็กที่มีกรดอะมิโน 194 ตัว ซึ่งแสดงออกเฉพาะในกล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจ [ 6 ] [ 7 ] ในสัตว์ฟันแทะ พบว่า CSRP3 ยังแสดงออกในเซลล์ประสาทอีก ด้วย [ 8 ]
ยีน
ยีน CSRP3 ถูกค้นพบในหนูในปี 1994 [ 5 ]ในมนุษย์ ยีนนี้ถูกระบุตำแหน่งบนโครโมโซม 11p 15.1 [ 9 ] [ 10 ]ซึ่งครอบคลุมบริเวณจีโนมขนาด 20kb จัดเรียงเป็น 6 เอ็กซอนทรานสคริปต์ความยาวเต็มมีขนาด 0.8kb [ 9 ] [ 11 ]ในขณะที่ตัวแปรการต่อเชื่อมที่เกิดจากการต่อเชื่อมแบบทางเลือกของเอ็กซอน 3 และ 4 ได้รับการระบุและกำหนดชื่อเป็น MLP-b เมื่อเร็วๆ นี้[ 12 ]
โครงสร้าง
MLP ประกอบด้วยโดเมน LIM สองโดเมน (LIM1 และ LIM2) โดยแต่ละโดเมนล้อมรอบด้วยบริเวณที่อุดมไปด้วยไกลซีน และทั้งสองโดเมนแยกจากกันด้วยเรซิเดิวมากกว่า 50 ตัว[ 13 ]โดเมน LIM มีความสามารถที่โดดเด่นในการโต้ตอบระหว่างโปรตีนกับโปรตีน [ 14 ] นอกจากนี้ MLP ยังมีสัญญาณระบุตำแหน่งในนิวเคลียสที่ ตำแหน่ง กรดอะมิโน 64-69 [ 15 ] MLP สามารถถูกอะเซทิเลต/ดีอะเซทิเลตที่ตำแหน่งเรซิเดิวไลซีน 69 (K69) โดยอะเซทิลทรานสเฟอเรส (PCAF) และฮิสโตนดีอะเซทิเลส 4 ( HDAC4 ) ตามลำดับ[ 16 ]ในไมโอไซต์ MLP มีความสามารถใน การ โอลิโกเมอ ไรซ์ สร้างไดเมอร์ ไตรเมอร์ และเตตระเมอร์ ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่มีผลต่อการโต้ตอบ การระบุตำแหน่ง และการทำงานของมัน[ 17 ]
ปฏิสัมพันธ์และการกำหนดตำแหน่งของโปรตีน
มีการค้นพบว่า MLP สามารถจับกับโปรตีนได้จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ โดยมีการกระจายตัวในระดับเซลล์ที่แตกต่างกันและมีคุณสมบัติการทำงานที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MLP จะมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนที่:
- เส้น Zรวมถึงเทเลโทนิน (T-cap), อัลฟา-แอคตินิน ( ACTN ), โคฟิลิน -2 ( CFL2 ), แคลซิเนอริน , HDAC4 , MLP-b รวมถึง MLP เองด้วย[ 11 ] [ 12 ] [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
- คอสตาเมียร์ซึ่งจับกับไซซินอินทิกริน ลิงก์ไคเนส ( ILK ) และเบต้า1- สเปคตริน[ 18 ] [ 22 ] [ 23 ]
- แผ่นดิสก์แทรกซึ่งเชื่อมโยงกับ โปรตีนยึดเกาะที่เกี่ยวข้องกับ เนบูลิน ( NRAP ); [ 24 ]
- นิวเคลียส ซึ่ง จะจับกับปัจจัยการถอดรหัสMyoD , ไมโอเจนินและMRF4 [ 25 ]
นอกจากนี้ยังพบการแปลตำแหน่งของ MLP บนเส้น Mและเยื่อหุ้มพลาสมา ด้วย อย่างไรก็ตาม การเชื่อมโยงของโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการกระจายตัวในระดับเซลล์ย่อยนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด [ 17 ] [ 26 ] รูปแบบการแปลตำแหน่งที่หลากหลายและพันธมิตรการจับของ MLP ชี้ให้เห็นถึงบทบาทมากมายที่เกี่ยวข้องกับทั้งโครงร่าง เซลล์กล้ามเนื้อลาย และนิวเคลียส[ 27 ]บทบาทของ MLP ในแต่ละส่วนของเซลล์ทั้งสองนี้ดูเหมือนจะเป็นแบบไดนามิก โดยการศึกษาแสดงให้เห็นถึงการเคลื่อนย้ายระหว่างนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม ซึ่งขับเคลื่อนโดยสัญญาณการแปลตำแหน่งในนิวเคลียส เมื่อเวลาผ่านไปและภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน[ 27 ]
การทำงาน
ในนิวเคลียส MLP ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมเชิงบวกของการสร้างกล้ามเนื้อและส่งเสริมการแยกตัวของกล้ามเนื้อ[ 5 ]การแสดงออกมากเกินไปของ MLP ช่วยเพิ่มการแยกตัวของไมโอทิวบ์ ซึ่งเป็นผลที่เกิดจากการเชื่อมโยงโดยตรงของ MLP กับปัจจัยการถอดรหัสเฉพาะกล้ามเนื้อ เช่น MyoD, ไมโอเจนิน และ MRF4 และผลที่ตามมาคือการควบคุมการถอดรหัสของยีนเฉพาะกล้ามเนื้อพื้นฐาน[ 5 ] [ 12 ] [ 25 ] ในไซโตพลาสซึม MLP เป็นโปรตีนโครงสร้าง ที่สำคัญ ซึ่งเกี่ยวข้องกับคอมเพล็กซ์โมเลกุลขนาดใหญ่ของโครงกระดูกเซลล์ต่างๆ ที่เส้น Z ของซาร์โคเมียร์ คอสตาเมียร์ และไมโครฟิลาเมนต์[ 11 ] [ 12 ] [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] ที่ Z-line, MLP มีปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบต่างๆ ของ Z-line [ 11 ] [ 12 ] [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 28 ] [ 29 ] และทำหน้าที่เป็นโปรตีนโครงสร้างที่ส่งเสริมการประกอบของโมเลกุลเชิงซ้อนขนาดใหญ่ตามซาร์โคเมียร์และโครงกระดูกเซลล์ที่ใช้แอคติน[ 11 ] [ 22 ] [ 24 ] [ 30 ] [ 31 ]ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจาก Z-line ทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์การยืด[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]จึงเชื่อว่า MLP มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการส่งสัญญาณเชิงกล อันที่จริงเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจจากหนูทรานส์เจนิก MLP หรือหนูน็อคเอาท์แสดงการตอบสนองการยืดตัวภายในที่บกพร่องเนื่องจากการสูญเสียการรับรู้การยืดตัวแบบพาสซีฟอย่างเลือกสรร[ 11 ] [ 26 ] ที่คอสตาเมียร์ ซึ่งเป็นอีกบริเวณหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการส่งผ่านแรง เชื่อกันว่า MLP มีส่วนช่วยในการรับรู้เชิงกลผ่านปฏิสัมพันธ์กับ β1 สเปคตรินและไซซินอย่างไรก็ตาม บทบาทที่แท้จริงของ MLP ที่คอสตาเมียร์ยังไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวาง
ที่ไมโครฟิลาเมนต์ MLP มีส่วนเกี่ยวข้องกับการปรับโครงสร้างแอคติน (หรือพลวัตของแอคติน) ผ่านการโต้ตอบกับโคฟิลิน -2 ( CFL2 ) การจับกันของ MLP กับ CFL2 ช่วยเพิ่มการสลายตัวของ F-actin ที่ขึ้นอยู่กับ CFL2 [ 19 ] โดยการศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า MLP สามารถออกฤทธิ์โดยตรงต่อพลวัตของโครงสร้างไซโตสเกเลตันของแอคตินผ่านการจับกันโดยตรงที่ทำให้ เส้นใยแอคตินมีเสถียรภาพและเชื่อมโยงกันเป็นมัด[ 36 ]
นอกจากนี้ MLP ยังเกี่ยวข้องทางอ้อมกับการรักษาสมดุลของแคลเซียมและการเผาผลาญพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การอะเซทิเลชันของ MLP จะเพิ่มความไวต่อแคลเซียมของไมโอฟิลาเมนต์และควบคุมการหดตัว[ 16 ]ในขณะที่การขาด MLP ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการส่งสัญญาณแคลเซียม (การจัดการแคลเซียมภายในเซลล์) พร้อมกับ ข้อบกพร่องในการเชื่อมโยงการกระตุ้นและการหดตัว[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]ยิ่งไปกว่านั้น การขาด MLP ยังนำไปสู่การสูญเสียไมโทคอนเดรีย ในบริเวณนั้น และการขาดแคลนพลังงาน[ 40 ]
การศึกษาในสัตว์
ในสัตว์ฟันแทะ MLP จะถูกแสดงออกชั่วคราวในเซลล์อะมาครีนของเรตินาในระหว่างการพัฒนาหลังคลอด[ 41 ]ในระบบประสาทของผู้ใหญ่ จะมีการแสดงออกเมื่อเกิดการบาดเจ็บของแอกซอน[ 42 ]ซึ่งมีบทบาทสำคัญในระหว่างกระบวนการสร้างใหม่ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมข้ามแอคติน จึงช่วยอำนวยความสะดวก ในการสร้าง ฟิโลโพเดียและเพิ่มการเคลื่อนที่ของกรวยเจริญเติบโต[ 8 ]
ความสำคัญทางคลินิก
MLP เกี่ยวข้องโดยตรงกับโรคกล้ามเนื้อลาย[ 43 ] ตรวจพบการกลายพันธุ์ ในยีน CSRP3 ในผู้ป่วยที่เป็น โรคกล้ามเนื้อหัวใจห้องล่างขยายตัว (DCM) [เช่น G72R และ K69R] และโรคกล้ามเนื้อหัวใจห้องล่างหนาตัว (HCM) [เช่น L44P, S46R, S54R/E55G, C58G, R64C, Y66C, Q91L, K42/fs165] ในขณะที่การกลายพันธุ์ MLP ที่พบบ่อยที่สุดคือ W4R พบในประชากรผู้ป่วยทั้งสองกลุ่มนี้[ 11 ] [ 15 ] [ 26 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] มีการศึกษาทางชีวเคมีและหน้าที่การทำงานของโปรตีนกลายพันธุ์เหล่า นี้ บางส่วน และเผยให้เห็นรูปแบบการแปลตำแหน่งและการโต้ตอบที่ผิดปกติ ซึ่งนำไปสู่การ ทำงานของโมเลกุลและเซลล์ที่บกพร่อง ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ W4R จะทำให้การโต้ตอบระหว่าง MLP/T-cap หายไป ส่งผลให้ T-cap อยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ความไม่เสถียรของ Z-line และความบกพร่องทางโครงสร้างของซาร์โคเมียร์อย่างรุนแรง[ 11 ]การกลายพันธุ์ C58G ทำให้โปรตีนมีความเสถียรลดลงเนื่องจากการย่อยสลายโปรตีเอ โซม ที่ขึ้นอยู่ กับ ยูบิค วิตินที่เพิ่มขึ้น [ 44 ]ในขณะที่การกลายพันธุ์ K69L ซึ่งอยู่ภายในสัญญาณการแปลตำแหน่งนิวเคลียสที่คาดการณ์ไว้ของ MLP จะทำให้การโต้ตอบระหว่าง MLP/α-actinin หายไป และทำให้การกระจายตัวของโปรตีนกลายพันธุ์ในระดับเซลล์ย่อยเปลี่ยนแปลงไป โดยแสดงให้เห็นการแปลตำแหน่งรอบนิวเคลียสเป็นหลัก[ 47 ] การเปลี่ยนแปลงในระดับการแสดงออกของโปรตีน MLP การรวมตัวเป็นโอลิโกเมอร์หรือการตัดต่อของ MLP ได้รับการอธิบายไว้ในโรคกล้ามเนื้อหัวใจและกล้ามเนื้อโครงร่างของมนุษย์เช่นกัน: ทั้งระดับโปรตีน MLP และการรวมตัวเป็นโอลิโกเมอร์ถูกควบคุมลดลงในภาวะหัวใจล้มเหลวของมนุษย์ [ 17 ] [ 20 ] ใน ขณะที่ระดับ MLP เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญใน โรคกล้ามเนื้อโครงร่างต่างๆรวมถึง โรคกล้ามเนื้อเสื่อมชนิด facioscapulohumeral muscular dystrophy , nemaline myopathyและ limb girdle muscular dystrophy ชนิด 2B [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]ยิ่งไปกว่านั้น ยังตรวจพบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในระดับการแสดงออกของโปรตีน MLP-b รวมถึงการควบคุมอัตราส่วน MLP:MLP-b ที่ผิดปกติในผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อเสื่อม ชนิด limb girdle ชนิด 2A, Duchenne muscular dystrophyและdermatomyositis [ 12 ]
แบบจำลองสัตว์
แบบจำลองสัตว์ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับหน้าที่ของ MLP ในกล้ามเนื้อลาย การกำจัด Mlp (MLP-/-) ในหนูส่งผลกระทบต่อกล้ามเนื้อลายทั้งหมด แม้ว่าฟีโนไทป์ของหัวใจจะรุนแรงกว่า ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความดันและปริมาตรของหัวใจการหดตัว ที่ผิดปกติ การพัฒนาของภาวะกล้ามเนื้อหัวใจห้องล่างขยายตัวร่วมกับภาวะกล้ามเนื้อหัวใจโต และภาวะหัวใจล้มเหลวเรื้อรัง[ 31 ] [ 37 ] [ 51 ]ในระดับเนื้อเยื่อวิทยา มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากของโครงสร้างเซลล์ กล้ามเนื้อหัวใจ ในหลายระดับ และ มี พังผืด ที่เด่น ชัด[ 24 ] [ 31 ] [ 39 ] [ 52 ]การเปลี่ยนแปลงของเซลล์อื่นๆ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในการจัดการแคลเซียมภายในเซลล์ การสูญเสียไมโทคอนเดรียในบริเวณนั้น และการขาดพลังงาน[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] การผสมพันธุ์หนู MLP-/- กับหนูphospholamban (PLN) -/-, หรือหนู β2-adrenergic receptor (β2-AR) -/-, หรือ หนู angiotensin II type 1a receptor (AT1a) -/-, หรือหนู β-adrenergic receptor kinase 1 inhibitor ( bARK1 ) -/- รวมถึงการแสดงออกของ calcineurin มากเกินไป ช่วยฟื้นฟูการทำงานของหัวใจผ่านกลไกโมเลกุลที่ยังเข้าใจเพียงบางส่วน[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] ในทางกลับกันการผสมพันธุ์หนูMLP - / -กับหนู β1 -adrenergic receptor (β1-AR) -/- ทำให้เสียชีวิต ในขณะที่การผสมพันธุ์หนู MLP-/- กับหนู calcineurin -/- ทำให้เกิดพังผืดและโรคกล้ามเนื้อหัวใจเพิ่ม ขึ้น [ 53 ] [ 54 ]แบบ จำลองหนูแบบ knockin ที่มียีนกลายพันธุ์ MLP-W4R ของมนุษย์พัฒนาเป็น HCM และภาวะหัวใจล้มเหลว ในขณะที่การวิเคราะห์โครงสร้างระดับจุลภาคของเนื้อเยื่อหัวใจเผยให้เห็นความผิดปกติของกล้ามเนื้อหัวใจและพังผืดอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มขึ้นของการแปลตำแหน่งนิวเคลียสของ MLP พร้อมกับการลดลงของการกระจายตัวของเส้น Z ของซาร์โคเมียร์[ 26 ] การเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนย้ายนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมของ MLP ซึ่งอาจถูกปรับเปลี่ยนโดยการเปลี่ยนแปลงสถานะโอลิโกเมอไรเซชัน ก็มีส่วนเกี่ยวข้องกับภาวะกล้ามเนื้อหัวใจโตและภาวะหัวใจล้มเหลว โดยไม่ขึ้นอยู่กับการกลายพันธุ์[ 17 ] [ 27 ] การศึกษาในDrosophilaพบว่าการกำจัดยีน Mlp84B ซึ่งเป็นโฮโมล็อกของ MLP ในแมลงหวี่ ส่งผลให้ดักแด้ตายและการทำงานของกล้ามเนื้อบกพร่อง[ 28 ]การศึกษาทางกลศาสตร์ของกล้ามเนื้อปีกที่ไม่มี Mlp84B แสดงให้เห็นว่าการสูญเสีย Mlp84B ส่งผลให้ความแข็งของกล้ามเนื้อและการสร้างพลังงานลดลง[ 58 ]การกำจัด Mlp84B เฉพาะในหัวใจทำให้ช่วงอายุขัยลดลง การทำงานของหัวใจในระยะคลายตัวบกพร่อง และเกิดความผิดปกติของจังหวะการเต้นของหัวใจ[ 59 ] โดยรวมแล้ว แบบจำลองสัตว์เหล่านี้ได้ให้หลักฐานที่สำคัญเกี่ยวกับความสำคัญเชิงหน้าที่ของ MLP ในสรีรวิทยาและพยาธิสรีรวิทยาของกล้ามเนื้อลาย
หมายเหตุ
ลิงก์ภายนอก
- ข้อมูลจาก GeneReviews/NIH/NCBI/UW เกี่ยวกับภาพรวมของโรคกล้ามเนื้อหัวใจหนาตัวผิดปกติทางพันธุกรรม
- หน้าแสดงตำแหน่งจีโนม CSRP3ของมนุษย์และ รายละเอียดเกี่ยวกับยีน CSRP3ในUCSC Genome Browser
- หน้าแสดงตำแหน่งจีโนม LMO4ของมนุษย์และ รายละเอียดเกี่ยวกับยีน LMO4ในUCSC Genome Browser
- ภาพรวมของข้อมูลโครงสร้างทั้งหมดที่มีอยู่ในPDB สำหรับUniProt : P50461 (โปรตีนที่อุดมด้วยซิสเทอีนและไกลซีน 3) ที่PDBe- KB