GDF2 - GDF2

GDF2
PDB 1zkz EBI.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыGDF2, BMP-9, BMP9, HHT5, фактор дифференцировки роста 2
Внешние идентификаторыOMIM: 605120 MGI: 1321394 ГомолоГен: 32299 Генные карты: GDF2
Расположение гена (человек)
Хромосома 10 (человек)
Chr.Хромосома 10 (человек)[1]
Хромосома 10 (человек)
Геномное расположение GDF2
Геномное расположение GDF2
Группа10q11.22Начинать47,322,454 бп[1]
Конец47,327,588 бп[1]
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez
Ансамбль
UniProt
RefSeq (мРНК)

NM_016204

NM_019506

RefSeq (белок)

NP_057288

NP_062379

Расположение (UCSC)Chr 10: 47.32 - 47.33 МбChr 14: 33.94 - 33.95 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Фактор дифференциации роста 2 (GDF2), также известный как костный морфогенетический белок (BMP) -9 - это белок что у человека кодируется GDF2 ген.[5] GDF2 принадлежит трансформирующий фактор роста бета суперсемейство.

Структура

GDF2 содержит N-концевой TGF-бета-подобный пропептид (продомен) (остатки 56–257) и C-терминал трансформирующий фактор роста бета суперсемейство домен (325–428).[6] GDF2 (BMP9) секретируется как про-комплекс, состоящий из димера фактора роста BMP9, нековалентно связанного с двумя молекулами продомена BMP9 в конформации с открытыми плечами.[7]

Функция

GDF2 играет роль в индукции и поддержании способности эмбрионального базальный передний мозг холинергический нейроны (BFCN), чтобы ответить на нейротрансмиттер называется ацетилхолин; BFCN важны для процессов учусь, объем памяти и внимание.[8] GDF2 также важен для созревания BFCN.[8] Недавно была предложена другая роль GDF2. GDF2 является мощным индуктором гепсидинкатионный пептид, имеющий противомикробный свойства) в печень клетки (гепатоциты ) и может регулировать метаболизм железа.[9] В физиологический рецептором GDF2 считается киназа 1, подобная рецептору активина, ALK1 (также называемая ACVRL1), эндотелиальный -специфический рецептор типа I семейства рецепторов TGF-бета.[10] Эндоглин, мембранный гликопротеин типа I, который образует рецепторный комплекс TGF-beta, является корецептором ALK1 для связывания GDF2 / BMP-9. Мутации в ALK1 и эндоглине вызывают наследственная геморрагическая телеангиэктазия (HHT), редкое, но опасное для жизни генетическое заболевание, которое приводит к аномальному образованию кровеносных сосудов во многих тканях и органах тела.[11]

GDF2 - один из самых мощных BMP для индукции ортотопического образования кости. in vivo. BMP3, блокатор большинства BMP не влияет на GDF2.[12]

GDF2 вызывает дифференциацию мезенхимальные стволовые клетки (МСК) к линии остеобластов. В Smad сигнальный путь мишени GDF2 HEY1 индуцируя дифференциацию, регулируя ее.[13] Дополненное выражение HEY1 увеличить минерализацию клеток. RUNX2 - еще один фактор, регулируемый GDF2. Известно, что этот фактор необходим для дифференцировки остеобластов.[14]

Взаимодействия

Сигнальный комплекс для костных морфогенетических белков (BMP ) начинаются со связывания лиганда с высокоаффинным рецептором типа I (ALK1 -7) с последующим привлечением рецептора типа II (ActRIIA, ActRIIB, BMPRII ). Затем первый домен рецепторной киназы трансфосфорилируется присоединенным, активирующим доменом рецепторной киназы II типа.[15] GDF2 связывает ALK1 и ActRIIB с самым высоким сродством в BMP, он также связывает с более низким сродством ALK2, также известный как рецептор активина A типа I (ACVR1 ), а другие рецепторы типа II BMPRII и ActRIIA.[15][16] GDF2 и BMP10 единственные лиганды из TGF-β суперсемейство, которое может связываться с рецепторами как I, так и II типа с одинаково высокими близость.[15] Это недискриминационное образование сигнального комплекса открывает возможность нового механизма. В типе клеток с низким уровнем экспрессии ActRIIB, GDF2 все еще может сигнализировать из-за своей близости к ALK1, затем образуют комплекс с рецепторами II типа.[15]

Сопутствующее заболевание

Мутации в GDF2 были идентифицированы у пациентов с сосудистым заболеванием, фенотипически перекрывающимся с наследственная геморрагическая телеангиэктазия.[17]

Сигнализация

Как и другие БМП, Связывание GDF2 с его рецепторами запускает фосфорилирование R-Smads, Smad1, 5,8. Активация этого пути документирована для всех проанализированных на сегодняшний день типов клеток, включая гепатоциты и клетки HCC.[18][19] GDF2 также запускает Смад-2 /Смад-3 фосфорилирование в различных типах эндотелиальных клеток.[20][21]

Другой путь для GDF2 - индуцированный неканонический. Мало что известно об этом типе пути в GDF2. GDF2 активировать JNK в остеогенной дифференцировке мезенхимальных клеток-предшественников (ППК). GDF2 также запускает стр.38 и ERK активация, которая будет модулировать де Smad пути, p38 увеличивает фосфорилирование Smad 1,5,8 GDF2, тогда как ERK имеет противоположный эффект.[21]

Активация транскрипционного фактора p38, индуцированная GDF2, была зарегистрирована в других типах клеток, таких как остеосаркома клетки[22] человеческие остеокласты, полученные из пуповинной крови моноциты,[23] и стволовые клетки зубных фолликулов.[24]

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000263761 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000072625 - 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. ^ Миллер А.Ф., Харви С.А., Тис Р.С., Олсон М.С. (июнь 2000 г.). «Костный морфогенетический белок-9. Аутокринный / паракринный цитокин в печени». Журнал биологической химии. 275 (24): 17937–45. Дои:10.1074 / jbc.275.24.17937. PMID  10849432.
  6. ^ Регистрационный номер универсального белкового ресурса Q9UK05 в UniProt.
  7. ^ Mi LZ, Brown CT, Gao Y, Tian Y, Le VQ, Walz T, Springer TA (март 2015 г.). «Структура костного морфогенетического протеина 9 прокомплекса». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (12): 3710–5. Дои:10.1073 / pnas.1501303112. ЧВК  4378411. PMID  25751889.
  8. ^ а б Лопес-Ковиелла И., Фоллетти М.Т., Меллотт Т.Дж., Ковачева В.П., Слак Б.Е., Дисл В., Берсе Б., Тис Р.С., Блуштайн Дж.К. (май 2005 г.). «Костный морфогенетический белок 9 индуцирует транскриптом базальных холинергических нейронов переднего мозга». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 102 (19): 6984–9. Дои:10.1073 / pnas.0502097102. ЧВК  1088172. PMID  15870197.
  9. ^ Truksa J, Peng H, Lee P, Beutler E (июль 2006 г.). «Костные морфогенетические белки 2, 4 и 9 стимулируют экспрессию мышиного гепсидина 1 независимо от Hfe, рецептора трансферрина 2 (Tfr2) и IL-6». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (27): 10289–93. Дои:10.1073 / pnas.0603124103. ЧВК  1502450. PMID  16801541.
  10. ^ Дэвид Л., Маллет С., Мазербург С., Фейдж Дж. Дж., Байи С. (март 2007 г.). «Идентификация BMP9 и BMP10 как функциональных активаторов киназы 1, подобной рецептору орфанного активина (ALK1), в эндотелиальных клетках». Кровь. 109 (5): 1953–61. Дои:10.1182 / кровь-2006-07-034124. PMID  17068149.
  11. ^ McDonald J, Bayrak-Toydemir P, Pyeritz RE (июль 2011 г.). «Наследственная геморрагическая телеангиэктазия: обзор диагностики, лечения и патогенеза». Генетика в медицине. 13 (7): 607–16. Дои:10.1097 / GIM.0b013e3182136d32. PMID  21546842.
  12. ^ Кан Кью, Сун М.Х., Ченг Х., Пэн Й., Монтаг А.Г., Дейруп А.Т., Цзян В., Луу Х.Х., Ло Дж., Сзатковски Дж. П., Ваничакарн П., Пак Дж. Й., Ли И, Хейдон Р. К., Хе ТС (сентябрь 2004 г.) «Характеристика отчетливой ортотопической костеобразующей активности 14 BMP с использованием рекомбинантной доставки гена, опосредованной аденовирусом». Генная терапия. 11 (17): 1312–20. Дои:10.1038 / sj.gt.3302298. PMID  15269709.
  13. ^ Шарфф К.А., Сонг В.X., Ло Икс, Тан Н, Ло Дж., Чен Дж., Би И, Хэ BC, Хуанг Дж., Ли Х, Цзян В., Чжу Г.Х., Су И, Хе И, Шен Дж, Ван И, Чен Л. , Цзо GW, Лю Б., Пан X, Рид Р.Р., Луу Х.Х., Хейдон Р.С., Хэ TC (январь 2009 г.). «Основной белок спираль-петля-спираль Hey1 играет важную роль в обеспечении индуцированной BMP9 остеогенной дифференцировки мезенхимальных клеток-предшественников». Журнал биологической химии. 284 (1): 649–59. Дои:10.1074 / jbc.M806389200. ЧВК  2610517. PMID  18986983.
  14. ^ Green RE, Krause J, Briggs AW, Maricic T, Stenzel U, Kircher M и др. (Май 2010 г.). «Черновик последовательности генома неандертальца». Наука. 328 (5979): 710–22. Дои:10.1126 / science.1188021. ЧВК  5100745. PMID  20448178.
  15. ^ а б c d Townson SA, Martinez-Hackert E, Greppi C, Lowden P, Sako D, Liu J, Ucran JA, Liharska K, Underwood KW, Seehra J, Kumar R, Grinberg AV (август 2012 г.). «Специфичность и структура высокоаффинного сигнального комплекса киназы 1 (ALK1), подобного рецептору активина». Журнал биологической химии. 287 (33): 27313–25. Дои:10.1074 / jbc.M112.377960. ЧВК  3431715. PMID  22718755.
  16. ^ Brown MA, Zhao Q, Baker KA, Naik C, Chen C, Pukac L, Singh M, Tsareva T, Parice Y, Mahoney A, Roschke V, Sanyal I, Choe S (июль 2005 г.). «Кристаллическая структура BMP-9 и функциональные взаимодействия с про-регионами и рецепторами». Журнал биологической химии. 280 (26): 25111–8. Дои:10.1074 / jbc.M503328200. PMID  15851468.
  17. ^ Wooderchak-Donahue WL, McDonald J, O'Fallon B, Upton PD, Li W, Roman BL, Young S, Plant P, Fülöp GT, Langa C, Morrell NW, Botella LM, Bernabeu C, Stevenson DA, Runo JR, Bayrak -Toydemir P (сентябрь 2013 г.). «Мутации BMP9 вызывают синдром сосудистой аномалии с фенотипическим перекрытием с наследственной геморрагической телеангиэктазией». Американский журнал генетики человека. 93 (3): 530–7. Дои:10.1016 / j.ajhg.2013.07.004. ЧВК  3769931. PMID  23972370.
  18. ^ Ли Кью, Гу Х, Вен Х, Гафури С., Лю И, Фенг Т., Дзиран Дж, Ли Л., Илькавец И., Круитхоф-де Хулио М., Мункер С., Маркс А., Пийпер А., Аугусто Алонсо Е., Гретц Н., Гао C, Wölfl S, Dooley S, Breitkopf-Heinlein K (март 2013 г.). «Костный морфогенетический белок-9 индуцирует переход эпителия в мезенхиму в клетках гепатоцеллюлярной карциномы». Наука о раке. 104 (3): 398–408. Дои:10.1111 / cas.12093. PMID  23281849. S2CID  9890953.
  19. ^ Эррера Б., Гарсия-Альваро М., Крус С., Уолш П., Фернандес М., Ронсеро С., Фабрегат И., Санчес А., Инман Дж. Дж. (Июль 2013 г.). «BMP9 является фактором пролиферации и выживания клеток гепатоцеллюлярной карциномы человека». PLOS ONE. 8 (7): e69535. Дои:10.1371 / journal.pone.0069535. ЧВК  3720667. PMID  23936038.
  20. ^ Шарпфенекер М., ван Динтер М., Лю З., ван Безойен Р.Л., Чжао К., Пукач Л., Левик К.В., тен Дейк П. (март 2007 г.). «BMP-9 передает сигналы через ALK1 и ингибирует bFGF-индуцированную пролиферацию эндотелиальных клеток и VEGF-стимулированный ангиогенез». Журнал клеточной науки. 120 (Pt 6): 964–72. Дои:10.1242 / jcs.002949. PMID  17311849.
  21. ^ а б Чжао Ю.Ф., Сюй Дж., Ван В.Дж., Ван Дж., Хе Дж.В., Ли Л., Донг Кью, Сяо Ю., Дуань XL, Ян Х, Лян Ю.В., Сон Т., Тан М., Чжао Д., Ло Дж.Й. «Активация JNK необходима для индуцированной BMP9 остеогенной дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток». BMB отчеты. 46 (8): 422–7. Дои:10.5483 / BMBRep.2013.46.8.266. ЧВК  4133909. PMID  23977991.
  22. ^ Park H, Drevelle O, Daviau A, Senta H, Bergeron E, Faucheux N (март 2013 г.). «Предотвращение активации MEK1 влияет на реакцию клеток остеосаркомы человека на морфогенетические белки 2 и 9 кости». Противораковые препараты. 24 (3): 278–90. Дои:10.1097 / CAD.0b013e32835cbde7. PMID  23262982. S2CID  29663731.
  23. ^ Фонг Д., Биссон М., Лаберж Дж., Макманус С., Гренье Г., Фошо Н., Ру С. (апрель 2013 г.). «Костный морфогенетический белок-9 активирует пути Smad и ERK и поддерживает функцию и выживание остеокластов человека in vitro». Сотовая связь. 25 (4): 717–28. Дои:10.1016 / j.cellsig.2012.12.003. PMID  23313128.
  24. ^ Ли Ц, Ян Х, Хэ И, Йе Г, Ли Х, Чжан Х, Чжоу Л., Дэн Ф (2012). «Костный морфогенетический белок-9 индуцирует остеогенную дифференцировку стволовых клеток зубных фолликулов крыс в зависимости от P38 и ERK1 / 2 MAPK». Международный журнал медицинских наук. 9 (10): 862–71. Дои:10.7150 / ijms.5027. ЧВК  3498751. PMID  23155360.

дальнейшее чтение