PSMB1 - PSMB1

PSMB1
Protein PSMB1 PDB 1iru.png
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыPSMB1, HC5, PMSB1, PSC5, субъединица бета 1 протеасомы, субъединица бета 1 протеасомы 20S
Внешние идентификаторыOMIM: 602017 MGI: 104884 ГомолоГен: 2087 Генные карты: PSMB1
Расположение гена (человек)
Хромосома 6 (человек)
Chr.Хромосома 6 (человек)[1]
Хромосома 6 (человек)
Genomic location for PSMB1
Genomic location for PSMB1
Группа6q27Начинать170,535,120 бп[1]
Конец170,553,307 бп[1]
Экспрессия РНК шаблон
PBB GE PSMB1 214288 s at fs.png

PBB GE PSMB1 200876 s at fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

5689

19170

Ансамбль

ENSG00000008018
ENSG00000281184

ENSMUSG00000014769

UniProt

P20618

O09061

RefSeq (мРНК)

NM_002793

NM_011185

RefSeq (белок)

NP_002784

NP_035315

Расположение (UCSC)Chr 6: 170,54 - 170,55 Мбн / д
PubMed поиск[2][3]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши

Субъединица протеасомы бета типа 1 также известный как 20S протеасома субъединица бета-6 (на основе систематической номенклатуры) является белок что у людей кодируется PSMB1 ген.[4] Этот белок является одной из 17 основных субъединиц (альфа-субъединицы 1-7, конститутивные бета-субъединицы 1-7 и индуцибельные субъединицы, включая beta1i, beta2i, beta5i ) что способствует полной сборке 20S протеасома сложный. В частности, протеасомная субъединица бета-типа-1, вместе с другими бета-субъединицами, собирается в два гептамерных кольца и впоследствии в протеолитическую камеру для деградации субстрата. Протеасома эукариот распознала разлагаемые белки, в том числе поврежденные белки для контроля качества белков или ключевые регуляторные белковые компоненты для динамических биологических процессов. Важной функцией модифицированной протеасомы, иммунопротеасомы, является процессинг пептидов MHC класса I.

Структура

Ген

Ген PSMB1 кодирует член семейства протеасом B-типа, также известного как семейство T1B, которое представляет собой бета-субъединицу ядра 20S. Этот ген тесно связан с геном TBP (TATA-связывающий белок) у человека и мыши и транскрибируется в противоположной ориентации у обоих видов.[5] Ген имеет 6 экзонов и расположен на полосе хромосомы 6q27.

Протеин

Субъединица протеасомы белка бета-типа 1 человека имеет размер 26,5 кДа и состоит из 241 аминокислоты. Рассчитанная теоретическая pI этого белка составляет 8,27.

Комплексная сборка

В протеасома представляет собой мультикаталитический протеиназный комплекс с высокоупорядоченной структурой ядра 20S. Эта бочкообразная структура ядра состоит из 4 уложенных в осевом направлении колец из 28 неидентичных субъединиц: каждое из двух концевых колец образовано 7 альфа-субъединицами, а два центральных кольца образованы 7 бета-субъединицами. Каждая из трех бета-субъединиц (бета1, бета2 и бета5) содержит протеолитический активный сайт и имеет различные предпочтения в отношении субстратов. Протеасомы в высокой концентрации распределяются по эукариотическим клеткам и расщепляют пептиды в АТФ / убиквитин-зависимом процессе нелизосомного пути.[6][7]

Функция

Функции белка поддерживаются его третичной структурой и его взаимодействием с ассоциирующими партнерами. Как одна из 28 субъединиц 20S протеасомы, субъединица протеасомы бета-типа 1 вносит вклад в формирование протеолитической среды для разложения субстрата. Свидетельства кристаллических структур изолированного 20S протеасомного комплекса демонстрируют, что два кольца бета-субъединиц образуют протеолитическую камеру и поддерживают все свои активные центры протеолиза внутри камеры.[7] Одновременно кольца альфа-субъединиц образуют вход для субстратов, попадающих в протеолитическую камеру. В инактивированном 20S протеасомном комплексе ворота во внутреннюю протеолитическую камеру охраняются N-концевыми хвостами специфической альфа-субъединицы. Этот уникальный дизайн структуры предотвращает случайное столкновение между протеолитическими активными центрами и белковым субстратом, что делает деградацию белка хорошо регулируемым процессом.[8][9] 20S протеасомный комплекс сам по себе обычно функционально неактивен. Протеолитическая способность 20S ядерной частицы (CP) может быть активирована, когда CP связывается с одной или двумя регуляторными частицами (RP) на одной или обеих сторонах альфа-колец. Эти регуляторные частицы включают протеасомные комплексы 19S, протеасомные комплексы 11S и т. Д. После ассоциации CP-RP подтверждение определенных альфа-субъединиц изменится и, следовательно, вызовет открытие входных ворот субстрата. Помимо RP, протеасомы 20S также могут быть эффективно активированы другими мягкими химическими обработками, такими как воздействие низких уровней додецилсульфата натрия (SDS) или NP-14.[9][10]

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 целей. 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) [11] 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.[12] 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,[13][14] сердечно-сосудистые заболевания,[15][16][17] воспалительные реакции и аутоиммунные заболевания,[18] и системные реакции на повреждение ДНК, приводящие к злокачественные новообразования.[19]

Несколько экспериментальных и клинических исследований показали, что аберрации и нарушение регуляции UPS вносят вклад в патогенез нескольких нейродегенеративных и миодегенеративных заболеваний, включая Болезнь Альцгеймера,[20] болезнь Паркинсона[21] и Болезнь Пика,[22]Боковой амиотрофический склероз (ALS),[7] болезнь Хантингтона,[21] Болезнь Крейтцфельдта-Якоба,[23] болезни мотонейронов, полиглутаминовые (PolyQ) заболевания, Мышечные дистрофии[24] и несколько редких форм нейродегенеративных заболеваний, связанных с слабоумие.[25] В рамках убиквитин-протеасомная система (UPS) протеасома поддерживает гомеостаз сердечного белка и, таким образом, играет важную роль в сердечной ишемический травма, повреждение,[26] гипертрофия желудочков[27] и сердечная недостаточность.[28] 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.[29] 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).[18] Кроме того, UPS также играет роль в воспалительных реакциях в качестве регуляторов пролиферации лейкоцитов, в основном за счет протеолиза циклинов и деградации CDK ингибиторы.[30] Наконец, аутоиммунное заболевание пациенты с SLE, Синдром Шегрена и ревматоидный артрит (RA) преимущественно демонстрируют циркулирующие протеасомы, которые можно использовать в качестве клинических биомаркеров.[31]

Субъединица протеасомы бета-типа-1 (также известная как субъединица 20S протеасомы бета-6) представляет собой белок, кодируемый геном PSMB1 у людей, и был предметом исследований в нескольких клинических условиях. Например, мутированная форма PSMB1 показала повышенную ядерную транслокацию, что привело к активации транскрипция в адипоцитах, относящихся к сахарный диабет.[32] В целом, белок PSMB1 был описан при нескольких формах злокачественных новообразований.[33][34][35] Такие как фолликулярная лимфома[34] с важной механической ролью в туморогенез.[36]

Рекомендации

  1. ^ а б c ENSG00000281184 GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000008018, ENSG00000281184 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  3. ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  4. ^ Тамура Т., Ли Д.Х., Осака Ф., Фудзивара Т., Шин С., Чунг С.Х., Танака К., Итихара А. (май 1991 г.). «Молекулярное клонирование и анализ последовательности кДНК для пяти основных субъединиц протеасом человека (мульти-каталитические протеиназные комплексы)». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура и экспрессия гена. 1089 (1): 95–102. Дои:10.1016/0167-4781(91)90090-9. PMID  2025653.
  5. ^ «Ген Entrez: субъединица протеасомы PSMB1 (просома, макропаин), бета-тип, 1».
  6. ^ Coux O, Tanaka K, Goldberg AL (1996). «Структура и функции протеасом 20S и 26S». Ежегодный обзор биохимии. 65: 801–47. Дои:10.1146 / annurev.bi.65.070196.004101. PMID  8811196.
  7. ^ а б c Томко Р.Дж., Хохштрассер М (2013). «Молекулярная архитектура и сборка протеасомы эукариот». Ежегодный обзор биохимии. 82: 415–45. Дои:10.1146 / annurev-biochem-060410-150257. ЧВК  3827779. PMID  23495936.
  8. ^ Groll M, Ditzel L, Löwe J, Stock D, Bochtler M, Bartunik HD, Huber R (апрель 1997 г.). «Структура протеасомы 20S из дрожжей при разрешении 2,4 А». Природа. 386 (6624): 463–71. Bibcode:1997Натура.386..463G. Дои:10.1038 / 386463a0. PMID  9087403. S2CID  4261663.
  9. ^ а б Гролль М., Байорек М., Келер А., Мородер Л., Рубин Д.М., Хубер Р., Гликман М.Х., Финли Д. (ноябрь 2000 г.). «Закрытый канал в частицу ядра протеасомы». Структурная биология природы. 7 (11): 1062–7. Дои:10.1038/80992. PMID  11062564. S2CID  27481109.
  10. ^ Zong C, Gomes AV, Drews O, Li X, Young GW, Berhane B, Qiao X, French SW, Bardag-Gorce F, Ping P (август 2006 г.). «Регуляция сердечных 20S протеасом мышей: роль ассоциирующих партнеров». Циркуляционные исследования. 99 (4): 372–80. Дои:10.1161 / 01.RES.0000237389.40000.02. PMID  16857963.
  11. ^ 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.
  12. ^ Гольдберг А.Л., Штейн 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.
  13. ^ 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.
  14. ^ 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.
  15. ^ 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.
  16. ^ 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.
  17. ^ 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.
  18. ^ 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.
  19. ^ 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.
  20. ^ 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.
  21. ^ 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.
  22. ^ Икеда, Кенджи; Акияма, Харухико; Араи, Тецуаки; Уэно, Хидеки; Цучия, Куниаки; Косака, Кендзи (2002). «Морфометрическая переоценка системы двигательных нейронов болезни Пика и бокового амиотрофического склероза с деменцией». Acta Neuropathologica. 104 (1): 21–28. Дои:10.1007 / s00401-001-0513-5. ISSN  0001-6322. PMID  12070660. S2CID  22396490.
  23. ^ 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.
  24. ^ 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.
  25. ^ 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.
  26. ^ 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.
  27. ^ 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.
  28. ^ Пауэлл SR (июль 2006 г.). «Убиквитин-протеасомная система в физиологии и патологии сердца». Американский журнал физиологии. Сердце и физиология кровообращения. 291 (1): H1 – H19. Дои:10.1152 / ajpheart.00062.2006. PMID  16501026.
  29. ^ 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.
  30. ^ 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.
  31. ^ 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.
  32. ^ Ямаути Дж., Сэкигучи М., Шираи Т., Ямада М., Ишими Ю. (2013). «Роль ядерной локализации PSMB1 в активации транскрипции». Биология, биотехнология и биохимия. 77 (8): 1785–7. Дои:10.1271 / bbb.130290. PMID  23924720.
  33. ^ Сингх В., Шарма В., Верма В., Пандей Д., Ядав С. К., Майхури Дж. П., Гупта Г. (ноябрь 2014 г.). «Апигенин манипулирует системой убиквитин-протеасома, чтобы спасти рецептор эстрогена-β от деградации и вызвать апоптоз в клетках рака простаты». Европейский журнал питания. 54 (8): 1255–67. Дои:10.1007 / s00394-014-0803-z. PMID  25408199. S2CID  206969475.
  34. ^ а б Бартон МК (сентябрь 2013 г.). «Прогностические биомаркеры могут помочь индивидуализировать лечение пациентов с фолликулярной лимфомой». КА: Журнал онкологических заболеваний для клиницистов. 63 (5): 293–4. Дои:10.3322 / caac.21197. PMID  23842891. S2CID  37162376.
  35. ^ Фэн Л., Чжан Д., Фан Ц, Ма Ц, Ян В., Мэн И, Ву В., Гуань С., Цзян Б., Ян М., Лю X, Го Д. (11 июля 2013 г.). «ER стресс-опосредованный апоптоз, индуцированный целастролом в раковых клетках, и важная роль киназы-3β гликогенсинтазы в сигнальной сети». Смерть и болезнь клеток. 4 (7): e715. Дои:10.1038 / cddis.2013.222. ЧВК  3730400. PMID  23846217.
  36. ^ Юань Ф, Ма И, Ю П, Лин У, Лу Х, Ю И, Ван Х, Цзян Дж, Ян П, Ма Кью, Тао Т. (16 июля 2013 г.). «Новая роль протеасомной субъединицы β1 в онкогенезе». Отчеты по бионауке. 33 (4): 555–565. Дои:10.1042 / BSR20130013. ЧВК  3712487. PMID  23725357.

дальнейшее чтение