Кіріспе

Homo sapiens-те кездесетін сүтқоректілердің ақуызы, сондай-ақ L1CAM деп те аталады, L1 ақуыздар отбасының трансмембраналық ақуыз мүшесі және L1CAM генімен кодталады. 200-220 кДа салмағы бар бұл ақуыз – нейрондық жасушалардың жабысу молекуласы, клеткалардың қозғалуы, жабысуы, нейриттердің өсуі, миелин қабығының түзілуі және нейрондық дифференциация процестерінде маңызды рөл атқарады.

Тіндер мен жасушалардың таралуы

L1 ақуызы жүйке жүйесінің барлық бөліктерінде, нейрондардың бетінде орналасқан. Ол жасушалық мембрана бойында орналасып, ақуыздың бір ұшы жүйке жасушасының ішінде, ал екінші ұшы нейронның сыртқы бетінде қалады. Бұл орналасу ақуызға нейрон арқылы тарайтын химиялық сигналдарды белсендіруге мүмкіндік береді. L1 ақуызын экспрессиялайтын жасушалардың көптеген түрлері бар, олардың ішінде нейрондық және нейрондық емес жасушалар да кездеседі. Қазіргі таңда L1 ақуызын экспрессиялайтыны белгілі жасушалар: дамымаған олигодендроциттер мен Шванн жасушалары – бұл нейрондарға қолдау мен қорғауды қамтамасыз ететін және миелин қабатын құрайтын нейрондық емес жасушалар; жасушалық иммунитетке қатысатын лимфоциттер – Т жасушалары; В жасушалары және моноциттер сияқты басқа да лимфоциттер түрлері. Сонымен қатар, L1 ақуызы ішек эпителийлік ататеме жасушаларында, мишаның түйіршік жасушалары мен Пуркинье жасушалары сияқты миша нейрондарында да экспрессияланады. Соңында, L1 ақуызы меланома және өкпе карциномасы жасушалары сияқты көптеген ісік жасушаларында да экспрессияланады.

Ген

Адамның L1CAM гені әртүрлі нейромыскулярлық ауруларға қатысты Х хромосомасының аймақтарында және зиякерлік қабілетінің төмендеуімен байланысты аймақтарға жақын орналасқан. L1CAM гені Х хромосомасының ұзын қолшатырында Xq28 позициясында орналасқан.

Құрылымы

L1 клеткалық адгезия молекуласы (L1CAM) – адамдарда (мысалы, егеуқұйрықтар сияқты, басқа тіршілік нысандарының ішінде) кездесетін жасуша беті гликопротеині, оның 1253 аминқышқылынан тұратын ақуыздық тізбегі бар. Жасушадан тыс бөлігі алты иммуноглобулин домендерінен, содан кейін бес фибронектин III типті домендерінен тұрады, олар трансмембраналық спираль арқылы кішкентай жасуша ішкі доменмен байланысқан. Адам ақуызы егеуқұйрық ақуызына өте ұқсас (аминқышқыл деңгейінде 92% сәйкес келеді, бұл ғалымдарға оның құрылымын зерттеуге мүмкіндік береді). Басқа КАМ ақуыздары, мысалы, тауықтан табылған Ng CAM, адам ақуызымен салыстырғанда төмен ұқсастыққа ие (аминқышқыл деңгейінде 40% сәйкес келеді). Адам, егеуқұйрық, балапан және дрозофиладан алынған тізбектердің салыстырылуы және олардың жақсы сақталуы L1 иммуноглобулинінің 2-домені мен фибронектиннің III типтегі 2-доменінің функционалдық маңызды екенін көрсетеді.

Функция

L1 – жүйке жүйесінің дамуына қатысты маңызды белок, ол жасушалардың жабысуы мен қозғалуына әсер етеді.

Жасушалардың жабысуы

L1 – әртүрлі жасушаларды байланыстыратын жасуша адгезиясының молекуласы болып табылады. Ол нейрондардың жабысуына, сондай-ақ нейриттердің өсуіне және бірігуіне, атап айтқанда нейриттердің фасцикуляциясына қатысады.

Жасушалардың қозғалыс қабілеті

Қозғалысқа көмектесетін функциялар жүйке даму кезінде жүйке жасушаларының қозғалысын реттеумен байланысты. L1 дамитын нейрондарда кездеседі және жаңа нейрондарды дұрыс орналасуына бағыттауда, сондай-ақ аксондардың өсуіне және басқа нейрондармен байланыс орнатуына маңызды рөл атқарады. L1 сонымен қатар синапстық пластикалыққа қатысады, яғни синапстардың күшеюіне немесе әлсіреуіне, сондай-ақ жарақаттан кейін жаңару процесіне әсер етеді. Кейбір зерттеулер L1 белгісінің артық өрбуіне байланысты ісіктердің өсуіне, ісік жасушаларының таралуына, меланоманың, жұмыртқа безі және тоқ ішектің қатерлі ісігінің метастаздануына L1-дің қатысы бар екенін көрсетті. Бұл белоктың домендері гомофильді өзара әрекеттесуді ынталандырады, онда бір жасушадағы жабысу молекулалары екінші жасушадағы ұқсас молекулалармен өзара әрекеттеседі. Сондай-ақ гетерофильді өзара әрекеттесулерге қатысады, онда бір жасушадағы жабысу молекуласы рецептор ретінде жұмыс істейді және екінші жасушадағы басқа молекуламен байланысады. Бұл өзара әрекеттесулер жасушалардың жабысуын және сигналдарды беруді реттейді. Сонымен қатар, L1 миелиндеу процесіне қатысады, ол миелиннің жүйке жүйесі бойында көбеюіне (әсіресе, жүйке аксондарының прогрессивті миелиндеуіне) жауапты, аксон бойымен Шванн жасушаларының созылуын қамтамасыз етеді.

Жүйке жүйесі

L1 нейрон-нейрон жабысуына, нейриттердің фасцикуляциясына, нейриттердің өсуіне, мишашақша дәнекті жасушаларының қозғалысына, Шванн жасушаларындағы нейриттердің өсуіне және ішек крипталарының эпителий жасушалары арасындағы өзара әрекеттесуге қатысады. Осының салдарынан, L1CAM геніндегі мутациялар Нерв жүйесінің жұмысында бұзылуларға алып келеді. Бұл мутациямен байланысты негізгі аурулар CRASH аббревиатурасымен белгілі, сондай-ақ L1 синдромы деп те аталуы мүмкін. Оған HSAS, MASA синдромы, corpus callosum агенезі және спастикалық параплегия сияқты аурулар кіреді. Төменгі аяқ-қолдардың спастикалық құрылысы, ақыл-ойының жетілмеуі, гидроцефалия және бас бармақтардың бүгілу деформациясы – бұл жағдайға ұшыраған, көбінесе ер адамдарда кездесетін белгілердің бір бөлігі. L1 синдромына әкелетін патологиялық механизмдер әлі толыққанды анықталмағанмен, L1CAM генінің шамамен 200 мутациясы анықталып, олар синдроммен байланыстырылған. Бұл мутациялар көбінесе L1-дің жасушадан тыс аймағындағы құрылымдық тұрғыдан маңызды негізгі қалдықтарға әсер етеді, нәтижесінде ақуыз байланысу қасиеттері өзгереді, бұл жасуша жабысуы немесе басқа молекулалармен нақты өзара әрекеттесу сияқты нейрондық физиологиялық механизмдердің бұзылуына әкеледі. Анкириннің L1CAM-мен өзара әрекеттесуі – CRASH пациенттерінде SFIGQY мотивінде лейцин мен гистидиннің тирозин мен серинге ауысуына байланысты бұзылған байланысқа мысал. Анкириннің L1CAM-мен өзара әрекеттесуі өсу конусын бастауға қатысады, сондықтан бұл өзара әрекеттесудің бұзылуы нейриттердің синаптық мақсатқа жетпеуіне себеп болады. Сонымен қатар, алкогольдік фетальдік синдром мен L1 ақуызы арасындағы байланысты көрсететін деректер бар, себебі этанол L1-мен шартталған жабысу мен нейриттердің өсуін тежейді. Хиршшпрунг ауруы да L1CAM-нің жұмысындағы бұзылулармен байланысты.

Транскрипция және синтез

L1CAM транскрипциясын реттейтін ген Х хромосомасында табылады. L1CAM генінің ұзындығы 24,657 базалық жұпқа тең және 28 экзоннан тұрады. Бұл геннің баламалы тігілуі әртүрлі транскрипт варианттарына (геннің 7 түрлі транскриптісі бар) әкеледі, оның ішінде нейрондарға тән баламалы экзоны барлары да кездеседі. L1 транскрипциясы адамның ұрықтық миында, сондай-ақ нейробластома және ретинобластома жасушаларының желілерінде жүзеге асады. L1, RD және A 204 рабдомиосаркома жасушаларының желілерінде де экспрессияланады. Адамда L1-дің екі түрі бар, олардың арасындағы айырмашылық – біреуі 12 базалық жұптан тұратын цитоплазмалық сегментке ие, ал екіншісінде ол жоқ. L1CAM экспрессиясының транскрипциядағы реттелуі толыққанды түсіндірілмеген. Эндометрий карциномы жасушаларының желілерінде екі орын анықталды және олар жасуша типіне байланысты ерекше қолданылады. Транскрипцияның екі басталу нүктесі бар, олар екі түрлі экзонда орналасқан (аудармаланбаған 0 экзонының алдында және бірінші ақуызды кодтайтын 1 экзонының қасында). SLUG (SNAI2) транскрипция факторы L1CAM экспрессиясын күшейтеді.

Өзара әрекеттесулер

L1 (белок) NUMB-пен өзара әрекеттесетіні көрсетілген.

Ig- тәрізді домендік өзара әсерлесулер

L1CAM бір ақуыздың Ig-тәрізді домендерінде гомофильді өзара әсерлесулер арқылы ат тікпелі конфигурацияға бүлінуге қабілетті (бірінші және екінші Ig мотивтері 4-ші және 3-ші мотивтерге қайта бүлінеді). Бұл конформация L1CAM-нің басқа молекулалармен өзара әрекеттесуі үшін және одан кейін оның ең маңызды функцияларын орындауы үшін өте қажет. Ig-тәрізді домендер көрші жасушаларда орналасқан басқа L1CAM ақуыздарымен көптеген гомофильді өзара әрекеттесулерге қатысады. L1CAM молекулалары Ig (1-4) тәрізді домендер арқылы өзара әрекеттеседі, бұл жасушалардың бір-біріне жабысуына мүмкіндік береді. Олар сондай-ақ NCAM, TAG 1, F11 және рецепторлы тирозинкиназалармен гетерофильді өзара әрекеттесулердің қалыптасуында маңызды (әсіресе жүйке жүйесінің даму кезінде). L1 ақуызының алтыншы Ig мотиві әртүрлі жасуша бетіндегі интегралдармен байланысуға мүмкіндік беретін Arg Gly Asp тізбегін қамтиды. Бұл өзара әрекеттесу фокалды адгезиялық киназаларды (ФАК) белсендіретін сигнал каскадына әкеледі, олар белсенді күйге айналып, ФАК/SRC кешенін құрайды. Соңғысы митогенді активациялаған протеинкиназалардың активаторы ретінде жұмыс істейді. Интегринмен байланысудан туындаған тағы бір функция – NF κB-нің белсенділігі, бұл жасушаларды қозғалмалы және инвазивті етеді.

Фибронектин доменінің өзара әсерлері

L1 ақуыздың фибронектин домендері клетка бетіндегі интегралдарды байланыстыруға да қабілетті. Олар фибробласт өсу факторының 1-рецепторымен өзара әрекеттеседі, бұл оның нейрондық дифференциацияны реттеуге қатысты болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл жоғары реттелу L1 транскрипция факторларының мутацияларымен міндетті түрде байланысты болмауы мүмкін. Осы ақуыз ісік қоршаған тіндердегідей қабыну реакцияларында маңызды рөл атқарады. Бұл ісік жасушаларында ақуыздың кенеттен шамадан тыс өндірілуін түсіндіруге болады. L1CAM-ның әртүрлі функциялары ісік жасушаларын агрессивтірек және төзімдірек етеді. Олардың қозғалу және миграциямен байланысты функциялары клеткалық эпителий-мезенхималық өтуге (EMT) ықпал етуі мүмкін, бұл клеткалардың клеткалық байланыстарды және апико-базальдық полярлықты жоғалтуына, осылайша олардың миграциялық және тәуелсіз болуына әкеледі. Сонымен қатар, оның әртүрлі клетка түрлерімен жабысу арқылы өзара әрекеттесу қабілеті ісік жасушаларына айналадағы тіндерді немесе капиллярларды басып алу және ену кезінде үлкен артықшылық береді. L1 жоғары реттелуіне байланысты, ісік жасушалары бекініске тәуелсіз және миграциялық болғаннан кейін, олар өздерінің орналасқан тінінен шығып, капиллярлар арқылы басқа органдарға миграциялайды. Ісік жасушаларының жиі баратын жері – ми. Миға орналасу үшін ісік жасушалары қан-ми тосқауыл (ҚМТ) арқылы өтуі керек, онда олар астроциттер бөлетін плазминге ұшырайды. Плазмин L1CAM-ды ыдыратады және қатерлі клетканың миграциялық қабілетін тежейді. Алайда, соңғы зерттеулер бұл қатерлі жасушалардың плазминнің әдеттегі тежегіштері болып табылатын анти-PA серпиндерді шамадан тыс өндіретінін көрсетті, бұл оларға ҚМТ арқылы өтіп, метастаздауға мүмкіндік береді. Липосомаға енгізілген кішкентай интерференциялық РНК да L1CAM экспрессиясының тиімді тежегіші болып табылады, өйткені оның функциясы транскрипциядан кейін белгілі бір мРНК негіз жұптарын (осы жағдайда, L1CAM аминқышқылдарының тізбесін кодтайтын) ыдырату болып табылады, сондықтан ақуыз синтезделмейді. Дегенмен, L1CAM-ды адам қатерлі ісігінде мақсат ретінде пайдаланатын осы мүмкін болатын емдеу әдістері әлі де клиникалық алдын-ала зерттеулер кезеңінде.