Кіріспе

Адамда кездесетін ақуыз – тафаззин. Тафаззин адамда TAFAZZIN генімен кодталатын ақуыз. Тафаззин жүрек және қаңқа бұлшық еттерінде жоғары деңгейде экспрессияланады және фосфолипид лизофосфолипид трансацилазасы ретінде жұмыс істейді (ол фосфолипид: диацилглицерол ацилтрансферазаларына жатады). Ол дамымаған кардиолипинді тетралинолеойл топтарының басымдығын қамтитын пісіп жетілген күйіне қайта құру процесін катализдейді. TAFAZZIN генінен тафаззин ақуызының бірнеше түрлі изоформалары түзіледі. Осы изоформалардың әрқайсысының ұзын және қысқа нұсқалары бар; қысқа нұсқасында гидрофобтық басшы тізбек болмайды және ол мембранаға байланысқаннан гөрі цитоплазмалық ақуыз ретінде кездесуі мүмкін. Басқа да балама тігілген транскрипттер сипатталған, бірақ олардың барлығының толық ұзындығы әлі белгісіз. Изоформалардың көпшілігі барлық тіндерде кездеседі, бірақ кейбіреулері тек белгілі бір жасуша түрлерінде ғана табылған. TAZ генін PDZ байланысу мотиві бар транскрипциялық коактиватор (50 кДа ақуыз) деп аталатын TAZ ақуызымен шатастыру жиі кездеседі. Бұл Гиппо жолының бір бөлігі және зертенеін генмен ешқандай байланысы жоқ. Гиппо жолындағы TAZ ақуызы WWTR1 гендік символымен белгіленеді.

Құрылымы

TAFAZZIN гені X хромосомасының q-құрамындағы 28-позицияда орналасқан және 10 208 негіз жұбын қамтиды. Кодталған белоктың құрылымы N-ұшы мен орталық аймағында ерекшеленеді, бұл екі функционалдық маңызды аймақ. N-ұшындағы 30 қалдықтан тұратын гидрофобтық бөлік мембраналық бекіткіш ретінде жұмыс істеуі мүмкін, ол тафазиндердің ең қысқа түрлерінде кездеспейді. Екінші аймақ – орталық аймақтағы 124- және 195-аминқышқылдары арасында орналасқан өзгермелі ашық цикл. Бұл гидрофильді аймақтың басқа белоктармен өзара әрекеттесетіні белгілі. TAZ басқа белоктарға ұқсамайды. Тафазиннің жартылай өмір сүру мерзімі бар болғаны 3–6 сағатты құрайды, бұл көптеген митохондриялық белоктарға қарағанда едәуір қысқа, және оның құрылымын зерттеудегі қиындықтарды түсіндіруі мүмкін. Тафазиннің активті орны болып табылатын фосфолипидтерге байланысатын орын – екі ашық ұшы және оң зарядталған қалдықтары бар 57 аминқышқылдық ойыс. Сонымен қатар, тафазин мембранааралық кеңістікке (МКК) қараған мембраналық жапырақшаларға орналасады, бұл жаңа құру процесі үшін маңызды. Тафазин фосфолипаздардан гистидиннің 77-қалдығын қамтитын және ацилтрансферазаларда кездесетін сақталған HX4D мотивінің бөлігі ретінде табылғандықтан ерекшеленеді. Бұл мотив көптеген серин протеазаларында кездесетін Asp-His диада механизмін жеңілдетуге жауапты. Тафазиннің 129-дан 292-ға дейін аминқышқылы бар көптеген ерекше түрлері анықталды. TAFAZZIN гені митохондрияға белокты бағыттау үшін оның активті орнына тәуелсіз екі пептидті қамтиды: 3-экзондағы 84–95-қалдықтар және 7/8-экзондағы 185–200-қалдықтар. Тафазин ішкі митохондриялық мембрана (ІММ) мен сыртқы митохондриялық мембрана (СММ) арасындағы мембраналық жапырақшаларға перифериялық байланыс арқылы орналасады, мембранааралық кеңістікке (МКК) қарап тұрады. Соңында, сыртқы мембрананың транслокаторы (TOM) және ішкі мембрананың транслокаторы (TIM) тафазиннің СММ-ге қозғалысын және енгізілуін, сондай-ақ ІММ-ге бекітілуін қамтамасыз етеді.

Трансацилаза (қайта құру)

Кардиолипин синтезделгеннен кейін белсенді түрде қайта құрылғанға дейін тиісті функцияларын атқара алмайды. Тафаззин, ацилге тән трансфераза, CoA тәуелсіз түрде фосфолипидтер мен лизофосфолипидтер арасындағы ацил трансфер реакциясын катализдейді. Кардиолипиннің қайта құру процесі негізінен линолеойл қалдықтарынан тұратын соңғы ацил құрамына жетуді қамтиды. ТАЗ линоль қышқылының қосылуы арқылы кардиолипиннің жетілмеген түрімен өзара әрекеттеседі, бұл кардиолипиннің қайта құрылуын катализдейді. Қайта құру трансацилдену немесе деацилдену-реацилдену циклі арқылы жүзеге асырылады. Деацилдену-реацилдену циклі, сондай-ақ Лендс циклы деп аталады, фосфолипаза Cld1-дің қатысуымен деацилденуден басталып, монолизокардиолипин (MLCL) түзеді. MLCL тафаззинмен бір қадамдық реакция арқылы реацилденеді, бұл реакция фосфатидилхолиннен (PC) линоль қышқылы тобын ауыстырады және CL деацилдену-реацилдену циклын аяқтайды. Ал трансацилдену процесінде линоль қышқылының фосфатидилхолиннен (PC) MLCL-ға ауысуы жүреді. Мұндай ферменттік белсенділік лизо-PC және CL түзіледі және кардиолипиннің спецификалық ацил тізбегін байытады. Бұл процесс линолеойл құрамындағы PC-ге тән екені дәлелденді. Мұндай қайта құру процестері кардиолипинді тетралинолеойл топтарының басымдылығын қамтитын жетілген құрамына айналдырады. Сүтқоректілерде CL-ді қайта құру үшін қосымша ферменттер қажет, мысалы, монолизокардиолипин ацилтрансфераза (MLCLAT), ацил CoA: лизокардиолипин ацилтрансфераза (ALCAT) және фосфолипаза. Бұл процесс кардиолипиннің дұрыс жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Ацилдік ерекшелік және сезімталдық қисықтығы

Тафаззин КЛ қайта құрылымында пісіп-жетілген КЛ құрамында линолеоил қышқылы бар фосфатидилхолинге (ФХ) қатысты айқын басымдық көрсетеді. Бұл ерекшелік КЛ-нің құрамында тетралинолеоил топтарының басым болуына алып келеді, нәтижесінде тетралинолеоил кардиолипинінің (CL4) концентрациясы артады. Бұл, тафаззиннің белгілі бір ацил қалдықтарына деген ферменттік қалауымен байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, бұл ішкі митохондриялық матрицада орналасқан ATP/ADP транслоказасы, пируват тасымалдаушысы, карнитин тасымалдаушысы және тыныс алу тізбегінің барлық кешендерімен (I, III, IV, V) байланысты тыныс алу тізбегінің суперкомплекстерін қалыптастыруды қамтамасыз етеді. Апоптоз және осыған ұқсас процестер кезінде КЛ, Bcl-2 отбасының мүшелері, каспазалар, Bid, Bax және Bak сияқты ақуыздармен және басқа да механизмдермен өзара әрекеттесуге қатысатын платформа ретінде белгілі.

Клиникалық маңызы

ТАФАЗЗИН геніндегі мутациялар бірқатар митохондриялық жеткіліксіздіктермен және олармен байланысты аурулармен байланысты, соның ішінде Барт синдромы, кеңейген кардиомиопатия (DCM), гипертрофиялық DCM, эндокардиалдық фиброэластоз және сол қарыншаның толық дамымауы (LVNC). ТАФАЗЗИН геніндегі 160-тан астам мутация осы аурумен байланысты. Бұл сирек кездесетін ауру, 300 000 – 400 000 тірі туған баланың біреуінде кездеседі, бірақ аурудың жиі диагнозы дұрыс қойылмайтыны белгілі. БТГС көбінесе еркектерде кездеседі, бірақ әйелде БТГС анықталған бір жағдай бар. Тафаззин митохондрияның ішкі мембранасының ерекшелігі болып табылатын фосфолипид кардиолипинді (CL) қайта құруға жауапты. ТАФАЗЗИН генінің Барт синдромын тудыратын мутациялары аз немесе мүлдем жұмыс істемейтін тафаззин белоктарын шығарады. Нәтижесінде линоль қышқылы кардиолипинге қосылмайды, бұл митохондрияның қалыпты пішіні мен функциясын бұзады, соның ішінде энергия өндіру және белок тасымалдау. Барт синдромы бар пациенттерде кардиолипин метаболизміне қатысты ақаулар байқалады, соның ішінде кардиолипиннің майлы ацил құрамының өзгеруі, монолизокардиолипиннің (MLCL) жиналуы және жалпы кардиолипин деңгейінің төмендеуі. Бұл жедел метаболикалық декомпенсацияға және кенеттен өлімге әкелуі мүмкін. Жүрек және басқа да бұлшық еттер сияқты энергияға жоғары қажеттілігі бар тіндер митохондрияда энергия өндірісінің төмендеуіне және белок тасымалдауға байланысты жасушалардың өліміне көбірек бейім. Сонымен қатар, әсер еткен ақ қан клеткаларының митохондриясы қалыпты емес пішінде болады, бұл олардың өсуі (көбеюі) және жетілуіне (дифференциациялануына) кедерілтеді, иммундық жүйенің әлсіреуіне және қайталанатын инфекцияларға әкеледі. Митохондрияның дисфункциясы Барт синдромының басқа белгілері мен симптомдарына әкелуі мүмкін. Көрінетін клиникалық белгілері: c.227delC фрейм-шифт мутациясы бар пациентте нейтропения, кардиомегалия және Барт синдромының басқа да белгілері байқалды. Тағы бір c.C153G мутациясы ауыр метаболикалық ацидозға, кардиомегалияға және Барт синдромының басқа да маңызды белгілеріне әкелді. БТГС-қа белгілі бір ем жоқ, ал аурудың әртүрлі фенотиптері мен күрделілігіне байланысты емдеу қиын және кешіктіріледі. Сонымен қатар, диетадағы май қышқылдары БТГС-та биоэнергетиканы және жүрек функциясын жақсарту үшін қолданылған. Алайда, БТГС-пен ауыратын пациенттерде симптомдардың ауыр көріністері жүрек трансплантациясын қажет етеді. Статистикалық мәліметтер бойынша, соңғы жаңарту бойынша жүрек трансплантациясын өткізген 73 пациенттің 9-ы (12%) аман қалған. Балама ретінде, реактивті оттегі түрлері (ROS) БТГС-та жүрек-қан тамырларының бұзылуының негізгі себебі ретінде қарастырылған. Кардиомиопатия БТГС-та әртүрлі деңгейде көрінеді. БТГС пациенттерінің бір топтағы зерттеуінде туылғаннан бастап бір айлық жасқа дейінгі аралықта диагноз қойылған барлық кардиомиопатиялардың 41,5%-ы, ал 95%-ының кардиомиопатия тарихы болған. Сонымен қатар, жеңіл немесе кеш пайда болатын кардиомиопатия жағдайлары да болған, мысалы, диагноз қойылған кезде кардиомиопатиялық фенотипі жоқ екі нәресте пациент. Барт синдромындағы кардиомиопатия көбінесе кеңейген кардиомиопатия (DCM) сияқты бірнеше түрде көрінеді, сол жақ қарыншаның жағдайы, онда жүрек әлсіреп, ұлғаяды және қанды тиімді түрде сорғылай алмайды. Қан ағынының төмендеуі аяқтар мен іштің ісінуіне, өкпедегі сұйықтыққа және қан ұю қаупінің артуына әкелуі мүмкін. INVM жүректің төменгі сол камерасының (сол қарынша) дұрыс дамымағанда пайда болады. INVM кезінде жүрек бұлшық еті әлсіреп, қанды тиімді түрде сорғылай алмайды, бұл көбінесе жүрек жеткіліксіздігіне әкеледі. Бұлшықет-қаңқа патологиясының қосымша белгілеріне гипотония, қозғалыс дамуының кешігуі, бойдың кішкентай болуы және әртүрлі дәрежедегі бет пішінінің бұзылуы жатады. Сонымен қатар, БТГС пациенттерінде салмақ, ұзындық және бойдың қалыпты халыққа қарағанда төмендеуі байқалады. Дамудағы кешігулерді емдеу үшін жүгері ұнтағын глюкозаның баламалы көзі ретінде қолдануға болады. Алайда, карнитин мен аргининнің тиімділігін ресми бағалау жарияланбаған, ал оның қолданылуы тек белгілі бір жетіспеушіліктері бар пациенттерде тиімді болды. Бір зерттеуде мидың ерекше CL құрамы бар екендігі анықталды, CL тетралинолеойлға тәуелділігі аз және әртүрлі. Бұл құрам CL-ді қайта құру қажеттілігін азайтады, нәтижесінде тафаззинге тәуелділігі төмен құрам пайда болады. Сонымен қатар, миде ROS-ты жою қабілеті жоғары, бұл ROS-тың зиянды әсерлерінен сақтануға мүмкіндік береді.

Метаболизмнің бұзылуы

БТГС-тағы метаболистік бұзылыстар 3 метилглютаконикалық ацидурия (3 МГА) түрінде көрінеді, бұл жағдайда зәрде 3-метилглютаконикалық қышқыл, 3-метилглутаролық қышқыл және 2-этилгидракрил қышқылы сияқты органикалық қышқылдардың деңгейі жоғарылайды. 3 МГА БТГС-пен ауыратын пациенттерде көбінесе шығарылса да, кейбір пациенттерде зәрдегі органикалық қышқылдардың деңгейі қалыпты болып табылады. 3 МГА және метаболизміндегі кемшіліктерді емдеу үшін рибофлавин немесе коэнзим Q10 қолданылған, олар пациенттерде айқын жақсартуға әкелді. < 500/мкл абсолютті нейтрофил саны, ауыр созылмалы нейтропения (SCN) ретінде анықталады, бұл ең қауіпті түрі болып табылады.

Қатерлі ісік

TAFAZZIN цисплатинге төзімді асқазан қатерлі ісігі жасушаларында жоғары экспрессияланғаны анықталды. Бұл төзімділік қатерлі ісік жасушаларының эпителийлік-мезенхималық өтуге (EMT) қабілетін дамытуымен байланысты екені анықталды. TAFAZZIN-нің EMT-ні тудыруға қатысы бар екені және осы қатерлі жасушалардағы жоғары деңгейі, оның асқазан қатерлі ісігі, простата қатерлі ісігі, қалқанша безінің ісігі және жатыр мойны қатерлі ісігіне қатысы болуы мүмкін.