Кіріспе

Жұпталған қорап ген 3 PAX3 (жопталған қорап ген 3) генінің коды жұпталған қорап немесе PAX транскрипция факторлары отбасының мүшесі болып табылады. PAX туысы тоғыз адамнан (PAX1 PAX9) және тоғыз тышқаннан (Pax1 Pax9) тұрады, олар төрт кіші топқа бөлінеді. Адамның PAX3 және тышқанның Pax3 гендері адам мен тышқанның PAX7 гендерімен бірге бір суботтықта кездеседі. Адамның PAX3 гені 2q36.1 хромосомалық аймақта орналасқан және 100 kb аймақта 10 экзонды қамтиды.

Транскриптілерді біріктіру

Альтернативті шлицаж және өңдеу мРНК деңгейінде анықталған бірнеше PAX3 изоформаларын тудырады. PAX3e - ең ұзын изоформа және 505 амин қышқылы ақуызын кодтайтын 10 экзоннан тұрады. Басқа сүтқоректілер түрлерінде, мысықтарды қоса алғанда, ең ұзын мРНК- лар PAX3 генінің алғашқы 8 немесе 9 экзонынан тұратын PAX3c және PAX3d адам изоформаларына сәйкес келеді. Қысқа PAX3 изоформаларына 8- экзонды (PAX3g және PAX3h) өткізіп тастайтын мРНК және 4 немесе 5 экзонды (PAX3a және PAX3b) қамтитын мРНК жатады. Изоформаның экспрессиясын салыстыратын шектеулі зерттеулерде PAX3d ең жоғары деңгейде экспрессияланады. Функционалдық тұрғыдан алғанда, PAX3c, PAX3d және PAX3h жасушалардың өсуі сияқты белсенділікті ынталандырады, ал PAX3e және PAX3g бұл белсенділікті тежейді, ал PAX3a және PAX3b белсенділік танытпайды немесе бұл нәтижелерді тежейді. PAX3 мРНК-ға әсер ететін жалпы альтернативті дәнекерлеуге 3- экзонның 5- аяғындағы CAG тізбекті енгізу жатады. Бұл шұғыл осы үш негізді қамтиды немесе алып тастайды, осылайша жұпталған қорап мотивіне глютамин қалдықтарының болуы немесе болмауы. Адамның толық cДНК- ның шектеулі ретін анықтау зерттеулері бұл шплисинг оқиғасын PAX3d изоформасының варианты ретінде анықтады және бұл шплисинг изоформасы PAX3i изоформасы деп аталды. PAX3 Q+ және Q- изоформалары, әдетте, жасушаларда коэкспрессияланады. Функционалдық деңгейде Q+ изоформасы Q- изоформасына қарағанда ДНҚ-ның ұқсас немесе аз байланысуын және транскрипциялық белсенділігін көрсетеді.

Даму кезеңіндегі көрініс

Даму кезінде Pax3 экспрессияланатын негізгі желілердің бірі скелет бұлшықет желісі болып табылады. Pax3 экспрессиясы алдымен сомит алдындағы параксиалдық мезодермада байқалады, содан кейін сомиттердің арқалық аймағынан қалыптасатын дермомиотомамен шектеледі. Дене ортасындағы сегменттерде скелет бұлшық еттерін қалыптастыру үшін ПАКС3- ті экспрессиялайтын жасушалар дермомиотомадан бөлініп шығады, содан кейін ПАКС3- тің экспрессиясы Myf5 және MyoD1 экспрессиясы белсендірілгенде өшіріледі. Басқа скелеттік бұлшықеттерді қалыптастыру үшін Pax3 экспрессиялайтын жасушалар дермомиотомадан бөлініп, аяқ-қол мен диафрагма сияқты алысырақ жерлерге көшіп кетеді. Бұл Pax3 экспрессиялайтын дермомиотомадан алынған жасушалардың кіші тобы ұрық дамуы кезінде скелет бұлшықеттерінің өсуіне арналған тұрақты бассейн ретінде қызмет етеді. Дамудың кейінгі кезеңдерінде Pax3 және/ немесе Pax7 экспрессиялайтын миогендік прекурсорлар скелет бұлшықетінде спутниктік жасушалар түзеді, олар туғаннан кейінгі бұлшықет өсуіне және бұлшықеттің қайта қалпына келуіне ықпал етеді. Бұл ересек сателлит жасушалар зақымдануға дейін бейімделеді, содан кейін олар зақымдалған бұлшық етті бөліп, қалпына келтіруге ынталандырылады. Pax3 жүйке жүйесінің дамуына да қатысады. Pax3 экспрессиясы ең алдымен нейрондық саңылаудың арқалық аймағында анықталады, ал бұл нейрондық саңылау тереңдеп, нейрон түтігін құраған кезде Pax3 нейрон түтігінің арқалық бөлігінде экспрессияланады. Нейро түтігі ұлғайып, Pax3 экспрессиясы ішкі қарыншалық аймақтағы көбеюші жасушаларға локализделеді, содан кейін бұл экспрессия бұл жасушалар беткі аймақтарға көшіп барған кезде өшіріледі. Pax3 нейрон түтігінің ұзындығы бойымен және дамушы мидың көп бөлігінде экспрессияланады, ал бұл экспрессия кейіннен дамудың кейінгі кезеңдерінде ростральді-құйрықтық бағытта өшіріледі. Ерте даму кезінде Pax3 экспрессиясы нейрондық пластинканың бүйірлік және артқы шеттерінде, яғни нейрондық қыртыстың пайда болатын аймағында да кездеседі. Pax3 кейіннен нейрондық қыртыстан туындайтын әртүрлі жасуша түрлері мен құрылымдары, мысалы меланобластар, Шванн жасушаларының прекурсорлары және арқалық тамыр ганглиялары арқылы экспрессияланады. Сонымен қатар, Pax3 экспрессиялайтын нейрондық қыртыстан алынған жасушалар ішкі құлақ, жамбас және жоғарғы жақ сүйек сияқты басқа құрылымдардың пайда болуына ықпал етеді. Pax3 насионның орналасуын (көздің арасындағы және мұрынның жоғарғы жағындағы бет ерекшелігі) бақылайды және бір жаңқаның болуымен байланысты.

Аурудың тұқымдық желісі

Pax3 генінің түйіршіктік желідегі мутациялары тышқанда сыпыртқы фенотипіне әкеледі. Молекулалық деңгейде бұл фенотип Pax3 транскрипциялық функциясын өзгертетін немесе жоятын нүктелік мутациялар немесе deletions салдарынан пайда болады. Гетерозиготалық жағдайда, пяткалы фенотип құрсақтағы, құйрықтағы және аяқтағы ақ түсті дақтармен сипатталады. Бұл ақ дақтар мидың жасушалық жасушаларының ақауларынан пайда болған пигмент құраушы меланоциттердің жергілікті жетіспеушілігіне байланысты. Гомозиготалық жағдайда бұл Pax3 мутациялары эмбрионалды өлімге әкеледі, бұл нерв түтігінің жабылуының айқын ақауларымен және меланоциттер, арқалық тамыр ганглиялары және ішек ганглиялары сияқты нерв қыртысынан алынған құрылымдардың аномалияларымен байланысты. Жүректің бұзылуы, сонымен қатар, жүректің нервтік қыртысының клеткаларының жоғалуынан туындайды, олар әдетте жүректің сыртқа ағып кетуіне және жүректің иннервациясына ықпал етеді. Сонымен қатар, гомозиготтарда аяқ-қол бұлшық еттері дамымайды, ал осьтік бұлшық еттерде әртүрлі аномалиялар байқалады. Бұл миогендік әсерлер миогендік прекурсорлардың дермомиотомда өлімінің артуымен және дермомиотомадан көшірудің төмендеуімен байланысты. PAX3 генінің түйіршіктік желісі мутациялары адам ауруы Ваарденбург синдромында кездеседі, ол төрт аутосомалық доминантты генетикалық аурудан тұрады (WS1, WS2, WS3 және WS4). Төрт субтиптің ішінде WS1 және WS3 әдетте PAX3 мутацияларына байланысты пайда болады. Төрт субтиптің де ерекшелігі - есту қабілетінің төмендеуі, көздің аномалиясы және пигментация бұзылуы. Сонымен қатар, WS1 жиі дистопия канторум деп аталатын орта жүздің өзгеруімен байланысты, ал WS3 (Клейн Ваарденбург синдромы) көбінесе жоғарғы аяқ-қолдарға әсер ететін бұлшықет-скелет ауытқуларымен ерекшеленеді. WS1 ауруының көпшілігі PAX3 гетерозиготалық мутацияларының салдарынан пайда болады, ал WS3 PAX3 және оның іргелес гендерінің ішінара немесе толық жойылуынан немесе PAX3 гетерозиготалық немесе гомозиготалық күйіндегі кішігірім мутацияларының салдарынан пайда болады. WS1 және WS3- тегі PAX3 мутацияларына қателік, мағынасыз және шплицингтік мутациялар; кішігірім енгізілулер; кішігірім немесе ірілі- кішілі deletions жатады. Бұл өзгерістер әдетте қайталанбайтын болса да, мутациялар әдетте 2-ден 6-ға дейінгі экзондарда кездеседі, 2-экзонның мутациялары ең көп таралған. Бұл экзондар жұпталған қорап пен гомеодоменді кодтағандықтан, бұл мутациялар көбінесе ДНК-ның байланысу функциясына әсер етеді.

Адамдағы қатерлі ісік мутациялары

Альвеолярлық рабдомиосаркома (АРМС) - балаларда кездесетін агрессивті жұмсақ тіндер саркомасы, әдетте қайталанатын т2 , 13 , 35 , 14 хромосомалық транслокациямен сипатталады. Бұл 2; 13 транслокация PAX3 және FOXO1 гендерінің бөліктерін үзіп, PAX3 FOXO1 синтез генін құру үшін біріктіреді, ол PAX3 FOXO1 синтез ақуызын кодтайтын PAX3 FOXO1 синтез транскриптін білдіреді. PAX3 және FOXO1 транскрипция факторларын кодтайды, ал транслокация нәтижесінде N терминалды PAX3 ДНҚ- мен C терминалды FOXO1 трансактивация доменін қамтитын синтездік транскрипция факторы пайда болады. ARMS ауруларының кішігірім бір бөлігі PAX7 - тің FOXO1- ке жиі емес қосылуымен немесе PAX3- тің басқа транскрипция факторларына, мысалы NCOA1- ге сирек қосылуымен байланысты. PAX3 бейтарап түріндегі белокпен салыстырғанда, PAX3 FOXO1 синтез белогы PAX3 нысаналық гендерін анағұрлым күшті түрде белсендіреді. Сонымен қатар, PAX3 FOXO1 MYOD1, MYOG және MYCN- мен бірге CHD4 және BRD4 сияқты хроматиндік құрылымдық белоктармен байланысып, осы мақсатты гендердің кіші топтарының маңында супер- күшейткіштердің пайда болуына ықпал етеді. Бұл дисрегуляцияланған мақсатты гендер көбейіп, клеткалардың өліміне, миогендік дифференциацияға және көші-қонға әсер ететін сигналды жолдарды өзгертіп, ісіктің пайда болуына ықпал етеді. A t(2;4)(q35;q31.1) хромосомалық транслокация PAX3 және MAML3 гендерін біріктіреді, бұл миогендік және нейродифференциациямен байланысты төмен дәрежелі ересектердегі қатерлі ісіктің бифенотиптік синоназальдық саркомасында (BSNS) кездеседі. MAML3 транскрипциялық коактиваторды кодтайды, ол Notch сигналына қатысады. PAX3 MAML3 синтезі N терминалды PAX3 ДНҚ- мен байланысу доменін C терминалды MAML3 трансактивация доменін PAX3 байлау орындары бар мақсатты гендердің басқа да күшті активаторын құру үшін қатар қояды. Белгілі болғандай, PAX3 BSNS жағдайларының кішігірім топтамасында MAML3 қатысысыз қайта ұйымдастырылады және осы түрлердің кейбіреулерінде PAX3 NCOA1 немесе PAX3 FOXO1 бірігуі бар. PAX3 FOXO1 және PAX3 NCOA1 синтездері ARMS және BSNS-те де қалыптаса алады, бірақ белсендірілген төменгі бағыттағы мақсатты гендердің үлгісінде айырмашылықтар бар, бұл клеткалық ортаның осы синтез транскрипция факторларының шығысын модуляциялауда маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. PAX3 байланысты синтез гендері бар ісіктерден басқа, PAX3 генінің жабайы түрін экспрессиялайтын бірнеше ісік санаты бар. Кейбір ісіктердегі PAX3 экспрессиясының болуы олардың PAX3 түрін әдеттегідей экспрессиялайтын даму желілерінен туындауымен түсіндірілуі мүмкін. Мысалы, PAX3 нейрон түтігі (мысалы, глиобластома), нейрон қыртысы (мысалы, меланома) және миогендік (мысалы, эмбрионалды рабдомиосаркома) тектестермен байланысты қатерлі ісіктерде экспрессияланады. Алайда, PAX3 басқа да қатерлі ісіктерде, мысалы, сүт безі қатерлі ісігі мен остеосаркома сияқты даму сызығын білдіретін PAX3 белдеуімен айқын байланысы жоқ. PAX3 экспрессиялайтын жапайы типтегі қатерлі ісіктерде PAX3 функциясы пролиферацияны, апоптозды, дифференциацияны және қозғалыс қабілетін бақылауға әсер етеді. Сондықтан PAX3 жапайы түрінің ісіктің пайда болуы мен өршуін реттеуге әсері бар, бұл оның қалыпты дамудағы рөлімен байланысты болуы мүмкін.