Кіріспе
Белдіктер тобы Арестиндер (қысқартылған Arr) - G белдікпен жұптасқан рецепторларда сигнал трандукциясын реттеу үшін маңызды ақуыздардың шағын тобы. Арестиндер алғаш рет Г-белокпен жұптастырылған рецепторлардың (GPCR) белсенділігін реттеуге арналған екі сатылы механизмнің бөлігі ретінде Hermann Kühn, Scott Hall және Ursula Wilden визуалды родопсин жүйесінде және β адренергиялық жүйеде Мартин J. Лохсе және оның әріптестері.
Arrestins (abbreviated Arr) are a small family of proteins important for regulating signal transduction at G protein coupled receptors. Arrestins were first discovered as a part of a conserved two step mechanism for regulating the activity of G protein coupled receptors (GPCRs) in the visual rhodopsin system by Hermann Kühn, Scott Hall, and Ursula Wilden and in the β adrenergic system by Martin J. Lohse and co workers.
Функция
Стимулға жауап ретінде GPCR гетеротримерлік G ақуыздарын белсендіреді. Бұл реакцияны өшіру немесе тұрақты ынталандыруға бейімделу үшін белсенді рецепторларды сезімталдандыру қажет. Десенсибилизацияның алғашқы қадамы - рецепторды G протеинді жұптасқан рецепторлы киназалар (GRK) деп аталатын серин / треонин киназаларының класы арқылы фосфорилирлеу. GRK фосфорилирлеу белсенді рецепторды арестинмен байланысуға арнайы дайындайды. Арестиннің рецепторға байлануы G протеинінің медиацияланған сигнализациясын бұзады және интернализация үшін рецепторларды мақсат етеді және сигнализацияны β- арестин сигнализациясы сияқты G протеинінен тәуелсіз жолдарға қайта бағыттайды. Субтиптер сүтқоректілер аррестиннің төрт субтипін білдіреді және әр аррестиннің әрбір субтипі бірнеше псевдонимдермен белгілі. Аррестиннің жүйелі атауы (1 4) және әр аррестиннің кіші типтері үшін ең көп қолданылатын псевдонимдер төменде қалың әріппен келтірілген: Аррестин 1 бастапқыда увейит (көздің аутоиммундық ауруы) туғызатын S антигені (SAG) ретінде анықталды, содан кейін жарықпен белсендірілген фосфорилендірілген родопсинді байлайтын 48 кДа ақуыз ретінде сипатталды, содан кейін екеуінің бірдей екендігі анық болды. Кейіннен оны визуалды арестин деп атады, бірақ басқа конус ерекше визуалды субтип клонталғанда, таяқ арестин термині қолданылды. Бұл да дұрыс емес: аррестин 1 фоторецепторлы торшалар мен шоқшаларда салыстырмалы түрде жоғары деңгейде экспресс жасайды. Арестин 2 - алғашқы визуалды емес арестин клоны. Ол алғаш рет β-аррестин деп аталды, өйткені ол кезде тазартылған екі GPCR, родопсин және β2 адренергиялық рецептор, соңғысына артықшылық көрсетті. Арестин 3. Екінші визуалды емес арестин клондалған, алдымен β-аррестин 2 деп аталды (ретроактивті түрде β-аррестиннің атауын β-аррестин 1 деп өзгертті), тіпті сол кезде визуалды емес арестиндер жүздеген түрлі GPCR-мен өзара әрекеттесетіндігі анық болғанмен, тек β2 адренергиялық рецептормен ғана емес. Көп ұзамай жүйелі атаулар, тиісінше, 2 және 3 арретин ұсынылды. Арестин 4 екі топпен клондалды және оны экспрессиялайтын фоторецептор түрінен кейін конус арестин және оның генінің орналасқан хромосомасынан кейін Х арестин деп аталды. HUGO деректер базасында оның генін arrestin 3' деп атайды. Балықтар мен басқа омыртқалы жануарларда үш аррестин ғана бар сияқты: сүтқоректілерде ең көп таралған визуалды емес субтип - 2 аррестинге тең келетін зат әлі күнге дейін клондандырылмаған. Протокордалы Ciona intestinalis (теңіз шыбығы) тек бір аррестинге ие, ол жоғары дамыған көздері бар жылжымалы личинкасында визуалды қызмет етеді және соқыр сессильді ересекте жалпы визуалды емес болады. Оның геніндегі бірнеше интрондардың сақталған орны және біздің аррестиннің субтиптері олардың барлығы осы ата-бабалар аррестинінен пайда болған дегенді білдіреді. Төменгі омыртқасыздарда, мысалы Caenorhabditis elegans дөңгелек құртта да, бір ғана аррестин бар. Бөжәктерде arr1 және arr2 бар, олар фоторецепторларда экспрессияланатындықтан, бастапқыда "көрнекі арестиндер" деп аталды, және бір визуалды емес субтип (Drosophila'дегі Kurtz) бар. Кейіннен arr1 және arr2 иіс сезгіш нейрондарында маңызды рөл атқаратыны анықталды және сезімтал деп аталды. Саңырауқұлақтарда аррестиннің pH-ны анықтаумен айналысатын алыс туыстары бар.
Mammals express four arrestin subtypes and each arrestin subtype is known by multiple aliases. The systematic arrestin name (1 4) plus the most widely used aliases for each arrestin subtype are listed in bold below:
Arrestin 1 was originally identified as the S antigen (SAG) causing uveitis (autoimmune eye disease), then independently described as a 48 kDa protein that binds light activated phosphorylated rhodopsin before it became clear that both are one and the same. It was later renamed visual arrestin, but when another cone specific visual subtype was cloned the term rod arrestin was coined. This also turned out to be a misnomer: arrestin 1 expresses at comparable very high levels in both rod and cone photoreceptor cells. Arrestin 2 was the first non visual arrestin cloned. It was first named β arrestin simply because of the two GPCRs available in purified form at the time, rhodopsin and β2 adrenergic receptor, it showed preference for the latter. Arrestin 3. The second non visual arrestin cloned was first termed β arrestin 2 (retroactively changing the name of β arrestin into β arrestin 1), even though by that time it was clear that non visual arrestins interact with hundreds of different GPCRs, not just with β2 adrenergic receptor. Systematic names, arrestin 2 and arrestin 3, respectively, were proposed soon after that. Arrestin 4 was cloned by two groups and termed cone arrestin, after photoreceptor type that expresses it, and X arrestin, after the chromosome where its gene resides. In the HUGO database its gene is called arrestin 3'. Fish and other vertebrates appear to have only three arrestins: no equivalent of arrestin 2, which is the most abundant non visual subtype in mammals, was cloned so far. The proto chordate Ciona intestinalis (sea squirt) has only one arrestin, which serves as visual in its mobile larva with highly developed eyes, and becomes generic non visual in the blind sessile adult. Conserved positions of multiple introns in its gene and those of our arrestin subtypes suggest that they all evolved from this ancestral arrestin. Lower invertebrates, such as roundworm Caenorhabditis elegans, also have only one arrestin. Insects have arr1 and arr2, originally termed “visual arrestins” because they are expressed in photoreceptors, and one non visual subtype (kurtz in Drosophila''). Later arr1 and arr2 were found to play an important role in olfactory neurons and renamed “sensory”. Fungi have distant arrestin relatives involved in pH sensing.
Тіндердің таралуы
Бір немесе бірнеше аррестиндер әр эукариоттық клеткада экспрессияланады. сүтқоректілерде 1 және 4 аррестиндер негізінен фоторецепторларға ғана тән, ал 2 және 3 аррестиндер барлық жерде кездеседі. Нейронның екі визуалды емес субтиптің де экспрессия деңгейі жоғары. Нейрондық прекурсорларда екеуі де салыстырмалы деңгейде экспрессияланады, ал жетілген нейрондарда 2 арстериннің концентрациясы 3 арстениннен 10 - 20 есе жоғары болады.
Механизм
Арестиндер G- протеиндермен GPCR- ні екі жолмен біріктіруді тежейді. Біріншіден, аррестин рецептордың цитоплазмалық бетінде байлануы Гетеротримерлік G белоктың байлану орнын бұғаттап, оның белсендірілуін (денсенсибилизация) болдырмайды. Екінші, аррестин рецепторды интернализация механизмі элементтерімен, клатринмен және клатрин адапторы AP2 -мен байланыстырады, бұл рецепторды интернализациялауды қабықпен қапталған шұңқырлар арқылы және кейіннен эндосомалар деп аталатын ішкі бөліктерге тасымалдауды қолдайды. Кейіннен рецепторды ыдырау бөлімдеріне (лизосомаларға) бағыттауға немесе оны қайта плазмалық мембранаға қайта өңдеуге болады, онда ол қайтадан сигнал бере алады. Арестин рецепторлары арасындағы өзара әрекеттесудің күштілігі бұл таңдауда рөл атқарады: тығыз кешендер рецепторлардың бұзылуы ықтималдығын арттырады (В класы), ал өткінші кешендер қайта өңдеуді (А класы) қолдайды, бірақ бұл ереже абсолютті емес. Бұл соңғы зерттеулер GPCR- нің Gαi:β-аррестин сигналды кешендерінің пайда болуына себеп болатын каноникалық G-белоктың белсендірілуі мен β-аррестиннің сезімталдандыруынан ерекшеленетін сигналды беру механизмін енгізеді.
Құрылымы
Арестиндер - ұзын молекулалар, онда бірнеше молекулааралық өзара әрекеттесулер екі доменнің салыстырмалы бағытын ұстайды. Стимулданбаған жасушалық арестиндер цитоплазмада базальдық активті конформациясында орналасады. Белсенді фосфорилендірілген GPCR- лар арстейнді плазмалық мембранаға тартады. Рецептормен байланысу екі аррестин доменінің қозғалысын және клатрин мен АП2 байланысу орындарын қамтитын C- терминал құйрығының босатылуын қамтитын жаһандық конформациялық өзгерісті тудырады. Рецепторларға байланған аррестиннің осы жерлеріне қол жетімділіктің артериялық аррестин рецептор кешенін қапталған шұңқырға бағыттауы. Арестиндер сонымен қатар микротубульдерді (клеткалық "скелеттің" бөлігі) байлайды, онда олар еркін және рецептормен байланысты формалардан өзгеше тағы бір конформацияны қабылдайды. Микротубульдік аррестиндер цитоскелетке белгілі бір белоктарды тартады, бұл олардың белсенділігіне әсер етеді және / немесе оларды микротубульдік белдіктерге қайта бағыттайды. Жасуша ядросы мен цитоплазма арасындағы қатынасты тоқтатады. Олардың ядролық функциялары толық түсініксіз, бірақ сүтқоректілердің барлық төрт аррестин субтиптері ядродан олардың кейбір серіктестерін, мысалы, белок киназасы JNK3 немесе ubiquitin лигазасы Mdm2 алып тастайтыны көрсетілді. Арестиндер белгілі бір гендердің транскрипциясын күшейту арқылы ген экспрессиясын да өзгертеді.