Кавеолины: семейство интегральных мембранных белков.
Caveolin
Кавеолины: семейство мембранных белков, ключевые компоненты кавеол. Участвуют в эндоцитозе, сигнализации клеток и формировании мембран. CAV1, CAV2, CAV3.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Семейство интегральных мембранных белков
Family of integral membrane proteins
В молекулярной биологии, кавеолины – это семейство интегральных мембранных белков, являющихся основными компонентами мембран кавеол и участвующих в эндоцитозе, не зависящем от рецепторов. Кавеолины могут выступать в роли каркасных белков внутри мембран кавеол, обеспечивая компартментализацию и концентрацию сигнальных молекул. Они также индуцируют положительное (внутреннее) искривление мембраны посредством олигомеризации и вставки в виде шпильки. Различные классы сигнальных молекул, включая субъединицы G-белка, рецепторные и нерецепторные тирозинкиназы, эндотелиальную синтазу оксида азота (eNOS) и малые GTPазы, связываются с Cav 1 через его «каркасный домен кавеолина». Семейство генов кавеолинов включает три члена у позвоночных: CAV1, CAV2 и CAV3, кодирующие белки кавеолин 1, кавеолин 2 и кавеолин 3 соответственно. Все три члена являются мембранными белками со схожей структурой. Кавеолин формирует олигомеры и ассоциируется с холестерином и сфинголипидами в определенных участках клеточной мембраны, что приводит к образованию кавеол.
In molecular biology, caveolins are a family of integral membrane proteins that are the principal components of caveolae membranes and involved in receptor independent endocytosis. Caveolins may act as scaffolding proteins within caveolar membranes by compartmentalizing and concentrating signaling molecules. They also induce positive (inward) membrane curvature by way of oligomerization, and hairpin insertion. Various classes of signaling molecules, including G protein subunits, receptor and non receptor tyrosine kinases, endothelial nitric oxide synthase (eNOS), and small GTPases, bind Cav 1 through its 'caveolin scaffolding domain'. The caveolin gene family has three members in vertebrates: CAV1, CAV2, and CAV3, coding for the proteins caveolin 1, caveolin 2, and caveolin 3, respectively. All three members are membrane proteins with similar structure. Caveolin forms oligomers and associates with cholesterol and sphingolipids in certain areas of the cell membrane, leading to the formation of caveolae.
Структура и выражение
Кавеолины схожи по структуре. Все они формируют шпилечные петли, которые внедряются в клеточную мембрану. Как C-конец, так и N-конец обращены к цитоплазматической стороне мембраны. Существуют две изоформы кавеолина 1: кавеолин 1α и кавеолин 1β, у последнего отсутствует часть N-конца. Кавеолины обнаруживаются в большинстве адгезирующих клеток млекопитающих. Кавеолин 1 наиболее интенсивно экспрессируется в эндотелиальной, фиброзной и жировой тканях. Паттерн экспрессии кавеолина 2 аналогичен паттерну экспрессии кавеолина 1; он, по-видимому, коэкспрессируется с кавеолином 1. Экспрессия кавеолина 3 ограничена полосатой и гладкой мускулатурой.
The caveolins are similar in structure. They all form hairpin loops that are inserted into the cell membrane. Both the C terminus and the N terminus face the cytoplasmic side of the membrane. There are two isoforms of caveolin 1: caveolin 1α and caveolin 1β, the latter lacking a part of the N terminus. Caveolins are found in the majority of adherent, mammalian cells. Caveolin 1 is most prominently expressed in endothelial, fibrous, and adipose tissue. The expression pattern of caveolin 2 is similar to that of caveolin 1; it seems to be co expressed with caveolin 1. The expression of caveolin 3 is restricted to striated and smooth muscle.
Функция
Функции кавеолинов все еще интенсивно изучаются. Они наиболее известны своей ролью в формировании 50-нанометровых инвагинаций плазматической мембраны, называемых кавеолами. Олигомеры кавеолина формируют оболочку этих доменов. Клетки, лишенные кавеолинов, также лишены кавеол. Этим доменам приписывают множество функций, от эндоцитоза и транситоза до передачи сигналов. Также было показано, что кавеолин 1 играет роль в сигнализации через интегрины. Тирозин-фосфорилированная форма кавеолина 1 ко-локализует с фокальными адгезиями, что указывает на роль кавеолина 1 в миграции. Действительно, подавление экспрессии кавеолина 1 приводит к снижению эффективности миграции in vitro. Генетически модифицированные мыши, у которых отсутствуют кавеолин 1 и кавеолин 2, жизнеспособны и способны к размножению, что свидетельствует о неважности кавеолинов и кавеол для эмбрионального развития или репродукции этих животных. Однако у нокаутных животных развиваются аномальные, гипертрофированные легкие и кардиомиопатия, что приводит к сокращению продолжительности жизни. Мыши, лишенные кавеолинов, также страдают от нарушения ангиогенного ответа и аномальной реакции на вазоконстрикторные стимулы. У рыбы данио рерио отсутствие кавеолинов приводит к эмбриональной летальности, что позволяет предположить, что у более высокоразвитых позвоночных (как, например, у мышей) развилась компенсация или избыточность функций кавеолинов.
The functions of caveolins are still under intensive investigation. They are best known for their role in the formation of 50 nanometer size invaginations of the plasma membrane, called caveolae. Oligomers of caveolin form the coat of these domains. Cells that lack caveolins also lack caveolae. Many functions are ascribed to these domains, ranging from endocytosis and transcytosis to signal transduction. Caveolin 1 has also been shown to play a role in the integrin signaling. The tyrosine phosphorylated form of caveolin 1 colocalizes with focal adhesions, suggesting a role for caveolin 1 in migration. Indeed, downregulation of caveolin 1 leads to less efficient migration in vitro. Genetically engineered mice that lack caveolin 1 and caveolin 2 are viable and fertile, showing that neither the caveolins nor the caveolae are essential in embryonic development or reproduction of these animals. However, knock out animals do develop abnormal, hypertrophic lungs, and cardiac myopathy, leading to a reduction in lifespan. Mice lacking caveolins also suffer from impaired angiogenic responses as well as abnormal responses to vasoconstrictive stimuli. In zebrafish, lack of caveolins leads to embryonic lethality, suggesting that higher vertebrates (as exemplified by mice) have developed compensation or redundancy for the functions of caveolins.
Рак
Кавеолины играют парадоксальную роль в развитии этого заболевания. Они вовлечены как в супрессию опухолей, так и в онкогенез. Высокая экспрессия кавеолинов приводит к ингибированию путей, связанных с раком, таких как пути передачи сигналов факторов роста. Однако, было показано, что некоторые раковые клетки, экспрессирующие кавеолины, обладают большей агрессивностью и метастатичностью благодаря способности к росту вне клеточного матрикса.
Caveolins have a paradoxical role in the development of this disease. They have been implicated in both tumor suppression and oncogenesis. High expression of caveolins leads to inhibition of cancer related pathways, such as growth factor signaling pathways. However, certain cancer cells that express caveolins have been shown to be more aggressive and metastatic, because of a potential for anchorage independent growth.
Сердечно-сосудистые заболевания
Считается, что кавеолины играют важную роль в развитии атеросклероза. Кроме того, кавеолин 3 ассоциирован с синдромом удлиненного интервала QT.
Caveolins are thought to play an important role during the development of atherosclerosis. Furthermore, caveolin 3 has been associated with long QT syndrome.
Мышечная дистрофия
Кавеолин 3 был вовлечен в развитие определенных типов мышечной дистрофии (мышечной дистрофии пояса конечностей).
Caveolin 3 has been implicated in the development of certain types of muscular dystrophy (limb girdle muscular dystrophy).