Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
MAFA (антиген, связанный с функцией тучных клеток) — это мембранный гликопротеин II типа, впервые идентифицированный на поверхности тучных клеток слизистой оболочки крысы линии RBL 2H3. В последнее время гомологи MAFA были обнаружены у человека и мыши, которые также (или только) экспрессируются NK- и T-клетками. MAFA тесно связана с Fcɛ-рецепторами типа 1 не только в тучных клетках слизистых оболочек человека и мыши, но и в серозных тучных клетках тех же организмов. Она способна функционировать как канал для ионов кальция, а также взаимодействовать с другими рецепторами, ингибируя определенные клеточные процессы. Ее функция основана на ее специализированной структуре, содержащей множество специализированных мотивов и последовательностей, обеспечивающих ее функциональность.
MAFA (Mast cell function associated antigen) is a type II membrane glycoprotein, first identified on the surface of rat mucosal type mast cells of the RBL 2H3 line. More recently, human and mouse homologues of MAFA have been discovered yet also (or only) expressed by NK and T cells. MAFA is closely linked with the type 1 Fcɛ receptors in not only mucosal mast cells of humans and mice but also in the serosal mast cells of these same organisms. It has the ability to function as both a channel for calcium ions along with interact with other receptors to inhibit certain cell processes. It function is based on its specialized structure, which contains many specialized motifs and sequences that allow its functions to take place.
Экспериментальное открытие
MAFA был первоначально обнаружен Энрике Ортегой и Израилем Пехтом в 1988 году при изучении рецепторов Fcɛ типа 1 (FcɛRI) и неизвестных каналов Ca2+, обеспечивающих работу этих рецепторов в клеточной мембране. Ортега и Пехт провели эксперименты, используя серию моноклональных антител на линии RBL 2H3 крысиных мастоцитов. В ходе экспериментов и поисков специфического антитела, способного вызвать ответ, было показано, что моноклональное антитело G63 вызывает ответ, ингибируя клеточную секрецию, связанную с рецепторами FcɛRI в этих крысиных слизистых мастоцитах. Антитело G63 связывалось со специфическим мембранным рецепторным белком, что приводило к ингибированию. В частности, ингибирование происходило за счет перекрестной связи антитела G63 и гликопротеина, в результате чего останавливались процессы образования медиаторов воспаления, поступления Ca2+ в клетку и гидролиза фосфатидилинозитов. Это вызывало биохимическое ингибирование нормального ответа FcɛRI. Затем идентифицированный рецепторный белок был выделен и изучен, и было обнаружено, что при перекрестной связи белок претерпевал конформационные изменения, которые локализовали рецепторы FcɛRI. На основании этих результатов и Ортега, и Пехт назвали этот вновь открытый белок антигеном, связанным с функцией мастоцитов, или, сокращенно, MAFA.
MAFA was initially discovered by Enrique Ortega and Israel Pecht in 1988 while studying the type 1 Fcɛ receptors (FcɛRI) and the unknown Ca2+ channels that allowed these receptors to work in the cellular membrane. Ortega and Pecht experimented through using a series of monoclonal antibodies on the RBL 2H3 line of rat mast cells. While experimenting and trying to find a specific antibody that would raise a response, the G63 monoclonal antibody was shown to raise a response by inhibiting the cellular secretions linked to the FcɛRI receptors in these rat mucosal mast cells. The G63 antibody attached to a specific membrane receptor protein that caused the inhibition process to occur. Specifically, the inhibition occurred by the G63 antibody and glycoprotein cross linking so that the processes of inflammation mediator formation, Ca2+ intake into the cell, and the hydrolysis of phosphatidylinositides were all stopped. This caused biochemical inhibition of the normal FcɛRI response. The identified receptor protein was then isolated and studied where it was found that when cross linked, the protein actually had a conformational change that localized the FcɛRI receptors. Based on these results, both Ortega and Pecht named this newly discovered protein Mast cell function associated antigen or MAFA for short.
Регион CRD
С-концевой участок MAFA содержит 114 аминокислот и включает в себя отчетливый регион, называемый доменом распознавания углеводов, или CRD. Этот регион, как следует из названия, является местом, где распознаются и связываются с белком различные углеводы и сигнальные молекулы. CRD присутствует во многих других гликопротеинах, встречающихся у более высокоорганизованных эукариот. CRD характеризуется консервативной последовательностью из 15 аминокислот, включающей: два остатка глицина, два остатка лейцина, пять остатков триптофана и шесть остатков цистеина. Эти остатки способствуют формированию различных мотивов посредством своих взаимодействий, включая мотивы WIGL и CYYF. Все аминокислоты в этой последовательности являются полярными и рассматриваются как часть иммунорецепторного тирозинового ингибирующего мотива (ITIM). Этот ITIM позволяет рассматривать MAFA не только как гликопротеин II типа, но и классифицировать его как ингибирующий рецептор.
The C terminus of MAFA contains 114 amino acids and has a distinct region called the carbohydrate recognition domain, or CRD for short. This region, as implied in the name, is where various carbohydrates and signaling molecules are recognized and attach to the protein. This CRD is present in many other glycoproteins present in higher level eukaryotes. The CRD is distinguished by a conserved 15 amino acid sequence that includes the following number of amino acids: two glycine residues, two leucine residues, five tryptophan residues, and six cysteine residues. These residues help to form various motifs through their interactions including both WIGL and CYYF motifs. All of the amino acids in this sequence are polar in nature and are considered to be a part of the Immunoreceptor Tyrosine based Inhibitory Motif (ITM). This ITIM allows the MAFA receptor protein to not only be considered a type II glycoprotein, but is also classified as an inhibitory receptor.
Альтернативное сплайсирование
После того, как код был транскрибирован в мРНК, было обнаружено, что цепь MAFA также подвергается альтернативному сплайсингу, что позволило транслировать различные формы белка MAFA и обусловило многие из ранее обсуждавшихся вариаций. Одна из форм этого сплайсинга удаляет трансмембранный домен белка MAFA, в результате чего образуется растворимая версия, уникальная для этого белка, и это позволило ученым применить принцип альтернативного сплайсинга к другим трансмембранным белкам тучных клеток. После трансляции белок поступает по соответствующим клеточным путям из ЭР в аппарат Гольджи и, в конечном итоге, в клеточную мембрану, где он интегрируется и начинает выполнять свои функции.
After the code was transcribed into mRNA, the MAFA strand was also found to undergo alternative splicing which has allowed various forms of the MAFA protein to be translated and lead to many of the variations previously discussed. One form of this code deletes the transmembrane portion of the MAFA protein and causes a soluble version to be made, being unique to this protein and has allowed scientists to apply this alternative splicing idea to other Mast cell transmembrane proteins as well. Once translated, the protein enters the proper cellular pathways from the ER to the Golgi and eventually the cellular membrane, where it is integrated and begins its functionality.
Функциональность канала
Как обнаружили Ортега и Пехт, одна из основных функций MAFA заключается в работе как Ca2+ канала, что было продемонстрировано в их эксперименте, где ингибирование Ca2+ наблюдалось при связывании антитела G63 с рецепторной областью MAFA. Кроме того, поскольку MAFA является гликопротеином II типа и способен изменять свою конформацию, позволяя различным количествам кальция проникать в клетку, он также выполняет функцию рецепторной молекулы и может ингибировать различные процессы в тучных клетках. В частности, это ингибирование частично обусловлено мотивом SIYSTL, расположенным на C-конце белка во внеклеточном матриксе. Этот мотив богат остатками тирозина, некоторые из которых фосфорилированы. Фосфорилирование этих остатков играет ключевую роль в способности MAFA ингибировать различные биохимические процессы.
As discovered by Ortega and Pecht, one of the main functions of MAFA is to function as a Ca2+ channel as seen in their experiment with inhibition of Ca2+ when the G63 antibody was bound to the MAFA receptor region. Additionally, as seen by the fact that it is a type II membrane glycoprotein and by its ability to change conformation to allow varying amount of calcium to enter the cell, MAFA also functions as a receptor molecule and can be inhibit various processes in the mast cells. Specifically, this inhibition is in part due to the SIYSTL motif at the C terminus of the protein, which is in the extracellular matrix. This motif is dense with Tyrosine residues, some of which are phosphorylated. The phosphorylation on these residues play the primary role in allowing MAFA to inhibit different biochemical processes.
Фредерик
Белок MAFA также значительно взаимодействует с рецепторами FcɛRI посредством образования агрегатов и липидных плотов в клеточной мембране. Образуя эти агрегатные структуры, конформация MAFA изменяется таким образом, что он может полностью взаимодействовать с рецепторами FcɛRI и, следовательно, не способен связываться с моноклональными антителами G63 и подавляет диффузию через мембрану. Наряду с ингибированием функции MAFA, также ингибируется и рецептор FcɛRI, что означает, что даже при связывании стимула с его рецептором, FcɛRI не вызывает гидролиз фосфатидилинозитов, как это происходит в норме. Таким образом, формируя эти крупные кластеры, подавляются функции как MAFA, так и рецепторов FcɛRI, что может привести к дальнейшему ингибированию процессов клеточной сигнализации внутри клетки. Даже когда MAFA не стимулируется к активному взаимодействию с FcɛRI, в мембране тучных клеток существуют естественные взаимодействия между этими двумя рецепторами, которые приводят к обнаружению небольшого количества комплексов MAFA-FcɛRI без существенного изменения их функций. Конкретный механизм, посредством которого MAFA и FcɛRI взаимодействуют и агрегируют, еще предстоит установить.
MAFA protein also interact greatly with FcɛRI receptors through the formation of aggregates and lipid rafts within the cellular membrane. By forming these aggregate structures, the conformation of MAFA is changed so that it can fully interact with the FcɛRI receptors and therefore cannot bind with the G63 monoclonal antibodies and is inhibited from allowing diffusion across its membrane. Along with inhibition of MAFA function, the FcɛRI receptor is also inhibited, meaning that even if a stimulus was bound to its receptor, the FcɛRI would not cause the hydrolysis of phosphatidylinositides as it normally does. Therefore, by forming these large clusters, both the function of MAFA and FcɛRI receptors are inhibited and can lead to further inhibitions of cell signaling processes within the cell. Even when the MAFA is not induced to interact heavily with FcɛRI, the mast cell membrane has natural interactions between these two receptors that cause small amounts of MAFA FcɛRI complexes to be found without large changes to either of their functions. The specific mechanism by which the MAFA and FcɛRI interact and aggregate is still yet to be discovered.
Клеточный цикл
Наряду с взаимодействием с другими белками, MAFA может образовывать агрегаты, состоящие только из него самого, которые индуцируются либо моноклональным антителом G63, участвовавшим в его открытии, либо фрагментами антитела F(ab')2, связывающимися с его внеклеточным комплексом. Было обнаружено, что образование этих групп MAFA вызывает ингибирование процессов клеточного цикла и препятствует митозу или репликации ДНК. В частности, это образование приводит к увеличению тирозинофосфорилирования различных циклинов и белков, участвующих в клеточном цикле. Основными двумя белками, подвергающимися фосфорилированию, являются p62DOK и инозитолфосфатаза SHIP, что вызывает дальнейшие изменения в процессах, в которых эти белки участвуют. В случае p62DOK, фосфорилирование приводит к увеличению его связывания с RasGAP, который ингибирует функцию белка Ras, стимулируя GTP-азу и связывание GDP, что подавляет функциональность Ras. Ингибирование Ras, в свою очередь, останавливает дальнейшее усиление транскрипции ДНК, включая некоторые белки клеточного цикла. Что касается инозитолфосфатазы SHIP, фосфорилирование вызвало увеличение связывания с Shc, который обычно связан с Sos1 во время клеточного цикла. Sos1 и SHIP конкурируют за связывание с Shc, и повышенное сродство SHIP к Shc во время фосфорилирования значительно снижает связывание Sos1. Эта взаимосвязь позволяет предположить, что снижение связывания Sos1 также связано с остановкой клеточного цикла, хотя механизм этого ингибирования пока не установлен.
Along with interacting with other proteins, MAFA can form aggregates consisting only of itself, which are induced by either the monoclonal antibody G63, which was involved in its discovery, or by parts of the F(ab')2 antibody binding to its extracellular complex. By forming these MAFA groups, it was found to cause inhibition of cell cycle processes and prevent mitosis or DNA Replication from occurring. Specifically, this formation causes an increase in the tyrosine phosphorylation of various cyclins and proteins involved in the cell cycle. The main two proteins that are phosphorylated are p62DOK and inositol phosphatase SHIP and this causes further change of downstream processes that these proteins are involved in. For p62DOK, the phosphorylation process causes it to have increased binding to RasGAP, which functions to inhibit the Ras protein function by taking causing GTPase activity to take place and GDP to be bound, which inhibits Ras functionality. By having inhibition of Ras, further downstream promotion of DNA transcription is also halted, which includes some cell cycle proteins. For inositol phosphatase SHIP, the phosphorylation caused an increased amount of binding to Shc, which is normally found to be bound to Sos1 during cell cycling. Sos1 and SHIP both bind to Shc competitively and by having an increased affinity for Shc during phosphorylation, Sos1 binding decreases greatly. This relationship suggests that decreased Sos1 binding is also associated with halting the cell cycle, although the mechanism by which this inhibition occurs has not been discovered.
Альтернативные формы
MAFA также может существовать в нескольких формах в результате альтернативного сплайсинга, и одна из этих форм представляет собой растворимую версию белка, в которой его трансмембранный домен не был транслирован и модифицирован. Эта форма MAFA способна диффундировать из клеточной мембраны во внеклеточный матрикс, не подвергаясь деградации или расщеплению лизосомами, что указывает на то, что она выполняет определенную функцию в клетках человека. Степень гликозилирования и конкретная функция этих белков пока не установлены, однако предполагается, что они играют важную роль в поддержании уровня кальция и ограничении образования медиаторов воспаления в мастоцитах. О данных альтернативных формах предстоит узнать многое.
MAFA can also exist in multiple forms due to alternative splicing and one of these forms in a soluble version of the protein where its transmembrane portion was not translated and modified. This form of MAFA can diffuse out of the cellular membrane and into the extracellular matrix without being degraded or broken down by lysosomes, meaning that it does serve a function within human cells. The degree of glycosylation along with the specific function of these proteins is still yet to be discovered, but it is hypothesized that they play an important role in helping maintain calcium levels along with limiting the formation of inflammation mediators within these mast cells. Much about these alternative forms is yet to be discovered.