Введение
Кодирующий белок ген у человека Парный коробковый белок Pax 6, также известный как белок аниридии II типа (AN2) или окулоромбин, является белком, который у людей кодируется геном PAX6.
Paired box protein Pax 6, also known as aniridia type II protein (AN2) or oculorhombin, is a protein that in humans is encoded by the PAX6 gene.
Функция
PAX6 является членом семейства генов Pax, который отвечает за генетическую информацию, которая кодирует белок Pax 6. Он действует как "главный контроль" ген для развития глаз и других органов чувств, некоторых нервных и эпидермальных тканей, а также других гомологичных структур, обычно полученных из эктодермальных тканей. Однако было признано, что набор генов необходим для развития глаз, и поэтому термин "ген главного контроля" может быть неточным. Pax 6 выражается как фактор транскрипции, когда нейронная эктодерма получает комбинацию слабых Sonic hedgehog (SHH) и сильных градиентов передачи сигналов TGF Beta. Экспрессия сначала наблюдается в переднем мозге, задней части мозга, эктодерме головы и спинном мозге, а затем в среднем мозге. Этот фактор транскрипции наиболее известен своим использованием в межвидовой индуцированной экспрессии внематочных глаз и имеет медицинское значение, поскольку гетерозиготные мутанты вызывают широкий спектр глазных дефектов, таких как аниридия у людей. Высокопроизводительные исследования выявили много новых целевых генов факторов транскрипции Pax6 во время развития линзы. К ним относятся транскрипционный активатор BCL9, недавно идентифицированный вместе с Pygo2, как эффекторы нижнего направления функций Pax6.
Распределение видов
Функция белка PAX6 высоко консервативна для всех видов. Например, мышиный PAX6 может вызвать развитие глаз у Drosophila melanogaster. Кроме того, у мыши и человека PAX6 идентичные последовательности аминокислот. Геномная организация локаса PAX6 варьируется в зависимости от вида, включая количество и распределение экзонов, цис-регуляторных элементов и начальных мест транскрипции, хотя большинство элементов в кладе позвоночных действительно выстраиваются друг с другом. Первая работа по геномной организации была проведена на перепелице, но картина локуса мыши является наиболее полной на сегодняшний день. Он состоит из 3 подтвержденных промоторов (P0, P1, Pα), 16 экзонов и по меньшей мере 6 усилителей. 16 подтвержденных экзонов пронумерованы от 0 до 13 с добавлением экзона α, расположенного между экзонами 4 и 5, и альтернативно сплайсированного экзона 5a. Каждый промотор связан со своим собственным проксимальным экзоном (экзон 0 для P0, экзон 1 для P1), в результате чего транскрипты альтернативно сплайсируются в 5'-унной транслированной области. По общепринятым правилам, экзоны для ортологов других видов называются относительно нумерации человека/мышки, если организация достаточно хорошо сохранена. Игрушка положительно регулирует выражение глаз.
Изоформы
Локус PAX6 позвоночных кодирует по меньшей мере три различные изоформы белка, это канонические PAX6, PAX6 (((5a) и PAX6 (((ΔPD). Канонический белок PAX6 содержит N-терминальный парный домен, соединенный с линкерной областью с парным типом гомеодомена, и богатый пролином / серином / треонином (P / S / T) C-терминальный домен. Парный домен и парный тип гомеодомена имеют связывающую активность ДНК, в то время как богатый домен P/S/T обладает трансактивационной функцией. PAX6 ((5a) является продуктом альтернативно сплайсированного экзона 5a, в результате чего в парной домене вводится 14 остатков, что изменяет специфичность этой активности связывания ДНК. Нуклеотидная последовательность, соответствующая линкерной области, кодирует набор из трех альтернативных кодонов старта трансляции, из которых происходит третья изоформа PAX6. Эти три продукта генов, известные как PAX6 ((ΔPD) или непарные изоформы, не имеют парного домена. Непарные белки имеют молекулярные веса 43, 33 или 32 кДа, в зависимости от конкретного используемого стартового кодона. Функция трансактивации PAX6 приписывается домену с переменной длиной C-терминала P/S/T, которая простирается до 153 остатков в белках человека и мыши.
Клиническое значение
Эксперименты на мышах показали, что дефицит Pax 6 приводит к уменьшению размера мозга, аномалии структуры мозга, приводящей к аутизму, отсутствию формирования радужной оболочки или тонкой роговицы. Нокаут эксперименты произвели бесглазые фенотипы, укрепляющие признаки роли гена в развитии глаз.
Мутации
Во время эмбриологического развития ген PAX6, обнаруженный на хромосоме 2 у мышей, может быть выражен в нескольких ранних структурах, таких как спинной мозг, задний мозг, передний мозг и глаза. Мутации гена PAX6 у млекопитающих могут оказывать существенное влияние на фенотип организма. Это можно наблюдать у мышей, которые содержат гомозиготные мутации 422-аминокислотного длиннотранскрипционного фактора, кодируемого PAX6, у которых не развиваются глаза или носовые полости, называемые "маленькими глазами" (PAX10sey/sey). Делеция PAX6 вызывает те же аномальные фенотипы, что указывает на то, что мутации вызывают потерю функциональности белка. PAX6 имеет важное значение в формировании сетчатки, линзы и роговицы из-за его роли в раннем определении клеток при формировании предшественников этих структур, таких как оптический пузырь и поверхностная эктодерма. Мыши, не имеющие функционального pax6, начинают фенотипически отличаться от нормальных эмбрионов мыши примерно на 9-10-й день беременности. Полное разъяснение точных механизмов и молекулярных компонентов, с помощью которых ген PAX6 влияет на развитие глаз, носа и центральной нервной системы, все еще исследуется. Однако изучение PAX6 принесло больше понимания развития и генетической сложности этих систем тела млекопитающих.