Введение
Белки млекопитающих, обнаруженные в Homo sapiens Активатор рецептора ядерного фактора κ B (RANK), также известный как рецептор TRANCE или TNFRSF11A, является членом молекулярного подсемейства рецепторов фактора некроза опухолей (TNFR). RANK является рецептором лиганда RANK (RANKL) и частью сигнального пути RANK/RANKL/OPG, который регулирует дифференциацию и активацию остеокластов. Он связан с ремоделированием и восстановлением костей, функцией иммунных клеток, развитием лимфатических узлов, термической регуляцией и развитием молочных желез. Остеопротегерин (OPG) является рецептором-приманкой для RANKL и регулирует стимуляцию сигнального пути RANK, конкурируя за RANKL. Цитоплазматический домен RANK связывает TRAFs 1, 2, 3, 5 и 6, которые передают сигналы в низовые цели, такие как NF κB и JNK. РАНК конститутивно выражен в скелетных мышцах, тимусе, печени, толстой кишке, тонком кишечнике, надпочечнике, остеокласте, эпителиальных клетках молочной железы, простате, сосудистых клетках и поджелудочной железе. Чаще всего активация NF κB опосредована RANKL, но только чрезмерная экспрессия RANK достаточно для активации пути NF κB. RANKL (активатор рецепторов для лиганда ядерного фактора κ B) обнаруживается на поверхности стромальных клеток, остеобластов и Т-клеток. Мутации, влияющие на RANK, были связаны с детским злокачественным остеопетрозом у людей, мышей и кошек.
Receptor activator of nuclear factor κ B (RANK), also known as TRANCE receptor or TNFRSF11A, is a member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) molecular sub family. RANK is the receptor for RANK Ligand (RANKL) and part of the RANK/RANKL/OPG signaling pathway that regulates osteoclast differentiation and activation. It is associated with bone remodeling and repair, immune cell function, lymph node development, thermal regulation, and mammary gland development. Osteoprotegerin (OPG) is a decoy receptor for RANKL, and regulates the stimulation of the RANK signaling pathway by competing for RANKL. The cytoplasmic domain of RANK binds TRAFs 1, 2, 3, 5, and 6 which transmit signals to downstream targets such as NF κB and JNK. RANK is constitutively expressed in skeletal muscle, thymus, liver, colon, small intestine, adrenal gland, osteoclast, mammary gland epithelial cells, prostate, vascular cell, and pancreas. Most commonly, activation of NF κB is mediated by RANKL, but over expression of RANK alone is sufficient to activate the NF κB pathway. RANKL (receptor activator for nuclear factor κ B ligand) is found on the surface of stromal cells, osteoblasts, and T cells. Mutations affecting RANK have been associated with infantile malignant osteopetrosis in humans, mice and cats.
Структура
RANK представляет собой 616 аминокислотный трансмембранный белок I типа. Его внеклеточный домен состоит из 184 аминокислот, его трансмембранный домен имеет 21 аминокислоту, а его цитоплазматический домен состоит из 383 аминокислот. Как и другие члены семейства TNFR, он имеет четыре внеклеточных псевдоповторяющихся домена (CRD), богатых цистеином. Он имеет 40% идентичности аминокислоты с CD40. RANK кодируется на человеческой хромосоме 18q22.1. Он показывает 85% гомологичности между мышиными и человеческими гомологами. Связывание RANKL с RANK тримеризирует рецептор и активирует сигнальный путь. Комплекс RANK RANKL образует гетерогексамерический комплекс. Только два из четырех РАНК-ЦРД находятся в прямом контакте с РАНКЛ. Большинство остатков комплекса являются гидрофильными. В отличие от других членов TNFSF, каждое поверхностное взаимодействие в RANK RANKL является непрерывным. RANKL связывается с RANK, который затем связывается с TRAF6. TRAF6 стимулирует активацию с jun N терминальной киназы (JNK) и ядерного фактора каппа b (NF κB), которые вызывают дифференциацию и активацию остеокластов. Эта система сбалансирована относительной экспрессией OPG к RANKL, которые сильно регулируются многими факторами, включая гормоны, иммунные сигналы и факторы роста. Перевыражение RANKL может вызвать перепроизводство и активацию остеокластов, которые разрушают кость. Баланс между RANKL и OPG является целевой терапией во многих заболеваниях, включая остеопороз, связанный с дефицитом эстрогена, ревматоидный артрит, болезнь Педжета, пародонтальную болезнь, опухоли костей и злокачественные новообразования.
Терморегуляция
Также было показано, что РАНК играет ключевую роль в сигнализации терморегуляции у женщин, которая, по-видимому, регулируется половыми гормонами яичников. РАНК экспрессируется в ключевых областях мозга, связанных с терморегуляцией. Инеактивация RANK в этих областях приводит к потере температурной реакции на повышенные уровни RANKL. Также было показано, что он является критическим медиатором реакции лихорадки на липополисахариды, вызванные лихорадкой, и провоспалительных цитокинов IL 1B и TNFα. Эта ключевая роль системы RANK RANKL может связывать остеопороз и приливы, которые рассматриваются как симптомы гормональных изменений у женщин после менопаузы.
Развитие молочной железы
RANK конститутивно экспрессируется в эпителиальной ткани молочной железы. Кальций, передаваемый от матери к плоду и новорожденному, обеспечивается деградацией женской кости за счет повышенной остеокластической активности, которая регулируется осью RANK/RANKL. RANKL также работает через RANK, чтобы обеспечить сигналы пролиферации и выживания для продвижения заключительных стадий развития молочных желез в лактации. Дисфункциональные РАНК или РАНКЛ вызывают остановку дифференциации и расширения альвеолярных связок в зрелые лобуло-альвеолярные молочные структуры, что приводит к прекращению производства молока.
Рак
Сообщалось, что RANK и RANKL экспрессируются в некоторых клеточных линиях рака молочной железы и рака простаты. Экспрессия RANKL в инфильтрирующих Т-клетках внутри карциномы молочной железы активирует экспрессию RANK в новообразовательных эпителиальных клетках молочной железы, которые стимулируют метастазирование. Экспрессия RANKL в этих клетках и экспрессия RANK в клетках кости может быть биологическим представлением идеи Семена и почвы Педже. Сродство RANK к RANKL может быть причиной того, что эти раковые заболевания имеют тенденцию к метастазированию в кости. После того, как опухоль засевается в кости, опухолевые клетки стимулируют резорбцию кости, выделяя такие факторы, как RANKL, или побуждая окружающую строму экспрессировать факторы роста. Эти факторы роста затем повышают выработку RANKL, что приводит к остеокластогенезу и разрушению кости. Уничтожение кости высвобождает больше факторов роста и RANKL, которые вызывают больше остеокластогенеза, вызывая порочный круг разрушения кости, который наблюдается в метастатических опухолях кости.