Введение

Белокодовый ген вида Homo sapiens Agouti сигнальный белок - белок, который у людей кодируется геном ASIP. Он отвечает за распределение пигмента меланина у млекопитающих. Agouti взаимодействует с рецептором меланокортина 1, чтобы определить, вырабатывает ли меланоцит (пигментная клетка) феомеланин (красный или желтый пигмент) или эумеланин (коричневый или черный пигмент). Это взаимодействие отвечает за создание различных светлых и темных полос в волосах животных, таких как агути, в честь которых назван ген. У других видов, таких как лошади, сигнализация агути отвечает за определение того, какие части тела будут красными или черными. Мыши с диким типом агути будут серо-коричневыми, с каждым волосом частично желтым и частично черным. Потеря функции мутации у мышей и других видов вызывают черный цвет шерсти, в то время как мутации, вызывающие выражение по всему телу у мышей, вызывают желтую шерсть и ожирение. Это означает, что в то время, когда вырабатывается агути, часть волос, которая растет, будет выходить желтой, а не черной.

Функция

У мышей ген агути кодирует паракриновую сигнальную молекулу, которая заставляет меланоциты волосяного фолликула синтезировать желтый пигмент феомеланин вместо черного или коричневого пигмента эумеланина. Плейотропные эффекты конститутивной экспрессии гена мыши включают ожирение взрослого человека, повышенную восприимчивость к опухолям и преждевременное бесплодие. Этот ген очень похож на ген мыши и кодирует секретируемый белок, который может (1) влиять на качество пигментации волос, (2) действовать как обратный агонист альфа-меланоцитов, стимулирующих гормон, (3) играть роль в нейроэндокринных аспектах действия меланокортина и (4) иметь функциональную роль в регулировании липидного метаболизма в адипоцитах. У мышей аллель дикого типа агути (А) представляет серого фенотипа, однако многие варианты аллелей были идентифицированы с помощью генетических анализов, что приводит к широкому спектру фенотипов, отличных от типичного серого меха. Наиболее широко изученными вариантами аллелей являются летальная желтая мутация (Ay) и жизнеспособная желтая мутация (Avy), которые вызваны эктопической экспрессией агути. Геновый локус agouti мыши находится на хромосоме 2 и кодирует 131 аминокислотный белок. Этот белок сигнализирует о распределении пигментов меланина в эпителиальных меланоцитах, расположенных в основании волосяных фолликулов, причем экспрессия более чувствительна на вентральных волосах, чем на спинных. Agouti не секретируется непосредственно в меланоцитах, поскольку он действует как паракриновый фактор на клетках кожичных папилл, ингибируя высвобождение меланокортина. Меланокортин воздействует на меланоциты фолликулов, увеличивая выработку эумеланина, пигмента меланина, ответственного за коричневые и черные волосы. Когда агути выделяется, доминирует выработка феомеланина, пигмента меланина, который производит желтый или красный цвет волос.

Структура

Сигнальный пептид Агути использует ингибиторный мотив цистинового узла.

Мутации

Смертельная желтая мутация (Ay) была первой эмбриональной мутацией, которая была охарактеризована у мышей, поскольку гомозиготные смертельные желтые мыши (Ay/ Ay) умирают на ранних стадиях развития из-за ошибки в дифференцировке трофэктодермы. Эта эктопическая экспрессия гена agouti связана с желтым синдромом ожирения, характеризующимся ранним развитием ожирения, гиперинсулинемией и опухолеобразованием. Жизнеспособная желтая (Avy) мутация обусловлена изменением длины мРНК агути, поскольку экспрессируемый ген становится длиннее, чем нормальная длина гена агути. Это вызвано введением одного ретротранспозона внутрицистернальной частицы А (IAP) вверх по течению к начальному месту транскрипции агути. В проксимальном конце гена неизвестный промотор вызывает конституционную активацию агути, и индивидуумы проявляют фенотипы, соответствующие смертельной желтой мутации. Хотя механизм активации промотора, контролирующего жизнеспособную желтую мутацию, неизвестен, сила цвета шерсти коррелирует со степенью метилирования гена, которая определяется питанием матери и воздействием окружающей среды. Живые желтые (Avy/a) и летальные желтые (Ay/a) гетерозиготы сокращают продолжительность жизни и повышают риск развития раннего ожирения, сахарного диабета II типа и различных опухолей. Повышенный риск развития ожирения обусловлен нарушением регуляции аппетита, поскольку агути агонизирует связанный с агути белок (AGRP), ответственный за стимуляцию аппетита через гипоталамусные орексигенные нейроны NPY/ AGRP. Увеличение аппетита сопровождается изменениями в метаболизме питательных веществ, обусловленными паракринным воздействием агути на жировую ткань, повышением уровня липогенеза печени, снижением уровня липолиза и повышением гипертрофии адипоцитов. Это увеличивает массу тела и приводит к трудностям с потерей веса, поскольку метаболические пути становятся нерегулируемыми. Гиперинсулинемия вызвана мутациями агути, поскольку белок агути функционирует в зависимости от кальция, увеличивая секрецию инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, увеличивая риск инсулинорезистентности. Увеличение образования опухолей обусловлено повышенными митотическими показателями агути, которые локализованы в эпителиальной и мезенхимальной тканях. Метилирование ДНК определяется в утробе матери питанием матери и воздействием окружающей среды. Для синтеза метилов требуется достаточный цинк и витамин В12, поскольку они действуют как кофакторы для переноса метильных групп. Это снижает долю потомства, которое имеет желтый фенотип, и увеличивает количество потомства, которое напоминает мышей дикого типа агути с серыми шерстью.

Человеческий аналог

Сигнальный белок Агути (ASP) является человеческим гомологом мышиного агути. Он кодируется геном agouti человека на хромосоме 20 и представляет собой белок, состоящий из 132 аминокислот. Он выражается гораздо шире, чем мышиный агути, и встречается в жировой ткани, поджелудочной железе, яичках и яичниках, тогда как мышиный агути выражается исключительно в меланоцитах. Поскольку эктопическая экспрессия мышиного агути приводит к развитию желтого ожирения, ожидается, что это будет совпадать с данными у человека. Ингибирование меланокортина АСП может также осуществляться неконкурентными методами, расширяя спектр его эффектов. Избыточная экспрессия AgRP связана с ожирением у мужчин, в то время как некоторые полиморфизмы AgRP связаны с расстройствами пищевого поведения, такими как нервная анорексия. Механизм, лежащий в основе гиперинсулинемии у человека, соответствует агути у мышей, поскольку секреция инсулина повышается благодаря чувствительной к кальцию сигнализации в бета-клетках поджелудочной железы. Механизм вызванного АСП опухолеобразования у человека остается неизвестным.