Введение

Семья белков CCAAT enhancer binding proteins (или C/EBPs) - это семейство факторов транскрипции, состоящее из шести членов, названных от C/EBPα до C/EBPζ. Они способствуют экспрессии определенных генов через взаимодействие с их промоторами. После связывания с ДНК C/EBP могут набирать так называемые коактиваторы (такие как CBP), которые, в свою очередь, могут открывать структуру хроматина или набирать базальные факторы транскрипции.

Функция

Белки C/EBP взаимодействуют с коробным мотивом CCAAT (цитозин цитозин аденозин аденозин тимидин), который присутствует в нескольких промоторах генов. Для них характерен высококонсервативный базовый домен лейциновой застежки (bZIP) на окончании C. Этот домен участвует в димеризации и связывании ДНК, как и другие факторы транскрипции семейства содержащих домены лейцина (c Fos и c jun). Структура домена bZIP C/EBP состоит из α-спирали, которая при димеризации образует структуру "свернутой катушки". Члены семейства C/EBP могут образовывать гомодимеры или гетеродимеры с другими C/EBP и с другими факторами транскрипции, которые могут содержать или не содержать домен лейцина. Димеризация необходима для того, чтобы C/EBP могли связываться специально с ДНК через палиндромную последовательность в основном канаве ДНК. Белоки C/EBP также содержат домены активации в конце N и регуляторные домены. Эти белки содержатся в гепатоцитах, жировых клетках, кроветворных клетках, селезенке, почках, мозге и многих других органах. Белки C/EBP участвуют в различных клеточных реакциях, таких как контроль клеточной пролиферации, роста и дифференцировки, метаболизме и иммунитете. Почти все члены семейства C/EBP могут индуцировать транскрипцию через свои домены активации, взаимодействуя с компонентами базального аппарата транскрипции. (C/EBPγ является исключением, которому не хватает функционального домена транскрипционной активации.) Их экспрессия регулируется на нескольких уровнях, в том числе с помощью гормонов, митогенов, цитокинов, питательных веществ и других факторов. Этот белок экспрессируется в нервной системе млекопитающих и играет важную роль в развитии и функционировании нервных клеток. C/EBPβ играет роль в нейронной дифференциации, в обучении, в процессах памяти, в функциях глиальных и нейронных клеток и в экспрессии нейротрофного фактора.

Транскрипция генов

Гены C/EBPα, C/EBPβ, C/EBPγ и C/EBPδ не имеют интронов. C/EBPζ имеет четыре экзона; C/EBPε имеет два, которые приводят к четырем изоформам из-за альтернативного использования промоторов и сплайсинга. Для C/EBPα и C/EBPβ можно получить полипептиды разного размера путем альтернативного использования инициативных кодонов. Считается, что это связано со слабыми механизмами сканирования рибосом. МРНК C/EBPα может транскрибироваться в два полипептида. Для C/EBPβ образуются три различных полипептида: LAP* (38 kDa), LAP (35 kDa) и LIP (20 kDa). Наиболее переводимая изоформа - LAP, затем LAP* и LIP. LIP может действовать как ингибитор других C/EBPs путем образования нефункциональных гетеродимеров.

Регулирование

Функция C/EBPβ регулируется несколькими механизмами, включая фосфорилирование, ацетилирование, активацию, авторегуляцию и подавление через другие факторы транскрипции, онкогенные элементы или химикины. C/EBPβ может взаимодействовать с CREB, NF κB и другими белками, что приводит к потенциалу трансактивации. Фосфорилирование C/EBPβ может иметь активирующий или подавляющий эффект. Например, фосфорилирование треонина 235 в человеческом C/EBPβ или треонина 188 в мышином и крысе C/EBPβ важно для трансактивации C/EBPβ. Фосфорилирование (s) C/EBPβ в его регуляторной области также может модулировать его функцию. У C. elegans было показано, что множественные цис-элементы cebp 1 mRNA 3' UTR взаимодействуют с mak 2 для повышения экспрессии CEBP 1 в развитии нейронов.

Роль в адипогенезе

C/EBPβ и δ проявляются в течение ранних стадий дифференцировки адипоцитов (адипогенез), в то время как C/EBPα повышается в течение терминальных стадий адипогенеза. Исследования in vitro и in vivo показали, что каждый из них играет важную роль в этом процессе. Например, эмбриональные фибробласты мышей (MEF) у мышей, у которых отсутствует как C/EBPβ, так и C/EBPδ, демонстрируют нарушение дифференцировки адипоцитов в ответ на адипогенные стимулы. Напротив, эктопическая экспрессия C/EBPβ и δ в 3T3 L1 преадипоцитах способствует адипогенезу, даже при отсутствии адипогенных стимулов. C/EBPβ и δ способствуют адипогенезу, по крайней мере частично, путем индукции экспрессии "мастер" адипогенных факторов транскрипции C/EBPα и PPARγ. C/EBPα необходим как для адипогенеза, так и для нормальной функции адипоцитов. Например, у мышей, у которых отсутствует C/EBPα во всех тканях, кроме печени (где он необходим для избежания послеродовой летальности), проявляется аномальное образование жировой ткани. Кроме того, эктопическая экспрессия C/EBPα в различных клеточных линиях фибробластов способствует адипогенезу. C/ EBPα, вероятно, способствует адипогенезу, индуцируя экспрессию PPARγ.

Роль в остеопорозе

Было обнаружено, что C/EBPβ играет роль в развитии остеопороза. Полностью длинная изоформа белка C/EBPβ (LAP) активирует ген MafB, тогда как короткая изоформа (LIP) подавляет его. Активация гена MafB подавляет образование остеокластов. Таким образом, повышение LAP уменьшает количество остеокластов, и это ослабляет остеопоротический процесс, тогда как повышение LIP делает обратное, увеличивая потерю костной массы. Баланс ЛАП/ЛИП определяется белком mTOR. Ингибирование экспрессии mTOR может остановить активность остеокласта.

Роль в раковых заболеваниях

Связывающие белки CCAAT/повышающие часто участвуют в остановке роста и дифференцировке, что, как было истолковано, предполагает, что эти белки обладают опухолеподавляющей активностью. Однако, CCAAT/повышение белка связывания с экспрессией коррелирует с плохим прогнозом при глиобластоме и способствует геномной нестабильности при раке шейки матки, намекая на онкогенную роль. Однако важно отметить, что C/EBPδ действует как опухолесупрессор при аденокарциноме поджелудочной железы. Это особенно интересно, поскольку только несколько опухолеподавляющих средств были идентифицированы в контексте рака поджелудочной железы. Функция белков связывания CCAAT/повышающих белки в раковых заболеваниях, таким образом, явно зависит от контекста, но в значительной степени подавляет опухоль.

Роль в нейродегенерации

Уровни C/EBPβ повышаются в корковых образцах жертв болезни Альцгеймера и Паркинсона при вскрытии. Исследования клеточных культур на мышах и микроглиях человека также обнаружили повышенную активность C/EBPβ, связанную с патогенным воспалением и реакцией цитокинов. Дальнейший анализ генов, регулируемых C/EBPβ, имеет значение в иммунном ответе, здоровье митохондрий и аутофагии. Молекулярные помехи в этих клеточных процессах, как было показано, играют роль в нейродегенеративном патогенезе. Генетические и молекулярные пути с дегенеративными последствиями, включающими C/EBPβ и его гомологи, сохраняются во многих модельных организмах, включая Mus musculus, Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans и Danio rerio. Регуляторы C/EBPβ вверх по течению включают гены, которые, как известно, связаны с нейродегенеративными и нейроразвивающими заболеваниями при мутации или дисрегуляции. Это включает в себя хорошо охарактеризованный путь клеточной реакции на стресс, включающий p38 и JNK.