WikiDer > Транспортер металла CNNM3

Metal transporter CNNM3

Транспортер металла CNNM3 (также известный как циклин M3 или древний консервативный домен, содержащий белок 3) является человеческим трансмембранный белок который состоит из 707 аминокислоты.[1][2] Хотя CNNM3 встречается повсеместно, в основном он присутствует в почках, головном мозге, легких, селезенке, сердце и печени.[3]

Когда был открыт, белок CNNM3 был назван циклином M3 из-за сходства его последовательности с семейством циклинов. Однако он принадлежит к трансмембранному семейству CNNM вместе с CNNM1, CNNM2 и CNNM4.[4] Основная функция CNNM3, наряду с другими белками CNNM, заключается в регулировании уровней Mg2 + в клетке и поддержании ее гомеостаза. Более того, он кодируется геном CNNM3 или ACDP3.[5]

Структура

Первичная структура металлического транспортера CNNM3

Что касается структуры, CNNM содержат N-концевой внеклеточный домен, трансмембранный домен, называемый DUF21, большая цитозольная область, которая включает пару цистатионин-β-синтаза домены, известные как CBS-пара, и, кроме того, предполагаемый домен гомологии связывания циклических нуклеотидов, который называется CNBH (Гомология связывания циклических нуклеотидов). Домен CBS-пары широко охарактеризован, но мало что известно о домене CNBH.

Несмотря на то, что домены активных членов могут встречаться в виде димеров и мономеров, неактивные члены CNNM3 могут существовать только в виде димеров. Существует обратная корреляция между склонностью доменов CNBH к димеризации и способностью CNNM опосредовать Mg2+ отток, что было подтверждено аналитическими экспериментами по ультрацентрифугированию.

CBS-парные домены

Домены пары CBS димеризуются и регулируются через ATP-Mg.2+ привязка. Связывание нуклеотидов приводит к изменению конформации димера: от скрученной до плоской дискообразной структуры. Это позволяет оттоку Mg2+ между внеклеточным матриксом и цитозольным матриксом.

CBS-1 расположен между 318-й и 379-й аминокислотами, а CBS-2 - между 386-й и 452-й аминокислотами. Домен CBS-2 - это сайт, где PRL-2 связывает CNNM3.[6]

CNBH домен

Хотя домены CBS-пары широко охарактеризованы, исследования не содержат слишком много информации о домене CNBH. Последовательность CNBH аналогична последовательностям других циклических нуклеотид-связывающих доменов. Домен CNBH в CNNM3 отличается от домена CNBH остальных белков в этом семействе из-за исключения большой вариабельной петли. Домен CNBH не взаимодействует ни с парными доменами CBS, ни с белками PRL, но он может участвовать в процессе димеризации, который имеет функцию ингибирования и регулирования активности CNNM3.[4]

Представление белка CNNM3 с его четырьмя основными доменами в той части клетки, в которой они расположены.
Схема белка CNNM3

Одна мутация в этом домене связана с синдромом Джалили.

Трансмембранный домен

Трансмембранный домен, называемый DUF21, пересекает клеточную мембрану. Гидрофобная сторона этого домена взаимодействует с липидным бислоем, а на гидрофильной стороне пересекаются ионы магния.

Представление активного транспорта Mg2 + через CNNM3

Функция

Магний (Mg2+) является одним из наиболее распространенных катионов внутри клеток и имеет важное значение для широкого спектра биохимических процессов, происходящих в наших организмах: энергетический метаболизм, поддержание стабильности ДНК, синтез белков и более шестисот ферментативных реакций. Mg2+ отличается от двухвалентных катионов тем, что имеет наименьший ионный радиус и наибольший гидратный радиус; следовательно, перенос Mg2+ через мембрану включает действие Mg2+ каналы и транспортеры, среди которых белки CNNM3 играют очень важную роль.

Кристаллическая структура фосфатазы PRL-3 в комплексе с доменом Бейтмана транспортера магния CNNM3

CNNM3 и рак

Белковый комплекс PRL-2 и CNNM3 при раке

ПРЛ (в основном ПРЛ-2), важные в метастаз нескольких раковых опухолей человека, молекулярная основа действия которых остается запутанной, контролирует внутриклеточные уровни магния, образуя комплекс с набором аминокислот, находящихся в модуле Бейтмана (домен CBS-пары) на транспортере магния CNNM3. Когда это соединение имеет место, внутриклеточные уровни Mg2 + повышаются, способствуя неконтролируемой клеточной пролиферации, это оправдывает, почему сверхэкспрессия PRL-2, как считается, способствует росту опухоли. Взаимодействие между доменом пары CBS CNNM3 и PRL 2 или PRL 3 известно благодаря использованию Рентгеновская кристаллография, изотермическое титрование калориметрия, и анализы активности.[7]

Исследователи показали, что аминокислота 426 (Жерех) CNNM3 связывается в каталитическом сайте PRL-2. Они доказали это с помощью мутировавшего 426-ю аминокислоту CNNM3, который не смог присоединиться к PRL-2.

В целом, PRL-2 контролирует рост опухоли с помощью CNNM3. Тем не менее, это было доказано только в рак молочной железы как единственное, что было в рамках такого рода расследования.[8] Исходя из ортотопической модели рака молочной железы ксенотрансплантата, важность in vivo точечной мутации D426A (в позиции 426 наблюдается изменение аспарагиновая кислота чтобы аланин), который полностью изменяет образование комплекса CNNM3-PRL 2, подтверждается.[9]

Сверхэкспрессия этого связывающего мутанта CNNM3 в раковых клетках снижает способность к пролиферации в ситуациях нехватки магния и в условиях, не зависящих от роста закрепления.

Благодаря использованию молекулярного моделирования стало возможным наблюдать, как боковая цепь Asp-426 в CNNM3 внедряется в каталитическую полость PRL 2. Следовательно, с помощью PRL ингибитор можно было бы предотвратить образование комплексов, что привело бы к снижению пролиферации клеток при этих типах рака человека. Эти данные могут открыть путь к новым инновационным терапевтическим путям и широкому применению.

Напомним, онкогенный PRL-2 отвечает за регулирование роста опухоли, устанавливая внутриклеточные уровни магния путем присоединения к транспортеру магния CNNM3.[10]

Регуляция транскрипции CNNM3 с помощью PDK2 при аденокарциноме легкого

Рак легкого - одна из наиболее распространенных злокачественных опухолей и основная причина смертности людей. Рак легких - самая частая причина смерти от рака среди мужчин и вторая по частоте смерть от рака среди женщин во всем мире.[11] В настоящее время современные методы лечения рака легких включают обширную хирургическую операцию по удалению, за которой следует радио- и химиотерапия. Однако выживаемость пациентов с этим заболеванием действительно оставляет желать лучшего. Наиболее важной причиной этого факта является то, что этот карсер может стать устойчивым к Цисплатин, который является важным химиотерапевтическим препаратом, нарушающим структуру и функцию ДНК.

Некоторые исследования показали, что выражение Пирубатдегидрогеназа киназа (PDK), который является ферментативным регулятором некоторых метаболических процессов, таких как гликолиз и окислительное фосфорилирование, повышен в некоторых опухолях толстой кишки или рака легких.[12] PDK2, был идентифицирован как наиболее важный кодирующий ген устойчивости к цистаплину при аденокарциноме легкого. Экспрессия этого гена резко повышается при аденокарциноме легкого высокой степени и может быть, наоборот, коррелирована с плохим прогнозом.

Более того, было доказано, что CNNM3 является одним из наиболее коррелированных генов с PDK2 при аденокарциноме легких. PDK2 регулирует активность промотора CNNM3 в аденокарциноме легких, и этот сигнальный путь клеток важен для пролиферации опухолей и устойчивости к цисплатину в клетках аденокарциномы легких, что указывает на то, что сигнальный путь PDK2 / CNNM3 может быть потенциальной терапевтической мишенью для устойчивой к цисплатину аденокарциномы легких.[13]

Однако до сих пор неизвестно, есть ли другие факторы транскрипции, участвующие во всем этом процессе.

использованная литература

  1. ^ "Циклин CNNM3 и медиатор транспорта катионов двухвалентного металла в домене CBS 3 [Homo sapiens (человек)] - Ген - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov. Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США. Получено 2019-11-15.
  2. ^ «CNNM3 - Функция». www.nextprot.org. NeXtProt. Получено 2019-11-15.
  3. ^ Хименес-Маскарелл, Паула; Гонсалес-Ресио, Ирен; Фернандес-Родригес, Кармен; Ойенарте, Икер; Мюллер, Доминик; Мартинес-Чантар, Мария Лус; Мартинес-Крус, Луис Альфонсо (06.03.2019). «Текущие структурные знания о семействе CNNM медиаторов транспорта магния». Международный журнал молекулярных наук. 20 (5): 1135. Дои:10.3390 / ijms20051135. ISSN 1422-0067. ЧВК 6429129. PMID 30845649.
  4. ^ а б Чен, Ю Себи; Козлов, Геннади; Факих, Райан; Фунато, Ёске; Мики, Хироаки; Геринг, Калле (2018-10-19). «Циклический нуклеотид-связывающий домен гомологии интегрального мембранного белка CNNM опосредует димеризацию и необходим для оттока Mg2 +». Журнал биологической химии. 293 (52): 19998–20007. Дои:10.1074 / jbc.RA118.005672. ISSN 1083-351X. ЧВК 6311497. PMID 30341174.
  5. ^ «Символьный отчет для CNNM3». Genenames.org. 2019.
  6. ^ «CNNM3 - переносчик металлов CNNM3 - Homo sapiens (человек) - ген и белок CNNM3». www.uniprot.org. Получено 2019-10-23.
  7. ^ Чжан, Хуэйчжи; Козлов, Геннади; Ли, Синьлу; Ву, Хауи; Гулерез, Ирина; Геринг, Калле (03.03.2017). «Активный центр фосфатазы PRL3 необходим для связывания предполагаемого переносчика магния CNNM3». Научные отчеты. 7 (1): 48. Дои:10.1038 / s41598-017-00147-2. ISSN 2045-2322. ЧВК 5427921. PMID 28246390.
  8. ^ Константин, Эли; Харди, Серж; Валинский, Уильям С .; Компачер, Андреас; de Baaij, Jeroen H.F .; Золотаров, Евгений; Лэндри, Мелисса; Уэтани, Норико; Мартинес-Крус, Луис Альфонсо; Hoenderop, Joost G.J .; Шрайер, Элвин (2016-05-13). «Ингибирование образования белкового комплекса PRL-2 · CNNM3 снижает пролиферацию рака груди и рост опухоли». Журнал биологической химии. 291 (20): 10716–10725. Дои:10.1074 / jbc.M115.705863. ISSN 0021-9258. ЧВК 4865918. PMID 26969161.
  9. ^ Константин, Эли; Харди, Серж; Валинский, Уильям С .; Компачер, Андреас; de Baaij, Jeroen H.F .; Золотаров, Евгений; Лэндри, Мелисса; Уэтани, Норико; Мартинес-Крус, Луис Альфонсо; Hoenderop, Joost G.J .; Шрайер, Элвин (2016-05-13). «Ингибирование образования белкового комплекса PRL-2 · CNNM3 снижает пролиферацию рака груди и рост опухоли». Журнал биологической химии. 291 (20): 10716–10725. Дои:10.1074 / jbc.M115.705863. ISSN 1083-351X. ЧВК 4865918. PMID 26969161.
  10. ^ Харди, S .; Uetani, N .; Wong, N .; Константин, Э .; Лаббе, Д. П .; Bégin, L.R .; Mes-Masson, A .; Miranda-Saavedra, D .; Тремблей, М. Л. (19 февраля 2015 г.). «Протеинтирозинфосфатаза PRL-2 взаимодействует с транспортером магния CNNM3, способствуя онкогенезу». Онкоген. 34 (8): 986–995. Дои:10.1038 / onc.2014.33. ISSN 1476-5594. PMID 24632616.
  11. ^ Он, Qiaowei; Ван, Юн; Цзоу, Пэн; Ван, Юнбо; Сю, Чуньмин; Чжан, Хунтао; Чи, Нан; Цзоу, Хайнинг; Сюй, Цзюнь; Чжоу, Шичжэнь; Тао, Жунцзе (март 2017 г.). «Фаза II исследования высоких доз пеметрекседа плюс цисплатин в качестве химиотерапии первой линии при лечении пациентов с метастазами в головной мозг от аденокарциномы легкого». Мировая нейрохирургия. 99: 758–762. Дои:10.1016 / j.wneu.2016.03.098. PMID 27060518.
  12. ^ Sun, Hong; Чжу, Анью; Чжоу, Сян; Ван, Фэнчао (2017-04-10). «Подавление пируватдегидрогеназы киназы-2 повторно сенсибилизирует устойчивые к паклитакселу клетки рака легких человека к паклитакселу». Oncotarget. 8 (32). Дои:10.18632 / oncotarget.16991. ISSN 1949-2553. PMID 28881758.
  13. ^ Ху, Тинхуа; Ю, Шуо; Ли, Ян; Рен, Хуэй; Нин, Цянь; Ван, Цзин; Лян, Сюань; Ли, Маньсян (04.12.2018). «PDK2 индуцирует устойчивость к цисплатину в аденокарциноме легкого посредством регуляции транскрипции CNNM3». Журнал нацеливания на лекарства. 27 (4): 460–465. Дои:10.1080 / 1061186x.2018.1550648. ISSN 1061–186X.