Cytochrom b-245, polipeptyd alfa
| CYBA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , p22-PHOX, cytochrom b-245, polipeptyd alfa, łańcuch alfa cytochromu b-245, | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| identyfikatory zewnętrzne CGD4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Łańcuch lekki cytochromu b-245 jest białkiem , które u ludzi jest kodowane przez gen CYBA zaangażowany w produkcję nadtlenków i fagocytozę.
Cytochrom b-245 składa się z łańcucha lekkiego (alfa) i łańcucha ciężkiego (beta). Ten gen koduje lekką podjednostkę alfa, która została zaproponowana jako główny składnik systemu oksydazy bakteryjnej fagocytów. Mutacje w tym genie są związane z autosomalną recesywną przewlekłą chorobą ziarniniakową (CGD), która charakteryzuje się niezdolnością aktywowanych fagocytów do generowania nadtlenku, co jest ważne dla aktywności bakteriobójczej tych komórek.
Odkrycie
Białko p22phox (phox dla oksydazy fagocytarnej) zostało po raz pierwszy zidentyfikowane w 1987 roku podczas oczyszczania cytochromu b-245mv z ludzkich neutrofili. Kilka lat wcześniej wykazano, że ten cytochrom b o niskim potencjale, zwany także cytochromem b558 (cytb) ze względu na jego właściwości spektralne, jest głównym składnikiem bakteriobójczego kompleksu oksydazy dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPH) w fagocytach. Cytb, element redoks kompleksu oksydazy NADPH, jest heterodimerem błonowym składającym się z dwóch podjednostek: p22phox (zwanej także alfa lub małą podjednostką lub łańcuchem lekkim cytb) i gp91phox (przemianowany na NOX2 w 2000 roku) lub beta lub łańcuch ciężki lub duża podjednostka. Przeszukując bibliotekę cDNA zbudowaną z ludzkich komórek białaczki promielocytowej, Parkos i in. wyizolowali cDNA odpowiadające łańcuchowi lekkiemu cytb. O znaczeniu roli p22phox świadczy odkrycie autosomalnej recesywnej przewlekłej choroby ziarniniakowej wywołanej mutacjami w CYBA i prowadzącej do braku ekspresji cytb w fagocytach.
Gen
Ludzki gen CYBA (numer OMIM 233690) kodujący białko p22phox znajduje się na długim ramieniu chromosomu 16 w pozycji 24 (16q24: 88 643 288 do 88 651 084, OMIM 608508), zawiera 6 eksonów, 5 intronów i obejmuje 8,5 kb (ryc. 1 ). Aktualizacja regionu promotora CYBA zawiera miejsca TATA, CCAC box, Sp1, -interferon i jądrowy czynnik B. cDNA p22phox sklonowano również w komórkach mięśni gładkich naczyń szczura (VSMC) i wykazano, że gen szczura jest homologiczny zarówno do genów ludzkich, jak i mysich. Ludzki mRNA P22phox ma 0,8 kb i wykazuje konstytutywną ekspresję w różnych typach komórek. Ekspresja P22phox nie jest związana z ekspresją transkryptu NOX2, co sugeruje, że obie podjednostki mają niezależny proces transkrypcji.
Struktura i funkcja białek
P22phox jest białkiem transbłonowym, które zawiera 195 aminokwasów i ma masę cząsteczkową 22,0 kDa. Łączy się z NOX2 oraz z NOX1, NOX3 i NOX4 w kompleksie 1:1 i ma wszechobecną ekspresję. Główną fizjologiczną rolą p22phox jest udział w dojrzewaniu i stabilizacji heterodimeru, który tworzy z enzymami NOX (NOX1–4) w celu wytworzenia reaktywnych form tlenu (ROS). Asocjacja NOX z p22phox w późnym retikulum endoplazmatycznym wydaje się być warunkiem wstępnym lokalizacji heterodimeru w określonych przedziałach błonowych, takich jak pęcherzyki okołojądrowe dla NOX4 i błony plazmatyczne w przypadku NOX1, 2 i 3. Znaczenie niektórych sekwencji Podkreślono p22phox za jego interakcję z NOX. Profil hydropatyczny p22phox wydedukowany z sekwencji genu jest zgodny z co najmniej dwoma (ewentualnie trzema lub czterema) pasażami przezbłonowymi. Jednak najbardziej prawdopodobne są dwa lub cztery modele transbłonowe, ponieważ są one zgodne z cytozolową lokalizacją zarówno N-, jak i C-końcowego ogona p22phox. Region bogaty w poliprolinę (PRR) (sekwencja K149 do E162) na C-końcu p22phox zawiera motyw konsensusowy PxxP, który oddziałuje z domenami SH3 (homologia SRC 3) p47phox podczas składania oksydazy NADPH w fagocytach. Ta bogata w PRR sekwencja oddziałuje również z homologami cytozolowego organizatora NOXO1 do p47phox wyrażanego w komórkach niefagocytarnych, podczas aktywacji oksydaz NADPH (NOX1, NOX2 i NOX3), z wyjątkiem NOX4, który ulega konstytutywnej ekspresji. Fosforylacja Thr147 w pobliżu regionu PRR p22phox zwiększa aktywność oksydazy NADPH poprzez promowanie wiązania p47phox w fagocytach. ROS generowane przez NOX2-p22phox (lub cytb) w fagocytach są bakteriobójcze i zdolne do zabijania mikroorganizmów podczas infekcji. P22phox związany z NOX2 występuje również w mózgu, a zwłaszcza w mikrogleju. Anarchiczne wytwarzanie ROS przez te komórki bierze udział w patologicznym procesie chorób zwyrodnieniowych. P22phox może być związany z NOX1, NOX3 i NOX4 w kilku komórkach i tkankach, ale poziom produkcji ROS jest znacznie niższy niż ten wytwarzany w fagocytach przez cytb. W tym przypadku ROS są raczej przekaźnikami sygnałów niż produktami toksycznymi. Nadmierne wytwarzanie ROS przez enzymy NOX zostało powiązane z szeregiem chorób, w tym chorobami sercowo-naczyniowymi, takimi jak miażdżyca tętnic i nadciśnienie, cukrzyca, choroby neurodegeneracyjne oraz uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjne. NOX1, NOX2 i NOX4, które wymagają działania p22phox, są ważnymi czynnikami przyczyniającymi się do powstawania RFT w tkankach, a zwłaszcza w komórkach naczyniowych. Dlatego zmienność produkcji ROS przez NOX może wpływać na ryzyko takich chorób, chociaż zwiększony stres oksydacyjny przez nadekspresję p22phox nie został funkcjonalnie scharakteryzowany ani przypisany konkretnemu członkowi rodziny NOX.
Znaczenie kliniczne mutacji
Mutacje w CYBA lub CYBB, kodujące odpowiednio p22phox lub NOX2, prowadzą do przewlekłej choroby ziarniniakowej z powodu braku cytb w obu przypadkach. Oznacza to, że synteza obu podjednostek jest niezbędna do dojrzewania cytb. CGD jest rzadką chorobą dziedziczną, w której komórki fagocytarne nie są w stanie zabić patogenów podczas infekcji. Pacjenci cierpią na ciężkie i nawracające infekcje we wczesnym dzieciństwie. Właściwie głównym leczeniem jest profilaktyka antybiotykowa i przeciwgrzybicza. Allogeniczne przeszczepy szpiku kostnego są możliwe, a terapia genetyczna jest obecnie w fazie rozwoju. Najczęstszą postacią CGD jest CGD sprzężona z chromosomem X spowodowana mutacjami w CYBB (60% przypadków). Mutacje w genie CYBA kodującym p22phox są niezwykle rzadkie (około 6%) i prowadzą do AR-CGD220. Jednak w krajach takich jak Turcja, Tunezja, Maroko i Jordania dziedziczenie AR może być formą dominującą ze względu na wysoki wskaźnik pokrewieństwa. Do 2010 roku zidentyfikowano 55 różnych mutacji CYBA. Większość mutacji CYBA powoduje brak ekspresji p22phox (AR-CGD220). Jedyną mutacją zmiany sensu prowadzącą do normalnej ekspresji niefunkcjonalnego białka p22phox jest Pro156Gln (AR-CGD22+) zlokalizowana w potencjalnym cytozolowym C-końcowym ogonie p22phox. Ta mutacja w PRR p22phox zakłóciła interakcję między p22phox i p47phox, potwierdzając znaczenie tej domeny w aktywacji oksydazy w neutrofilach. Ponieważ p22phox jest wszechobecny i związany z różnymi NOX, logiczne może być, że pacjenci z CGD cierpią z powodu konsekwencji braku ekspresji p22phox w tkankach. Daleko mu jednak do oczywistości. Jedną z możliwości może być to, że ludzie mogą być w stanie zrekompensować brak p22phox i/lub NOX w komórkach i tkankach innych niż fagocyty. Biorąc pod uwagę rzadkość form AR-CGD220, informacje na temat ciężkości tego typu CGD są trudne do ustalenia. Stwierdzono związek między obecnością resztkowej produkcji RFT a przeżyciem pacjentów z CGD. W przypadku mutacji CYBA prowadzących do braku p22phox, ekspresja NOX2 jest również nieobecna i wyłącza cytochrom b558, element redoks kompleksu oksydazy NADPH. Dlatego te mutacje zachowują się podobnie do ciężkiego X-CGD. Opisano molekularną i fenotypową charakterystykę szczepu myszy z niedoborem p22phox z mutacją zmiany sensu Tyr121His w CYBA. Niedobór p22phox powoduje kliniczną i biologiczną charakterystykę CGD, jak również poważne zaburzenie równowagi u tych myszy. Ponieważ miejsce ekspresji p22phox znajduje się w uchu wewnętrznym, zaproponowano, że p22phox bierze udział w kontroli organogenezy przedsionkowej. Ponadto mutacje NOX3 u myszy z pochyloną głową były związane z wadami przedsionkowymi. Jednak znaczenie in vivo p22phox dla funkcji NOX3 pozostaje niepewne, ponieważ pacjenci z AR-CGD220 nie cierpią na dysfunkcję przedsionkową (dane osobowe). Jedną z możliwości może być to, że ludzki mózg może być w stanie zrekompensować wadę równowagi. U szczurów Matsumoto Eosinophilia Shinshu (MES) mutacja powodująca utratę funkcji w CYBA była odpowiedzialna za spontaniczną i ciężką eozynofilię we krwi. Szczury te cierpiały na zaburzenia równowagi z powodu wycieku otokonii w uchu wewnętrznym, podobnie jak myszy nmf333. Ponadto szczury MES zachowały normalną wrodzoną obronę immunologiczną przed infekcją Staphylococcus aureus, prawdopodobnie z powodu hipereozynofilii. Jednak mechanizmy, dzięki którym mutacje CYBA prowadzą do eozynofilii, pozostają nieznane.
Znaczenie kliniczne polimorfizmów pojedynczych nukleotydów
W przeciwieństwie do CYBB, CYBA obsługuje stosunkowo dużą liczbę polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP), które mogą wpływać na poziom generacji RFT. Te SNP były głównie związane z chorobami sercowo-naczyniowymi, takimi jak nadciśnienie, choroba wieńcowa (CAD), choroba niedokrwienna serca (CHD), a także choroby niedokrwienne mózgu. Pierwszym i najszerzej badanym jest polimorfizm C242T zlokalizowany w eksonie 4 w pozycji 214 od ATG i skutkujący niekonserwatywną substytucją His72 zamiast Tyr. Inoue i in. po raz pierwszy stwierdzili, że allel T polimorfizmu C242 może mieć działanie ochronne przed CAD. Pomimo pewnych dowodów na wpływ tego polimorfizmu na wytwarzanie ROS na poziomie komórkowym, szeroko opisywano związek polimorfizmu CYBA C242T z chorobami sercowo-naczyniowymi, ale ze sprzecznymi wynikami. Pojedyncza analiza SNP może wyjaśnić rozbieżności między badaniami asocjacyjnymi CYBA. Globalne podejście, takie jak analiza haplotypów, jest prawdopodobnie lepszym podejściem do zrozumienia wpływu zmienności genetycznej CYBA na choroby. Dużym zainteresowaniem cieszą się również warianty CYBA wraz z analizą polimorfizmu genów metabolizmu lipidów lub szlaku utleniania stresu. Jednak dla przyszłych badań dotyczących wpływu tych polimorfizmów kluczowe jest, aby liczba badanych pacjentów zapewniała wystarczającą moc statystyczną. Ponadto badania genetyczne, które obejmują kontrolę czynników zewnętrznych, powinny być niezwykle pouczające. Wreszcie, od 2010 roku opublikowano dziewięć chińskich metaanaliz polimorfizmu C242T w związku z CAD, nadciśnieniem tętniczym, miażdżycą lub cukrzycą i jej powikłaniami oraz chorobami niedokrwiennymi naczyń mózgowych. Wyniki tych metaanaliz były kontrowersyjne. Na te dane może mieć wpływ kilka czynników: strategia wyszukiwania, identyfikacja odpowiednich badań (błąd publikacji), analiza statystyczna obejmująca dostateczny dobór próby, rozpowszechnienie badanego polimorfizmu w badanej populacji [częstość mniejszych alleli (MAF)] oraz typ populacji (na przykład w oparciu o populację lub nie). Wyniki tych metaanaliz wymagają potwierdzenia na większych próbach. Ponadto metaanaliza oparta na danych z badań asocjacyjnych całego genomu będzie bardzo interesująca w przyszłości.
Notatki