GLD-2
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TENT2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , GLD2, TUT2, domena powiązana z PAP zawierająca 4, polimeraza poli(A) RNA D4, niekanoniczna, PAPD4, terminalna nukleotydylotransferaza 2, APD4, GLD-2 Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| zewnętrzne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GLD-2 (co oznacza Germ Line Development 2 ) to cytoplazmatyczna polimeraza poli(A) (cytoPAP), która dodaje kolejne monomery AMP do końca 3' określonych RNA, tworząc ogon poli(A), co jest procesem znanym jako poliadenylacja .
W przypadku specyficzności RNA, GLD-2 wiąże się z białkiem wiążącym RNA, zazwyczaj GLD-3, tworząc heterodimer, który działa jako cytoplazmatyczny PAP. Białko to ma funkcję enzymatyczną i należy do rodziny (rodzina podobna do polimerazy DNA typu B), która obejmuje kilka podobnych enzymów, takich jak GLD-1, GLD-3 i GLD-4.
Ta rodzina cytoplazmatycznych PAP została opisana u kilku różnych gatunków, w tym Homo sapiens , Caenorhabditis elegans , Xenopus , Mus musculus i Drosophila . Ponadto, ponieważ jest to PAP cytoplazmatyczny, pod pewnymi względami różni się od PAP jądrowych. Podczas gdy jądrowe PAP zawierają domenę katalityczną i domenę wiążącą RNA, członkowie rodziny GLD-2 mają tylko domenę katalityczną.
Lokalizacja
GLD-2 jest powszechnym i występującym w dużych ilościach, ale jeszcze całkiem nieznanym białkiem, które zostało już znalezione w każdym z pięciu królestw . W królestwie zwierząt został specjalnie wykryty u Homo sapiens, Drosophila , Xenopus i Mus musculus . Jednak zauważono również obecność GLD-2 w Arabidopsis thaliana należącym do królestwa roślin; Escherichia Coli w monera i Candida albicans w grzybach.
U ludzi jest to głównie wyrażane w mózgu iw jego obrębie, w móżdżku, hipokampie i rdzeniu przedłużonym. Możemy je również znaleźć w niektórych innych tkankach źródłowych, takich jak fibroblast, komórka HeLa, komórka MCF-7, linia komórkowa czerniaka i grasica . Wewnątrz tych komórek może znajdować się w jądrze i mitochondrium , ponieważ jego główna funkcja jest związana z poliadenylacją DNA, a te organelle komórkowe są jedynymi, w których można znaleźć DNA. Jednak w cytosolu występuje również GLD-2 w postaci rozpuszczalnej, chociaż powód, dla którego się tam znajdują, jest nadal niepewny.
U Escherichia coli to białko enzymatyczne można znaleźć w błonie komórkowej iw cytozolu , podczas gdy u Drosophila melanogaster przeważa w jądrze i cytoplazmie mózgu, oocycie, komórkach jajnika i jąder. Wreszcie u Arabidopsis thaliana znajduje się w jądrze kwiatu, korzeniu, komórkach łodygi i liścia.
Powiązane funkcje
GLD-2 przede wszystkim stabilizuje mRNA, które ulegają represji translacyjnej, jak również silnie promuje masową poliadenylację. Co zaskakujące, funkcje te wydają się mieć niewielki wpływ na dynamizację wydajnej translacji docelowego mRNA, ponieważ jest to wydajna Polimeraza Poli(A), która pomaga w rozwoju aktywności poliadenylacji. Aktywność ta jest stymulowana przez interakcję z przypuszczalnym białkiem wiążącym RNA: GLD-3. W niektórych badaniach sugeruje się, że GLD-3 stymuluje GLD-2 poprzez rekrutację go do RNA. Jeśli tak, to wprowadzenie GLD-2 do RNA innymi sposobami również powinno stymulować jego aktywność.
Funkcja molekularna
Wiązanie ATP
GLD-2, jako polimeraza poli(A) (PAP), działa poprzez włączanie ATP na końcu 3' mRNA w sposób niezależny od matrycy.
Aktywność enzymatyczna: aktywność adenylotransferazy polinukleotydowej
Odkryto, że białko to ma działanie katalityczne, czyli ma zdolność zwiększania szybkości reakcji chemicznych, które nie zachodziłyby tak szybko. Wiadomo, że katalizuje następującą reakcję (która wymaga następującego kofaktora: Mg(2+)):
ATP + RNA(n) ⇄ difosforan + RNA(n+1)
W zależności od otoczenia optymalne pH waha się od 8 w cytoplazmie do 8,3 w jądrze.
Proces biologiczny
Różnicowanie hematopoetycznych komórek progenitorowych
Białko GLD-2 wraz z 136 innymi białkami bierze udział w molekularnym procesie różnicowania hematopoetycznych komórek progenitorowych w ludzkim proteomie. Jest to proces, w którym typ komórek prekursorowych nabywa wyspecjalizowane cechy hematopoetycznej komórki progenitorowej, rodzaj komórek, w tym mieloidalne komórki progenitorowe i limfoidalne komórki progenitorowe.
Obróbka mRNA przez poliadenylację RNA
Aktywność poliadenylacyjna GLD-2, jak wspomnieliśmy wcześniej, jest stymulowana przez fizyczne oddziaływanie z białkiem wiążącym RNA, GLD-3. Aby sprawdzić, czy GLD-3 może stymulować GLD-2 poprzez rekrutację go do RNA, niektóre badania powiązały GLD-2 C. elegans z mRNA w oocytach Xenopus za pomocą białka płaszcza MS2. Uwiązany GLD-2 dodaje poli(A) i stymuluje translację mRNA, wykazując, że rekrutacja jest wystarczająca do stymulacji aktywności poliadenylacji. Heterodimer PAP, w którym GLD-2 zawiera miejsce aktywne, a GLD-3 zapewnia specyficzność wiązania RNA. Białko płaszcza MS2 zostało połączone z GLD-2 w celu rekrutacji go do RNA.
Ponadto aktywność GLD-2 jest również ważna dla utrzymania lub zwiększenia obfitości wielu mRNA, ponieważ poliadenylacja cytoplazmatyczna odgrywa zasadniczą rolę w aktywacji translacji matczynego mRNA podczas wczesnego rozwoju. U kręgowców reakcja wymaga CPEB, białka wiążącego RNA i polimerazy poli(A) GLD-2.
Enzym Xenopus , który występuje w dwóch blisko spokrewnionych formach, poliadenyluje RNA, z którymi jest związany, i wzmacnia ich translację. Podobnie oddziałuje z cytoplazmatycznymi czynnikami poliadenylacji, w tym czynnikiem specyficzności rozszczepiania i poliadenylacji oraz CPEB , a także z docelowymi mRNA. Odkrycia te potwierdzają i poszerzają niedawny raport, że enzym GLD-2 jest długo poszukiwanym PAP odpowiedzialnym za cytoplazmatyczną poliadenylację w oocytach.
Ponadto uważa się, że tworzenie pamięci długotrwałej nie ma kontroli translacyjnej nad zlokalizowanymi mRNA. U ssaków dendrytów są utrzymywane w stanie stłumionym i są aktywowane po powtarzającej się stymulacji. Uważa się, że do tworzenia pamięci potrzebnych jest kilka białek regulatorowych wymaganych do kontroli translacji we wczesnym rozwoju, co sugeruje podobne mechanizmy molekularne. W eksperymencie z użyciem Drosophila wykryto enzym odpowiedzialny za wydłużenie poli(A) w mózgu i wykazano również, że jego aktywność jest wymagana specjalnie dla pamięci długotrwałej. Odkrycia te dostarczają mocnych dowodów na to, że poliadenylacja cytoplazmatyczna ma kluczowe znaczenie dla tworzenia pamięci i że odpowiedzialnym enzymem jest GLD2.
Implikacje medyczne
Odkryto również, że GLD2 ma zastosowania medyczne.
Na przykład, taki enzym ulega nadekspresji u pacjentów cierpiących na raka ; dlatego może być stosowany jako czynnik prognostyczny wczesnego pojawienia się u pacjentek z rakiem piersi. Ponadto aktywność PAP jest wykorzystywana do pomiaru działania leków przeciwnowotworowych, takich jak etopozyd i kordycepina , w dwóch liniach komórkowych raka: HeLa , która jest ludzkim nabłonkowym rakiem szyjki macicy, oraz MCF-7 (ludzki rak piersi). Jednak pomimo swojej przydatności może być również zaangażowany w ekspresję kilku powszechnych chorób, takich jak: białaczka , marskość wątroby , urazy mózgu , zapalenie wątroby iw niektórych przypadkach bezpłodność u pacjentów płci męskiej.
Dalsza lektura
- "UniProtKB - Q6PIY7 (GLD2_HUMAN)" . UniProt.
- Nousch M, Yeroslaviz A, Habermann B, Eckmann CR (październik 2014). „Cytoplazmatyczne polimerazy poli (A) GLD-2 i GLD-4 promują ogólną ekspresję genów poprzez różne mechanizmy” . Badania kwasów nukleinowych . Czasopisma Oksfordzkie. 42 (18): 11622–33. doi : 10.1093/nar/gku838 . PMC 4191412 . PMID 25217583 .
- „GLD-2” . InteractiveFly: GeneBrief .
- Kwak JE, Wang L, Ballantyne S, Kimble J, Wickens M (marzec 2004). „Homologi GLD-2 ssaków to polimerazy poli (A)” . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 101 (13): 4407–12. Bibcode : 2004PNAS..101.4407K . doi : 10.1073/pnas.0400779101 . PMC 384760 . PMID 15070731 .
- Kwak JE, Wickens M (czerwiec 2007). „Rodzina polimeraz poli (U)” . RNA . 13 (6): 860–7. doi : 10.1261/rna.514007 . PMC 1869031 . PMID 17449726 .
- Martin G, Möglich A, Keller W, Doublié S (sierpień 2004). „Biochemiczny i strukturalny wgląd w wiązanie substratu i mechanizm katalityczny ssaczej polimerazy poli (A)”. Dziennik biologii molekularnej . 341 (4): 911–25. doi : 10.1016/j.jmb.2004.06.047 . PMID 15328606 .
- „PAPD4 »polimeraza poli(A) RNA GLD2 [EC 2.7.7.19]” . Nexprot BETA.
- „GO: 0002244 »Różnicowanie hematopoetycznych komórek progenitorowych” . NextProt BETA .
- Nousch M, Yeroslaviz A, Habermann B, Eckmann CR (październik 2014). „Cytoplazmatyczne polimerazy poli (A) GLD-2 i GLD-4 promują ogólną ekspresję genów poprzez różne mechanizmy” . Badania kwasów nukleinowych . 42 (18): 11622–33. doi : 10.1093/nar/gku838 . PMC 4191412 . PMID 25217583 .
- Nakel K, Bonneau F, Eckmann CR, Conti E (lipiec 2015). „Strukturalne podstawy aktywacji C. elegans niekanonicznej cytoplazmatycznej poli(A)-polimerazy GLD-2 przez GLD-3” . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 112 (28): 8614–9. Bibcode : 2015PNAS..112.8614N . doi : 10.1073/pnas.1504648112 . PMC 4507228 . PMID 26124149 .
- „Informacje na temat EC 2.7.7.19 - adenylotransferazy polinukleotydowej” . Baza danych BRENDA .