LGR5
| LGR5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , FEX, GPR49, GPR67, GRP49, HG38, bogate w leucynę powtórzenie zawierające receptor sprzężony z białkiem G 5, bogate w leucynę powtórzenie zawierające receptor sprzężony z białkiem G 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory zewnętrzne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bogaty w leucynę receptor sprzężony z białkiem G 5 ( LGR5 ) znany również jako receptor sprzężony z białkiem G 49 ( GPR49 ) lub receptor sprzężony z białkiem G 67 ( GPR67 ) jest białkiem , które u ludzi jest kodowane przez gen LGR5 . Jest członkiem białek receptorowych GPCR klasy A. Białka R-spondyny są biologicznymi ligandami LGR5. LGR5 ulega ekspresji w różnorodnych tkankach, takich jak mięśnie, łożysko , rdzeń kręgowy i mózg, a zwłaszcza jako biomarker dorosłych komórek macierzystych w niektórych tkankach.
Gen
Przed obecnym oznaczeniem nazewnictwa LGR5 był również znany jako FEX, HG38, GPR49 i GPR67. Ludzki gen LGR5 ma długość 144 810 zasad i znajduje się na chromosomie 12 w pozycji 12q22-q23. Zarówno ludzkie, szczurze, jak i mysie homologi zawierają 907 aminokwasów i siedem domen transbłonowych . Po translacji peptyd sygnałowy (aminokwasy 1-21) jest odcinany, a dojrzały peptyd (aminokwasy 22-907) wstawia swoją domenę przezbłonową do translokonu membranę przed pakowaniem w kierunku membrany plazmatycznej.
Struktura białka
LGR5 jest wysoce konserwatywny w obrębie kladu ssaków . Analizy sekwencji wykazały, że regiony transbłonowe i połączenie otoczone cysteiną między TM1 a domeną zewnątrzkomórkową były wysoce konserwatywne u anemonu morskiego ( Anthopleura elegantissima ), muchy ( Drosophila melanogaster ), robaka ( Caenorhabditis elegans ), ślimaka ( Lymnaea stagnalis ), szczura ( Rattus rattus ) i człowieka ( Homo sapiens ). Homologia między metazoanami sugeruje, że był konserwowany u zwierząt i postawiono hipotezę jako chimeryczną fuzję rodowego GPCR i bogatego w leucynę motywu powtórzeń.
Sheau Hsu, Shan Liang i Aaron Hsueh po raz pierwszy zidentyfikowali LGR5 wraz z LGR4 w 1998 roku w University Medical School Stanford w Kalifornii przy użyciu znaczników sekwencji ekspresji opartych na przypuszczalnych receptorach hormonów glikoproteinowych u Drosophila .
Dowody eksperymentalne pokazują, że dojrzałe białko receptora zawiera do 17 bogatych w leucynę powtórzeń, z których każde składa się z 24 aminokwasów obejmujących domenę zewnątrzkomórkową otoczoną bogatymi w cysteinę regionami N-końcowymi i C-końcowymi . W przeciwieństwie do innych receptorów hormonów glikoproteinowych, takich jak hormon luteinizujący , hormon folikulotropowy i hormon stymulujący tarczycę, zawierają tylko 9 powtórzeń. Dopasowanie sekwencji wykazało, że drugie N-glikozylacji w LGR5 ( Asn 208) pokrywa się z tym na szóstym powtórzeniu gonadotropowe i TSH. Reszty cysteiny otaczające ektodomenę tworzą stabilizujące wiązania dwusiarczkowe , które wspierają drugorzędową strukturę powtórzeń bogatych w leucynę.
Funkcjonować
LGR5 jest członkiem szlaku sygnałowego Wnt . Chociaż jego ligand pozostaje nieuchwytny, wykazano, że kostymulacja za pomocą R-spondyny 1 i Wnt-3a indukuje zwiększoną internalizację LGR5. LGR5 również współinternalizuje z LRP6 i FZD5 poprzez szlak zależny od klatryny , tworząc trójskładnikowy kompleks po związaniu ligandu Wnt. Co więcej, szybka kointernalizacja LRP6 przez LGR5 powoduje szybsze tempo degradacji tego pierwszego. Wykazano, że C-terminal region LGR5 ma kluczowe znaczenie zarówno dla zajścia dynamicznej internalizacji, jak i degradacji, chociaż skrócenie C-końca nie hamuje interakcji i internalizacji LRP6, ale raczej zwiększa aktywność receptora. Zatem tylko początkowa interakcja z jego nieznanym ligandem i innymi receptorami związanymi z błoną ma kluczowe znaczenie dla jego roli w sygnalizacji Wnt, a nie sama internalizacja. LGR5 ma kluczowe znaczenie podczas embriogenezy, ponieważ badania zerowe LGR na myszach powodowały 100% śmiertelność noworodków, czemu towarzyszyło kilka zniekształceń twarzoczaszki, takich jak ankyloglossia i rozszerzenie przewodu pokarmowego.
Ligand
LGR5 należy do klasy sierocych receptorów GPCR klasy A. Zatem jego ligandy pozostają nieuchwytne. Jednak wykazano, że Lgr2, muchowy ortolog ssaczego LGR5, wiąże się z „wysokim powinowactwem i specyficznością” z bursikonem , heterodimerycznym neurohormonem owadów, który należy do tej samej klasy co FSH, LH i TSH, które z kolei są homologiczne na czynniki morfogenetyczne kości ssaków (BMP), takie jak gremlin i cerberus . Dlatego LGR5 może być receptorem dla członka dużej rodziny białek morfogenetycznych kości antagoniści. Ponadto wykazano, że białka R-spondyny oddziałują z zewnątrzkomórkową domeną LRG5. Kompleks LGR5/R-spondyna działa poprzez wiązanie, a następnie internalizację RNF43 i ZNRF3 . RNF43 i ZNRF3 to transbłonowe ligazy E3, które negatywnie regulują sygnalizację wnt przez ubikwitynację frizzled receptorów. W ten sposób wiązanie R-spondyny z LGR5 nasila sygnalizację wnt.
Znaczenie kliniczne
LGR5 są dobrze ugruntowanymi markerami komórek macierzystych w niektórych typach tkanek, całkowicie ze względu na fakt, że są one wysoce wzbogacone w prawdziwie multipotentne komórki macierzyste w porównaniu z ich bezpośrednim potomstwem, komórkami wzmacniającymi tranzyt.
Jelita
Śledzenie ujawniło, że LGR5 jest markerem dorosłych komórek macierzystych jelit. Wysoki wskaźnik rotacji wyściółki jelitowej jest spowodowany dedykowaną populacją komórek macierzystych znajdujących się u podstawy krypty jelitowej. W jelicie cienkim te komórki kolumnowe podstawy krypty LGR5 + ve (komórki CBC) mają szerokie powierzchnie podstawne i bardzo mało cytoplazmy i organelli i są rozmieszczone pomiędzy terminalnie zróżnicowanymi komórkami Panetha. Te komórki CBC wytwarzają mnóstwo funkcjonalnych komórek w tkance jelitowej: komórki Panetha, komórki enteroendokrynne, komórki kubkowe, komórki kępkowe, komórki kolumnowe i komórki M przez całe życie dorosłego człowieka. Podobnie ekspresja LGR5 w okrężnicy wiernie przypomina ekspresję w jelicie cienkim.
Wątroba
Normalna wątroba ma bardzo niską ekspresję LGR5, ale kiedy ten narząd jest uszkodzony, pojawia się przedział LGR5-dodatni, który odgrywa zasadniczą rolę w regeneracji wątroby , prawdopodobnie w wyniku zwiększonej sygnalizacji Wnt . Proces raka wątroby wydaje się zależny od pnia raka wyrażającego LGR5 komórki. Ludzki rak wątrobowokomórkowy a także mysi rak wątroby charakteryzuje się obecnością przedziału LGR5-dodatniego, którego nie ma w zdrowej wątrobie. Te wyrażające LGR5 są lepsze w inicjowaniu organoidów i tworzeniu guzów w eksperymentalnym raku wątroby, podczas gdy ablacja linii LGR5 znacząco hamuje inicjację organoidów i wzrost guza.
Nerka
Śledzenie linii in vivo wykazało, że LGR5 ulega ekspresji w rodzącym się klastrze komórek nefronów w rozwijającej się nerce . W szczególności, komórki macierzyste LGR5 + ve przyczyniają się do tworzenia grubej części wstępującej pętli Henlego i dystalnego kanalika krętego . Jednak ekspresja jest ostatecznie obcinana po 7 dniu po urodzeniu, co stanowi wyraźny kontrast z fakultatywną ekspresją LGR5 w aktywnie odnawiających się tkankach, takich jak jelita.
Żołądek
żołądka również zawiera populacje komórek macierzystych LGR5 +ve , chociaż istnieją dwie sprzeczne teorie: jedna mówi, że komórki macierzyste LGR5 + ve znajdują się w przesmyku, regionie między komórkami jamy brzusznej a komórkami gruczołu, gdzie zachodzi większość proliferacji komórkowej. Jednak śledzenie linii ujawniło komórki macierzyste LGR5 + ve na dnie gruczołu, których architektura przypomina układ jelitowy. Sugeruje to, że komórki macierzyste LGR5 dają początek komórkom wzmacniającym tranzyt, które migrują w kierunku przesmyku, gdzie się rozmnażają i utrzymują nabłonek żołądka .
Ucho
LGR5 + ve zostały określone jako prekursor czuciowych komórek rzęsatych wyściełających ślimak .
Mieszek włosowy
mieszków włosowych steruje sygnalizacja Wnt, która oddziałuje na komórki macierzyste mieszków włosowych zlokalizowane w ich wybrzuszeniu. Chociaż komórki te są dobrze scharakteryzowane przez markery CD34 i cytokeratyny, istnieje coraz większa zgoda co do tego, że LGR5 jest przypuszczalnym markerem komórek macierzystych mieszków włosowych. LGR5 w połączeniu z LRG6 jest wyrażany w niezwykły sposób: komórki macierzyste LRG6 + ve utrzymują górny gruczoł łojowy, podczas gdy komórki macierzyste LRG5 + ve zasilają trzon mieszków włosowych po migracji komórek wzmacniających tranzyt do brodawki skórnej. Pomiędzy tymi dwiema odrębnymi populacjami komórek macierzystych znajdują się multipotentne LRG5/6 +ve komórek macierzystych, które ostatecznie utrzymują naskórkowy mieszek włosowy u dorosłych.
Rak
nowotworowych komórek macierzystych głosi, że dedykowana mała populacja rakowych komórek macierzystych, której udaje się uniknąć terapii przeciwnowotworowej, utrzymuje łagodne i złośliwe nowotwory. To wyjaśnia nawracające nowotwory nawet po chirurgicznym usunięciu guzów . Zidentyfikowano komórki macierzyste LGR5 + ve , które napędzają aktywność komórek macierzystych w mysich gruczolakach jelitowych poprzez błędną aktywację szlaku sygnałowego Wnt cyklu prokomórkowego w wyniku kolejnych mutacji, takich jak tworzenie gruczolaka przez gruczolakowatą polipowatość coli (APC) mutacja. Badania nad LGR5 w raku jelita grubego ujawniły dość kłopotliwy mechanizm: utrata LGR5 w rzeczywistości zwiększyła rakotwórczość i inwazję, podczas gdy nadekspresja powoduje zmniejszenie rakotwórczości i klonogenności. Oznacza to, że LGR5 nie jest onkogenem , ale genem supresorowym nowotworów i że jego główną rolą jest ograniczanie ekspansji komórek macierzystych w ich odpowiednich niszach. Odmienny profil ekspresji LGR5 zaobserwowano również w różnych stadiach raka przewodu pokarmowego, co sugeruje, że histoanatomiczne rozmieszczenie LGR5 +ve komórki macierzyste określają, w jaki sposób rak się rozwija. Wyniki densytometrii ekspresji LGR5 metodą Western blot w różnych liniach komórkowych wykazały, że wysokie poziomy ekspresji LGR5 były widoczne w liniach komórkowych BHK, AGS, VERO i NIH3T3 w porównaniu z innymi liniami komórkowymi.
Dalsza lektura
- Hsu SY, Kudo M, Chen T, Nakabayashi K, Bhalla A, van der Spek PJ, van Duin M, Hsueh AJ (sierpień 2000). „Trzy podrodziny bogatych w leucynę receptorów sprzężonych z białkiem G (LGR): identyfikacja LGR6 i LGR7 oraz mechanizm sygnalizacyjny dla LGR7” . Mol. endokrynol . 14 (8): 1257–71. doi : 10.1210/mend.14.8.0510 . PMID 10935549 .
- Yamamoto Y, Sakamoto M, Fujii G, Tsuiji H, Kenetaka K, Asaka M, Hirohashi S (marzec 2003). „Nadekspresja sierocego receptora sprzężonego z białkiem G, Gpr49, w ludzkich rakach wątrobowokomórkowych z mutacjami beta-kateniny”. Hepatologia . 37 (3): 528–33. doi : 10.1053/jhep.2003.50029 . PMID 12601349 . S2CID 28795177 .
Ten artykuł zawiera tekst z Narodowej Biblioteki Medycznej Stanów Zjednoczonych , która jest własnością publiczną .