LICZBA (gen)

ZDRĘTWIAŁY
Protein NUMB PDB 1wj1.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów:
Identyfikatory
, C14orf41, S171, c14_5527, endocytarne białko adaptorowe, NUMB endocytarne białko adaptorowe
Zewnętrzne identyfikatory
ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (białko)

Lokalizacja (UCSC)
PubMed search
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

Białko zdrętwiałe homolog to białko , które u ludzi jest kodowane przez gen NUMB . Białko kodowane przez ten gen odgrywa rolę w określaniu losów komórek podczas rozwoju. Kodowane białko, którego degradacja jest indukowana w proteasomu przez MDM2 , jest białkiem związanym z błoną, które, jak wykazano, łączy się z EPS15 , LNX1 i NOTCH1 . Dla tego genu znaleziono cztery warianty transkryptu kodujące różne izoformy.

Białko Numb jest kodowane przez gen NUMB , którego mechanizm wydaje się być zachowany ewolucyjnie . Numb był szeroko badany zarówno u bezkręgowców, jak i ssaków, chociaż jego funkcję najlepiej poznano u Drosophila . Numb odgrywa kluczową rolę w asymetrycznym podziale komórek podczas rozwoju, umożliwiając zróżnicowaną specyfikację losu komórek w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym. Podczas neurogenezy , Numb lokalizuje się po jednej stronie komórki macierzystej, tak że jest rozprowadzany selektywnie do jednej komórki potomnej. Ten asymetryczny podział pozwala komórce potomnej zawierającej Numb na uzyskanie innego losu niż druga komórka potomna.

Gen

Produkt białkowy genu zdrętwiałego kontroluje decyzje dotyczące losu komórek binarnych w obwodowym i ośrodkowym układzie nerwowym zarówno bezkręgowców, jak i ssaków podczas neurogenezy . Podczas podziału komórki Numb jest asymetrycznie zlokalizowany na jednym końcu komórki progenitorowej, a następnie segreguje się tylko do jednej komórki potomnej, gdzie wewnętrznie determinuje los komórki. Sygnalizacja zdrętwiałych białek odgrywa kluczową rolę w podejmowaniu decyzji o losie komórek binarnych po asymetrycznych podziałach komórkowych . Jedna komórka potomna, na ogół ta otrzymująca odrętwienie, jest w stanie przyjąć neuronalny los i unerwić rozwijający się układ nerwowy. Druga komórka potomna staje się komórką progenitorową, aby wypełnić utraconą rolę komórki macierzystej i utrzymać proliferację. Oprócz swojej roli w proliferacji i różnicowaniu, wykazano również, że Numb odgrywa rolę w powstawaniu nowotworów i odpowiedzi prekursorów neuronów na sygnały chemotaktyczne podczas migracji.

U ssaków istnieją cztery alternatywne splicingowe formy białka Numb. Ponadto istnieje homolog Numb o nazwie „Numb-like” lub NUMBL . Odrętwiałe białka u ssaków nie są tak dobrze poznane, jak ich odpowiedniki u much. Różne formy Numb mają zróżnicowane funkcje promujące progenitor i promujące różnicowanie. Konieczne są dalsze badania, aby zrozumieć złożone relacje między tymi formami Numb a ich funkcjami.

Lokalizacja asymetryczna

Zarówno u bezkręgowców, jak i ssaków, Numb jest lokalizowany przy użyciu kompleksu Pins / GαI i kompleksu PAR Bazooki (Par3 u ssaków), Par6 i aPKC (nietypowa kinaza białkowa C). W komórce prekursorowej narządu czuciowego (SOP), białka PAR lokalizują się na tylnym biegunie komórki, a kompleks Pins/GαI jest zlokalizowany na przednim biegunie komórki. Prowadzi to do przedniego/tylnego podziału komórek z komórkami potomnymi o podobnej wielkości. W neuroblastach , oba kompleksy są zlokalizowane w korze wierzchołkowej, powodując podział komórek wierzchołkowych/podstawnych i komórki potomne wykazujące silną asymetrię wielkości. W SOP zaproponowano jeden mechanizm lokalizacji Numb oparty na kompleksie PAR. Stwierdza, że ​​złożona fosforylacji umożliwia aPKC fosforylację Numb w komórce przedmitotycznej , zmniejszając jej powinowactwo do błony plazmatycznej. To uwalnia Numb z bieguna aPKC, zwiększając jego obecność w biegunie innym niż aPKC. Ustanawia to asymetryczny rozkład Numb, z półksiężycem Numb/Pon po jednej stronie komórki macierzystej.

Innym proponowanym składnikiem kompleksu lokalizacyjnego jest Partner of Numb (PON), który jest asymetrycznie zlokalizowany podczas mitozy i działa jako białko adaptorowe, wiążąc i pośrednicząc w zakotwiczeniu Numb. Lokalizacja PON jest kontrolowana przez ścieżkę sygnałową Insc lub Frizzled-Wnt.

Rola w proliferacji i różnicowaniu komórek

Różnicowanie poprzez hamowanie sygnalizacji wycięcia

Podstawową funkcją Numb w różnicowaniu komórek jest hamowanie sygnalizacji Notch , która jest niezbędna do utrzymania potencjału samoodnawiania w komórkach macierzystych i progenitorowych. Notch jest transbłonowym receptorem sygnałowym, który jest aktywowany przez ligandy z rodziny DSL . Notch wiąże ligandy Delta i Serrate u Drosophila . Ludzkie ligandy są odpowiednio podobne do delty i postrzępione . Ligandy te same są integralnymi białkami błonowymi . Po związaniu liganda z receptorem Notch, wewnątrzkomórkowy fragment Notch (NICD lub domena wewnątrzkomórkowa notch) jest uwalniany do cytoplazmy i transportowany do jądra, gdzie może tworzyć kompleks z partnerami wiążącymi, takimi jak EP300 i acetylotransferaza histonowa i działać jako czynnik transkrypcyjny dla docelowych genów Notch. Wśród docelowych genów Notch znajdują się członkowie rodzin genów HES i HEY, których produkty białkowe mogą działać jako represory transkrypcji dla specyficznych tkankowo czynników transkrypcyjnych, utrzymując w ten sposób potencjał komórki do samoodnawiania.

Hamowanie sygnalizacji notch poprzez szlak ubikwitynacji

Numb wywiera swoją funkcjonalną rolę na decyzje dotyczące losu komórki poprzez antagonizowanie działań sygnalizacyjnych Notch . Wydaje się, że mechanizmy molekularne leżące u podstaw tego związku polegają na ubikwitynacji receptora Notch1 związanego z błoną i późniejszej degradacji jego NICD po aktywacji receptora. Na poparcie tego zdolność Numb do ubichinacji Notch1 bezpośrednio korelowała z jego funkcjonalnym hamowaniem aktywności sygnalizacyjnych Notch1. Szlak ubikwitynacji kieruje recyklingiem białek poprzez bezpośrednie znakowanie określonych białek dla proteasomu degradacja. W wieloetapowym procesie wolna ubikwityna jest najpierw przyłączana do enzymu aktywującego (E1), a następnie przenoszona do enzymu sprzęgającego (E2), który współpracuje z ligazą (E3), która działa jako adapter do selektywnego przenoszenia ubikwityny do określonego białka podłoża. Stwierdzono, że ekspresja Numb selektywnie znakuje błonowy receptor Notch1 w celu ubikwitynacji poprzez interakcję jego domeny wiążącej fosfotyrozynę z ligazą ubikwitynową E3 Itch. Numb i Itch działają wspólnie, aby promować ubikwitynację pełnej długości receptora Notch związanego z błoną przed aktywacją. Jednak wydaje się, że Numb tylko promuje degradację produktu cięcia NICD po aktywacji receptora, kierując go na degradację proteasomu i zapobiegając jego translokacji do jądra.

Hamowanie sygnalizacji wycięcia przez sanpodo

Numb działa jako antagonista Notch, powodując jego selektywną endocytozę i degradację. Inny zaproponowany mechanizm, w jaki sposób jest to osiągane u Drosophila, obejmuje białko zwane Sanpodo. Sanpodo to białko, które kojarzy się zarówno z Notch, jak i Numb. Znajduje się na błonie plazmatycznej i jest niezbędny do aktywacji Notch, promowania cięcia Notch i sygnalizacji NICD w jądrze. Numb przekształca Sanpodo z aktywatora w inhibitor sygnalizacji Notch, zwiększając różnice w sygnalizacji Notch między różnymi komórkami potomnymi. W komórkach potomnych zawierających Numb, Sanpodo pozwala Numbowi hamować Notch. W komórkach potomnych bez Numb, Sanpodo wzmacnia sygnalizację Notch. Sanpodo pozwala zatem komórkom na utrzymanie sygnalizacji Notch na poziomie poniżej lub powyżej progu.

Numb w Drosophila

Numb był badany najintensywniej u Drosophila , w szczególności w kontekście ich prekursorów narządów zmysłów i komórek macierzystych zwojów.

Rozwój zewnętrznych narządów zmysłów

Drosophila to struktura czuciowa w obwodowym układzie nerwowym, która składa się z czterech komórek ; neuron, komórka otoczki, która otacza dendryt, oraz komórki włosów i zębodołu, które są uważane za „zewnętrzne” komórki podporowe. Wszystkie cztery losy komórek są potomkami komórki prekursorowej narządu zmysłu (SOP). W odpowiedzi na odpowiednie sygnały, SOP najpierw dzielą się na dwie wtórne komórki prekursorowe. Tylna komórka potomna nazywana jest komórką pIIa, a przednia komórka potomna nazywana jest pIIb. Komórka pIIa dzieli się, tworząc komórkę włosia i komórkę gniazdową, podczas gdy komórka pIIb dzieli się, tworząc neuron i komórkę glejową. Asymetryczny podział SOP na komórki potomne o różnych losach zależy od dystrybucji Numb. Numb rozkłada się równomiernie w cytoplazmie aż do podziału mitotycznego, kiedy to jest selektywnie zlokalizowana na przednim biegunie komórki. Zatem Numb jest selektywnie segregowany do komórki potomnej pIIb po podziale SOP.

Utrata funkcji Numb powoduje nieprawidłowe różnicowanie komórek SOP we wszystkie komórki pIIa, wytwarzając cztery zewnętrzne komórki podporowe i brak neuronów lub komórek glejowych. W przypadku utraty funkcji SOP Zdrętwiałe mutanty mają znaczny spadek liczby neuronów czuciowych, pozostawiając je „odrętwiałe”. Zysk funkcji Mutanty Notch wyrażają podobny fenotyp. Ektopowa ekspresja Numb podczas podziału SOP ma odwrotny skutek, wytwarzając wszystkie komórki pIIb i żadnych zewnętrznych komórek podporowych. Na poparcie wcześniejszych eksperymentów wykazujących rolę Numb w hamowaniu sygnalizacji Notch, funkcjonalna utrata składników sygnalizacji Notch skutkuje podziałem SOP na dwie komórki pIIb, co sugeruje, że Numb promuje nabywanie losu komórki pIIb poprzez hamowanie sygnalizacji Notch. Zatem asymetryczna dystrybucja Numb do wtórnych prekursorów IIb podczas podziału SOP jest konieczna, aby komórki potomne uzyskały odrębne losy komórek.

Komórka macierzysta zwoju

Komórka macierzysta zwoju (GMC) to komórka pochodząca z podziału neuroblastu w ośrodkowym układzie nerwowym Drosophila . Neuroblast neuroblast macierzysty, oraz GMC , który podzieli się, aby wytworzyć neurony. Neuroblast macierzysty dzieli się wzdłuż osi wierzchołkowo-podstawnej, przy czym Numb lokalizuje się u podstawy i kończy w GMC .

Drętwienie u ssaków

Splicing alternatywny wspierający proliferację i różnicowanie

W embrionach myszy z mutacją Numb wczesne neurony pojawiają się w oczekiwanym wzorze przestrzennym i czasowym, ale nie utrzymują wystarczającej puli proliferujących komórek progenitorowych i prawie wyczerpują populację dzielących się komórek wkrótce po rozpoczęciu neurogenezy. Zarodki te wykazują przedwczesną produkcję neuronów w przodomózgowiu i wady zamknięcia cewy nerwowej, umierając około 11,5 dnia embrionalnego. Badania te sugerują funkcjonalną rolę Numb ssaków w promowaniu losu komórek progenitorowych podczas neurogenezy, co bezpośrednio sprzeciwia się proponowanej roli Numb u bezkręgowców. Jednak inne badania wykazały, że nadekspresja Numb w linii komórek macierzystych MONC-1 grzebienia nerwowego ssaków zaburza różnicowanie neuronów, zgodnie z tym, co obserwuje się u muszki owocowej.

W przeciwieństwie do genu Numb bezkręgowców, gen Numb ssaków podlega alternatywnemu splicingowi w celu wytworzenia co najmniej czterech funkcjonalnie różnych izoform Numb. Podczas gdy same asymetryczne podziały mogą wytworzyć wystarczającą liczbę populacji neuronów u Drosophila, mózgi ssaków są znacznie bardziej zaawansowane i wymagają większych populacji neuronów, których nie można ustanowić samymi podziałami asymetrycznymi. Zatem prekursory korowe ssaków muszą najpierw przejść symetryczne podziały, aby rozszerzyć pulę progenitorową, zanim będą mogły przejść późniejsze asymetryczne podziały dla pokoleń neuronów. Mózg ssaków wyjaśnił to, wytwarzając izoformy Numb, które utrzymują populacje progenitorowe oprócz tych, które wspierają różnicowanie neuronów.

Badania z wykorzystaniem mysiej embrionalnej linii komórkowej P19 wykazały, że izoformy z domeną krótkiego regionu bogatego w prolinę (PRR) promują różnicowanie neuronów, podczas gdy te z długą domeną PRR sprzyjają proliferacji komórek i zapobiegają różnicowaniu. Izoformy p71 i p72, które zawierają wstawkę PRR, ulegają głównie ekspresji w aktywnie dzielących się tkankach i są regulowane w dół podczas różnicowania, co sugeruje, że te izoformy promują proliferację komórek (Dho i in., 1999). Natomiast gen Drosophila Numb koduje białko o masie 66 kDa. Zgodnie z odkryciem, że Numb obsługuje tylko różnicowanie, a nie proliferację w podziale asymetrycznym, białko Drosophila 66 kDa jest analogiczne do krótszej izoformy ssaka pozbawionej wstawki PRR, a tym samym sprzyja różnicowaniu komórek.

Rola w raku i powstawaniu nowotworów

W kilku rodzajach raka wykazano utratę ekspresji Numb. Jest to dobrze ugruntowane w raku piersi, gdzie utrata Numb koreluje z gorszym rokowaniem. Utratę odrętwienia wykazano również w niedrobnokomórkowym raku płuc , raku gruczołów ślinowych i przewlekłej białaczce szpikowej . Przywrócenie funkcji Numb lub manipulacja enzymami w mechanizmie ubikwityny to niektóre z możliwych kierunków badań nad leczeniem niektórych typów nowotworów.

Rola w rakach sutka

W około połowie wszystkich ludzkich raków sutka tłumienie sygnalizacji Notch za pośrednictwem Numb jest tracone z powodu ubikwitynacji Numb, oznaczając ją pod kątem degradacji proteasomów. Numb działa jak onkogen supresor, hamujący proliferację komórek nowotworowych poprzez tłumienie sygnalizacji Notch. Zwiększoną sygnalizację Notch obserwuje się w nowotworach, w których aktywność Numb została utracona, a przejściowa nadekspresja białka Numb za pośrednictwem retrowirusów w tych nowotworach przywróciła podstawowe poziomy sygnalizacji Notch i znacznie zmniejszyła ich zdolność do tworzenia kolonii. Zatem biologiczny antagonizm między sygnalizacją Notch i Numb, która kontroluje równowagę proliferacyjną / różnicującą wielu linii komórkowych, wydaje się odgrywać rolę w karcynogenezie ludzkich piersi i być może innych rodzajach nowotworzenia. Farmologiczne hamowanie sygnalizacji Notch lub wzmacnianie sygnalizacji Numb może być źródłem leczenia pacjentów z rakiem w przyszłości.

Uważa się, że Numb odgrywa rolę w supresji guza, dzięki swojej zdolności do regulowania Notch i TP53 . Numb wiąże i hamuje ligazę E3 Mdm2 , która jest odpowiedzialna za ubikwitynację i degradację TP53 . Ablacja Numb w komórce prowadzi do zmniejszenia TP53 , powodując upośledzoną apoptozę i odpowiedź punktu kontrolnego cyklu komórkowego. Przywrócenie poziomów Numb przywraca również TP53 i zdolności tłumienia guza.

Rola w migracji komórek

Prekursory neuronalne są generowane w strefach proliferacyjnych, zanim migrują do ukierunkowanych miejsc, gdzie przechodzą dojrzewanie i stają się funkcjonalnymi neuronami. Badania na Drosophila po raz pierwszy sugerowały, że Numb odgrywał rolę w migracji komórek, gdy mutanty wykazywały wadliwą migrację glejową wzdłuż dróg aksonalnych. Od tego czasu odkryto mechanizm, dzięki któremu Numb wiąże chemotaktykę receptory sygnalizacyjne, tworzące rusztowanie dla rekrutacji atypowych PKC (aPKC) do kompleksu receptorowego. Po aktywacji aPKC fosforyluje Numb, promując w ten sposób pozytywną odpowiedź sprzężenia zwrotnego, która nasila wiązanie receptora Numb-chemotaktycznego i późniejsze tworzenie kompleksu endosomalnego. Endocytoza wspiera relokację receptora chemotaktycznego na przód komórki, aby promować kierunkową migrację za pośrednictwem receptora w odpowiedzi na aktywację receptora.

Czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego jest jednym z czynników chemotaktycznych, które stymulują chemotaksję za pośrednictwem Numb podczas migracji komórek. BDNF może działać jako czynnik chemotaktyczny dla prekursorów neuronów podczas migracji poprzez aktywację receptorów TrkB . Numb wiąże się z receptorami TrkB, działając jako endocytarny regulator TrkB i promując aktywację aPKC, działając jako białko rusztowania. Po fosforylacji aPKC może również fosforylować Numb, aby zwiększyć jego skuteczność wiązania TrkB, promując w ten sposób chemotaktyczną wrażliwość prekursora na BDNF.

Interakcje

Numb wykazał interakcje białko-białko z kompleksem białkowym związanym z adapterem 2, alfa 1 , Mdm2 , L1 , DPYSL2 , SIAH1 , P53 i LNX1 .

Dalsza lektura