PEDF
| SERPINF1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , EPC-1, OI12, OI6, PEDF, PIG35, członek rodziny serpin F 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikatory zewnętrzne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Czynnik pochodzenia nabłonka barwnikowego ( PEDF ), znany również jako serpina F1 ( SERPINF1 ), jest wielofunkcyjnym wydzielanym białkiem , które ma funkcje antyangiogenne , przeciwnowotworowe i neurotroficzne . Występujące u kręgowców białko o masie cząsteczkowej 50 kDa jest badane jako kandydat terapeutyczny do leczenia takich schorzeń jak neowaskularyzacja naczyniówkowa , choroby serca i rak . U ludzi czynnik pochodzący z nabłonka barwnikowego jest kodowany przez gen SERPINF1 .
Odkrycie
Czynnik pochodzenia nabłonka barwnikowego (PEDF) został pierwotnie odkryty przez Joyce Tombran-Tink i Lincoln Johnson pod koniec lat 80. Ta grupa badała rozwój ludzkich komórek siatkówki , identyfikując wydzielane czynniki wytwarzane przez nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE), warstwę komórek podtrzymujących siatkówkę. Po zauważeniu RPE wytworzył czynnik, który promował różnicowanie prymitywnych komórek siatkówki w komórki neuronu fenotypu, postanowili określić tożsamość czynnika. Wyizolowali białka unikalne dla komórek RPE i przetestowali poszczególne białka pod kątem funkcji neurotroficznych, co oznacza promowanie fenotypu neuronalnego. Białko neurotroficzne o masie około 50 kilodaltonów (kDa) zostało zidentyfikowane i tymczasowo nazwane RPE-54, zanim zostało oficjalnie nazwane czynnikiem pochodzenia nabłonka pigmentowego.
Wkrótce potem to samo laboratorium zsekwencjonowało białko PEDF i porównało je z biblioteką oka ludzkiego płodu . Odkryli, że PEDF jest wcześniej niescharakteryzowanym białkiem i członkiem rodziny serpin (inhibitorów proteazy serynowej).
Gen
Gen kodujący ludzki PEDF zlokalizowano na 17. chromosomie w pozycji 17p13.1 . Ludzki gen PEDF ma około 15,6 kb, a mRNA ma około 1,5 kb. Bezpośrednio powyżej genu PEDF znajduje się promotora o długości 200 pz z domniemanymi miejscami wiązania czynników transkrypcyjnych HNF4 , CHOP i USF . Gen PEDF składa się z 8 eksonów i 7 intronów.
Gen PEDF jest obecny u kręgowców, od ludzi po ryby, ale nie występuje u kałamarnic, robaków ani muszek owocowych. Tryskacze morskie wykazują ekspresję kilku genów serpiny, co sugeruje, że gen PEDF mógł pochodzić od innego członka rodziny serpinów po ewolucji kręgowców. Gen najbardziej homologiczny do PEDF to sąsiadujący z nim gen na chromosomie 17, SerpinF2 .
Białko
Białko PEDF jest wydzielanym białkiem o wielkości około 50 kDa i długości 418 aminokwasów. N-koniec zawiera sekwencję liderową odpowiedzialną za wydzielanie białka z komórki w resztach 1-19. Wykazano, że 34-merowy fragment PEDF (reszty 24-57) ma właściwości antyangiogenne , a 44-merowy (reszty 58-101) ma właściwości neurotroficzne. Przeszukiwanie BLAST ujawnia, że między resztami 75-124 istnieje domniemane miejsce wiązania receptora. Sekwencja lokalizacji jądrowej (NLS) zawiera około 150 aminokwasów w białku. Dodatkowa masa cząsteczkowa jest częściowo spowodowana pojedynczym glikozylacji w reszcie 285. W pobliżu C-końca w resztach 365-390 znajduje się reaktywna pętla środkowa (RCL), która normalnie bierze udział w aktywności inhibitora proteazy serynowej; jednak w PEDF region ten nie zachowuje funkcji hamującej.
W 2001 roku udało się wygenerować strukturę krystaliczną PEDF. Struktura PEDF obejmuje 3 arkusze beta i 10 helis alfa. To odkrycie wykazało, że PEDF ma asymetryczny rozkład ładunku w całym białku. Jedna strona białka jest silnie zasadowa, a druga silnie kwaśna, co prowadzi do polarnej trójwymiarowej struktury. Zaproponowali, że zasadowa strona białka zawiera miejsce wiązania heparyny.
Sygnalizacja
Ekspresja PEDF jest regulowana w górę przez domeny kringle plazminogenu 1-4 (znane również jako angiostatyna ) i domenę kringle 5 (K5). Niedotlenienie lub warunki niskiego poziomu tlenu prowadzą do obniżenia poziomu PEDF. Efekt ten jest spowodowany warunkami niedotlenienia, które powodują, że metaloproteinazy macierzy (MMP) degradują proteolitycznie PEDF. Ponadto wykazano , że amyloid beta zmniejsza poziomy mRNA PEDF.
Wydzielany PEDF wiąże się z receptorem na powierzchni komórki określanym jako PEDF-R . PEDF-R wykazuje fosfolipazy A2 , która uwalnia kwasy tłuszczowe z glicerolipidów. PEDF zwiększa gamma-sekretazy , prowadząc do rozszczepienia domeny transbłonowej receptora VEGF 1 (VEGFR-1). To działanie zakłóca sygnalizację VEGF, hamując w ten sposób angiogenezę. Receptor lamininy jest również celem PEDF, a interakcja zachodzi między resztami 24-57 PEDF, regionem, o którym wiadomo, że reguluje funkcję antyangiogenną.
PEDF indukuje ekspresję PPAR-gamma , która z kolei indukuje p53 , gen supresorowy guza zaangażowany w regulację cyklu komórkowego i apoptozę . Trombospondyna , białko antyangiogenne, jest regulowana w górę przez PEDF. PEDF stymuluje kilka innych dobrze znanych kaskad sygnałowych, takich jak Ras , szlak NF-κB i zewnętrzne kaskady apoptozy.
Funkcjonować
PEDF ma różnorodne funkcje, w tym właściwości antyangiogenne, przeciwnowotworowe i neurotroficzne. Migracja komórek śródbłonka jest hamowana przez PEDF. PEDF hamuje neowaskularyzację siatkówki i proliferację komórek śródbłonka . Wykazano, że reszty antyangiogenne 24-57 są wystarczające do hamowania angiogenezy. PEDF jest również odpowiedzialny za apoptozę komórek śródbłonka poprzez szlak p38 MAPK lub szlak FAS/FASL Funkcja antyangiogenna jest również nadawana przez PEDF poprzez hamowanie zarówno VEGFR-1 i VEGFR-2 .
Przeciwnowotworowe działanie PEDF wynika nie tylko z hamowania wspomagającego układu naczyniowego, ale także z wpływu na same komórki rakowe. Wykazano, że PEDF hamuje proliferację komórek nowotworowych i zwiększa apoptozę poprzez szlak FAS/FASL. Ekspresja VEGF przez komórki nowotworowe jest hamowana przez PEDF.
PEDF wykazuje również funkcje neurotroficzne. Komórki siatkówczaka różnicują się w neurony dzięki obecności PEDF. Ekspresję PEDF w ludzkiej siatkówce stwierdzono w 7,4 tygodniu ciąży, co sugeruje, że może odgrywać rolę w różnicowaniu neuronów siatkówki.
Znaczenie kliniczne
Sugeruje się, że PEDF, białko o wielu funkcjach, odgrywa kliniczną rolę w zespole suchego oka, neowaskularyzacji naczyniówkowej, chorobach sercowo-naczyniowych, cukrzycy, cukrzycowym obrzęku plamki żółtej, wrodzonej łamliwości kości i raku. Jako białko antyangiogenne, PEDF może pomóc w tłumieniu niepożądanej neowaskularyzacji oka. Cząsteczki przesuwające równowagę w kierunku PEDF i od VEGF mogą okazać się użytecznymi narzędziami zarówno w neowaskularyzacji naczyniówkowej, jak i zapobieganiu przerzutów raka .