Rodzina okrężna
| Roundabout | |
|---|---|
 Mutant Robo Receptors i Axonal Midline Crossing
| |
| Identifiers | |
| Symbol | Rondo |
| Błona | 21 |
| identyfikatory | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ronda | |||||||
| Organizm | |||||||
| Symbol | robot | ||||||
| Alt. symbolika | robo1 | ||||||
| Entrez | 37603 | ||||||
| RefSeq (mRNA) | NM_057551.3 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_476899.1 | ||||||
| UniProt | Q7KVK3 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Chromosom | 2R: 18,58 - 18,59 MB | ||||||
| |||||||
| identyfikatory | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| wycieków | |||||||
| Organizm | |||||||
| Symbol | polanka | ||||||
| Alt. symbolika | robo2 | ||||||
| Entrez | 44522 | ||||||
| RefSeq (mRNA) | NM_080531.3 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_536792.2 | ||||||
| UniProt | Q9VQ08 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Chromosom | 2L: 1,37 - 1,43 MB | ||||||
| |||||||
| Identyfikatory | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| robo3 | |||||||
| Organizm | |||||||
| Symbol | robo3 | ||||||
| Alt. symbolika | robo3 | ||||||
| Entrez | 33314 | ||||||
| RefSeq (mRNA) | NM_134748.2 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_608592.2 | ||||||
| UniProt | Q9VPZ7 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Chromosom | 2L: 1,25 - 1,3 MB | ||||||
| |||||||
| rondo homolog 1 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||
| Symbol | ROBO1 | ||||||
| gen NCBI | 6091 | ||||||
| HGNC | 10249 | ||||||
| OMIM | 602430 | ||||||
| RefSeq | NM_002941 | ||||||
| UniProt | Q9Y6N7 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Umiejscowienie | Chr. 3 p12.3 | ||||||
| |||||||
| rondo homolog 2 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||
| Symbol | ROBO2 | ||||||
| gen NCBI | 6092 | ||||||
| HGNC | 10250 | ||||||
| OMIM | 602431 | ||||||
| RefSeq | XM_031246 | ||||||
| UniProt | Q9HCK4 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Umiejscowienie | Chr. 3 p12.3 | ||||||
| |||||||
| rondo homolog 3 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identyfikatory | |||||||
| Symbol | ROBO3 | ||||||
| gen NCBI | 64221 | ||||||
| HGNC | 13433 | ||||||
| OMIM | Q96MS0 | ||||||
| RefSeq | XM_370663 | ||||||
| UniProt | Q96MS0 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Umiejscowienie | Chr. 11 q24 | ||||||
| |||||||
| rondo homolog 4 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||
| Symbol | ROBO4 | ||||||
| gen NCBI | 54538 | ||||||
| HGNC | 17985 | ||||||
| OMIM | 607528 | ||||||
| RefSeq | NM_019055 | ||||||
| UniProt | Q8WZ75 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| Umiejscowienie | Chr. 11 q24.2 | ||||||
| |||||||
Rodzina białek Roundabout ( Robo ) to jednoprzebiegowe receptory transbłonowe, które są wysoce konserwatywne w wielu gałęziach królestwa zwierząt, od C. elegans po ludzi. Zostały one po raz pierwszy odkryte u Drosophila w wyniku badań przesiewowych mutantów pod kątem genów zaangażowanych w kierowanie aksonami . Rondo mutanta Drosophila przypominał skrzyżowania ruchu okrężnego (patrz rondo ). Receptory Robo są najbardziej znane ze swojej roli w rozwoju układu nerwowego, gdzie wykazano, że reagują na wydzielane szczeliny . Jednym z dobrze zbadanych przykładów jest wymóg sygnalizacji Slit-Robo w regulacji przekraczania linii środkowej aksonów. Sygnalizacja szczelina-robot ma również kluczowe znaczenie dla wielu procesów neurorozwojowych, w tym tworzenia przewodu węchowego , nerwu wzrokowego i fascykulacji aksonów ruchowych . Ponadto sygnalizacja Slit-Robo przyczynia się do migracji komórek oraz rozwój innych tkanek, takich jak płuca, nerki, wątroba, mięśnie i piersi. Mutacje w genach Robo zostały powiązane z wieloma neurorozwojowymi u ludzi.
Odkrycie
Wielkoskalowe badanie genomu Drosophila w poszukiwaniu mutantów, które wykazywały wady prowadzenia aksonów, doprowadziło do odkrycia mutacji okrężnej (robo). U robomutantów zaobserwowano, że aksony niewłaściwie krzyżują się i ponownie przecinają linię środkową. Następnie stwierdzono, że wydzielane białko Slit było ligandem dla receptora Roundabout. Wkrótce potem zidentyfikowano białka szczelinowe kręgowców i wykazano, że wiążą się one zarówno z kręgowcami, jak i Drosophila Receptory Robo i pośredniczenie w odpychaniu aksonalnym eksplantów rdzenia kręgowego. Minęło jeszcze kilka lat, zanim przeprowadzono analizę funkcjonalną mutantów Slit i Robo kręgowców; analiza ta wykazała, że sygnalizacja Slit-Robo reguluje również prowadzenie aksonów spoidłowych u kręgowców. Podczas gdy receptory kręgowców Robo1 i Robo2 sygnalizują odpychanie w odpowiedzi na szczelinę, aby zapobiec niewłaściwemu przekraczaniu linii środkowej, odkryto nową funkcję Robo3/Rig1; w przeciwieństwie do innych receptorów Robo, wymagane jest promowanie przekraczania linii środkowej.
Ewolucja członków rodziny
Analiza filogenetyczna ujawnia, że wszystkie receptory Robo wyewoluowały ze wspólnego białka przodków, z wieloma późniejszymi zdarzeniami dywersyfikacji występującymi niezależnie w różnych liniach. Gen Robo został początkowo zidentyfikowany u Drosophila i od tego czasu został sklonowany u różnych gatunków, w tym myszy i ludzi. Drosophila ma trzy receptory Robo: Robo1, Robo2 i Robo3. U kręgowców zidentyfikowano cztery receptory Robo: Robo1 , Robo2 , Robo3 /Rig-1 i Robo4 /Magic Roundabout.
Geny
Lokalizacja
U ludzi Robo1 i Robo2 znajdują się na chromosomie 3p 12.3, podczas gdy Robo3 i Robo4 znajdują się na chromosomie 11p24.2. U myszy odpowiednie geny Robo 1 i 2 znajdują się na chromosomie 16, a geny Robo 3 i 4 znajdują się na chromosomie 9.
Splicing alternatywny
U kręgowców Robo1 przechodzi złożony alternatywny splicing , generując kilka izoform , w tym DUTT1, wariant, który został zidentyfikowany jako gen supresorowy guza . Kręgowiec Robo3 / Rig1 jest również alternatywnie splicowany; jego dwa produkty splicingowe ulegają ekspresji w różnych momentach podczas prowadzenia aksonów spoidłowych i mają przeciwstawne działania.
Dystrybucja tkanek
U ludzi Robo1 jest ogólnie wyrażany w ośrodkowym układzie nerwowym. Robo2 jest wzbogacony w większości obszarów mózgu dorosłego i płodu, a także w dorosłym jajniku. Pośrednią ekspresję Robo2 obserwuje się w wątrobie płodu i dorosłym płucu, nerce, śledzionie, jądrach i rdzeniu kręgowym. Robo3/Rig1 znajduje się w tyłomózgowiu i rdzeniu kręgowym. Robo4 ulega ekspresji w sercu, wątrobie, płucach, nerkach, mięśniach, jelicie cienkim, komórkach śródbłonka i głównie w łożysku.
Struktura białka
Każdy członek rodziny Robo ma podobną strukturę, składającą się z pięciu domen podobnych do immunoglobulin , trzech powtórzeń fibronektyny typu III (FN3), domeny transbłonowej i domeny cytoplazmatycznej z maksymalnie czterema konserwatywnymi motywami (CC0-3). We wszystkich zidentyfikowanych receptorach Robo, z wyjątkiem Robo4 kręgowców, domeny Ig1 i Ig2 zostały zachowane ewolucyjnie i mają kluczowe znaczenie dla wiązania ligandów szczeliny. Robo4 jest niezwykły, ponieważ zawiera tylko dwie domeny Ig i FN3. Jednak ostatnie badania sugerują, że białko Slit2 kręgowców może w rzeczywistości wiązać się z Robo4.
Funkcjonować
Kierowanie aksonalne
U zwierząt dwustronnych, w tym owadów i ssaków, większość aksonów w OUN przekracza linię środkową podczas rozwoju układu nerwowego. Białka Robo są krytycznymi regulatorami krzyżowania się linii środkowej u różnych gatunków. W Drosophila Robo1 i Robo2 są wymagane, aby zapobiegać niewłaściwemu przekraczaniu linii środkowej wystających ipsilateralnie aksonów oraz zapobiegać utknięciu aksonów przeciwstronnych w linii środkowej. Robo3, chociaż wiąże również szczelinę, nie wydaje się odgrywać większej roli w regulowaniu przekraczania linii środkowej. Zamiast tego jest wymagany do bocznej selekcji aksonów po skrzyżowaniu. Robo2 przyczynia się również do tworzenia ścieżek bocznych.
W rdzeniu kręgowym kręgowców Robo1 i Robo2 ulegają ekspresji na aksonach spoidłowych i działają jako receptory odpychające dla ligandów szczeliny wyrażanych przez komórki płytki podłogowej zlokalizowane w linii środkowej. W przeciwieństwie do tego, Robo3/Rig1 jest wymagany do przekroczenia linii środkowej i działa częściowo poprzez antagonizowanie odpychania za pośrednictwem szczeliny przez Robo1 i Robo2.
Wykazano również, że receptory Robo są kluczowymi regulatorami wielu innych decyzji dotyczących poszukiwania ścieżki aksonów podczas rozwoju, w tym projekcji aksonów w przewodzie wzrokowym i nabłonku węchowym.
Kierowanie komórkami nienerwowymi
Rodzina genów Robo przyczynia się do kierowania i migracji komórek nienerwowych, w tym neuronalnych komórek prekursorowych, komórek mięśniowych, komórek tchawicy, komórek Langerhansa i komórek mięśni gładkich naczyń .
Inwazja glejaka i hamowanie migracji
Uważa się, że Robo1 odgrywa rolę w hamowaniu inwazji i migracji glejaka . Komórki glejaka odrastają z obszarów, które zawierają wysokie stężenia Slit2 i jego receptora Robo1, co sugeruje, że kompleks Robo1/Slit2 może służyć jako chemorepelent dla komórek glejaka, hamując inwazję i migrację komórek nowotworowych.
Regulacja cytoszkieletu aktynowego
Wiązanie szczeliny z receptorami Robo prowadzi do reorganizacji cytoszkieletu aktynowego . Polimeryzacja aktyny jest regulowana przez kilka białek adaptorowych, które mogą wiązać się z motywami cytoplazmatycznymi receptorów Robo. U Drosophila zidentyfikowano kilka białek sygnałowych poniżej Robo1, w tym Enabled, Son of Sevenless (SOS), Rac i Dock . Uważa się, że aktywacja Robo1 przez szczelinę prowadzi do zwiększonej depolimeryzacji aktyny, co skutkuje stożkiem wzrostu zawalić się. Nie jest jasne, w jaki sposób Drosophila Robo2 i Robo3 sygnalizują, chociaż wiele badań sugeruje, że mają one różne zdolności sygnalizacyjne, których nie można podsumować za pomocą Robo1.
Atrakcja linii środkowej i Robo3
Homolog Robo3 / Rig1 kręgowca jest bardziej odległym krewnym rodziny genów Robo i uważa się, że odgrywa odrębną rolę w przewodnictwie aksonalnym. Robo3/Rig1 jest alternatywnie składany w celu wytworzenia białka, które hamuje odpychanie, w którym pośredniczy Robo1/2, skutecznie prowadząc do promowania przekraczania linii środkowej. Dokładny mechanizm, dzięki któremu Robo3 osiąga to działanie przeciwodpychające, jest nieznany.
Zastosowania kliniczne i obszary badań
Angiogeneza i supresja guza
Receptor Robo4 został powiązany z angiogenezą zarówno u myszy, jak i danio pręgowanego . Jest również obecny w ludzkich komórkach śródbłonka mikronaczyniowego (HMVEC) i ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej ( HUVEC ). Ekspozycja Robo4 na Slit2 hamuje angiogenezę. Jednak ekspozycja na białko, które hamuje szczelinę Slit2, hamuje również angiogenezę. Ze względu na te niejednoznaczne wyniki rola Robo4 we wzroście naczyń krwionośnych nie jest w pełni zrozumiała.
Robo1 został powiązany ze wzrostem i supresją guza nowotworowego. Szlak Slit2/Robo1 został powiązany z angiogenezą guza, co prowadzi do późniejszego wzrostu guza. Białka Slit2 zidentyfikowano w kilku odmianach nowotworów, w tym w czerniaku , raku piersi , drobnokomórkowym raku płuc i raka pęcherza moczowego. Ponadto zahamowanie szlaku Slit2/Robo1 przez R5 i RoboN zmniejszyło masę i objętość guza, jednocześnie zmniejszając gęstość mikronaczyń. Jednak białka Slit2 nie zostały zidentyfikowane we wszystkich rodzajach nowotworów, a inne badania sugerują, że ekspresja Slit-2 może hamować guzy w drobnokomórkowym raku płuc i raku piersi.
Dysleksja
Uważa się, że białko Robo1 jest związane z dysleksją , prawdopodobnie poprzez translokację chromosomalną . Rola Robo1 w odniesieniu do dysleksji nie jest obecnie w pełni zrozumiała.
Psychopatia
Niedawno badanie powiązań całego genomu przeprowadzone przez Vidinga i współpracowników (2010) wykazało, że gen Robo2 może być zaangażowany w zaburzenia rozwojowe, takie jak psychopatia.
Robo3/Rig1 i HGPPS
Wada białka Robo3/Rig1 skutkuje porażeniem wzroku poziomego ze skoliozą postępującą (HGPPS), rzadką chorobą genetyczną. HGPPS charakteryzuje się brakiem poziomego ruchu gałek ocznych w oczodole (chociaż ruch pionowy pozostaje niezmieniony) i stopniową krzywizną kręgosłupa w trakcie rozwoju. Zaburzenie jest spowodowane mutacją genetyczną na chromosomie 11 i jest autosomalne recesywne . Podczas normalnego rozwoju mózgu Robo3/Rig1 zmniejsza wrażliwość Robo1 na białka szczeliny, umożliwiając wzrost aksonu poza linię środkową . Proces ten umożliwia aksonom przejście na drugą stronę mózgu, co ma kluczowe znaczenie dla funkcji motorycznych oraz przetwarzania sensorycznego. U pacjentów z HGPPS brak Robo3/Rig1 zapobiega wzrostowi aksonów w przewodzie korowo-rdzeniowym i nerwie bloczkowym poza linię środkową. Ten nieprawidłowy wzrost tyłomózgowia i rdzenia kręgowego objawia się objawami związanymi z HGPPS.