STIM2

STIM2
Dostępne konstrukcje
WPB	Wyszukiwanie ortologów:
Lista kodów identyfikacyjnych PDB
Identyfikatory
	, cząsteczka interakcji zrębu 2
identyfikatory zewnętrzne
Lokalizacja genu ( człowiek )
Chr.
Koniec
Lokalizacja genu ( mysz )
Chr.
Koniec
Wzór ekspresji RNA
	nie dotyczy
Ontologia genów
Funkcja molekularna
Komponent komórkowy
Proces biologiczny
	Źródła: Amigo / QuickGO
ortologi
	Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka	Wyświetl/edytuj mysz

Cząsteczka interakcji zrębu 2 (STIM2) to białko , które u ludzi jest kodowane przez gen STIM2 .

Ten gen jest członkiem rodziny cząsteczek interakcji zrębu (STIM), która obejmuje tylko dwóch członków wraz z jego homologiem STIM1 i prawdopodobnie powstał ze wspólnego genu przodków. Kodują białka transbłonowe typu 1 , które znajdują się w sarko/retikulum endoplazmatycznym ( SR / ER ) do komórki. Alternatywna inicjacja translacji z miejsca początkowego AUG i innego niż AUG (UUG) skutkuje wytworzeniem dwóch różnych izoform STIM2 .

Obaj członkowie rodziny STIM zostali zidentyfikowani w 2005 roku jako sensory wolnego wapnia (Ca ²⁺ ) uczestniczące w mechanizmie wejścia Ca ²⁺ do komórki określanym jako store-operated Ca ²⁺ Entry (SOCE) . Wiele procesów komórkowych i szlaków sygnałowych jest uruchamianych przez wcześniejsze uwolnienie Ca ²⁺ zmagazynowanego w organellach subkomórkowych , które wymagają ciągłego uzupełniania. SOCE jest uważany za mechanizm uzupełniania zapasów i podstawowy mechanizm Ca ²⁺ sygnalizacja w komórkach niepobudzalnych elektrycznie. Podczas gdy STIM1 wyzwala SOCE , badania funkcji STIM2 sugerują główną rolę regulatora sprzężenia zwrotnego, który stabilizuje podstawowe stężenie Ca ²⁺ w cytozolu i S/ER [Ca ²⁺ ]. STIM2 wykrywa z ^niewielkie S spadki zawartości Ca 2+ przechowywanej ^w /ER, przełącza się w stan aktywny i wchodzi w interakcję tzw . SOCE . Chociaż funkcjonalna rola STIM2 była przez wiele lat nieuchwytna, badania przeprowadzone w latach 2009-2010 na mysich modelach sugerowały, że STIM2 uczestniczy w procesach rozwoju i funkcjonowania wielu typów komórek, w tym mioblastów mięśni gładkich, komórek układu odpornościowego i neuronów i bierze udział w powstawaniu nowotworów , rozwoju chorób autoimmunologicznych i mechanizmach uszkodzenia neuronów po przemijających stanach niedokrwiennych .

Gen

W 2001 STIM2 został zidentyfikowany jako nowy ludzki homolog genu STIM1 , reprezentujący drugiego członka dwugenowej rodziny kręgowców. Gen STIM2 zawiera 12 eksonów i 11 intronów zlokalizowanych na ludzkim chromosomie 4p15.1 oraz na dużym ramieniu mysiego chromosomu 5, blisko centromeru . Członkowie STIM najprawdopodobniej wyewoluowali z pojedynczego genu u niższych wielokomórkowych eukariontów do dwóch pokrewnych genów u kręgowców, ponieważ ludzki STIM1 i STIM2 oraz Drosophila melanogaster Stim ( D-Stim ) mają konserwatywną organizację genomową. Białko D-STIM o długości 570 aas wykazuje równe podobieństwo zarówno do STIM1 (33% identyczności; 50% aminokwasowej zachowanej), jak i STIM2 (31% identycznej; 46% sekwencji aminokwasowej zachowanej). Doniesiono, że jednokomórkowe eukarioty , takie jak Monosiga brevicollis , jednokomórkowy choanoflagellat , mają gen podobny do STIM, jednak u prokariotów nie zidentyfikowano żadnych genów podobnych do STIM . Do tej pory u kręgowców nie zidentyfikowano żadnych dodatkowych białek podobnych do STIM.

Struktura białka

Białko STIM2 jest białkiem transbłonowym typu I zlokalizowanym w S/ER. Ludzki STIM2 składa się z 833 reszt aminokwasowych ( aas ) (105-115 kDa) (ryc. 1), 148 dodatkowych aminokwasów w porównaniu z ludzkim STIM1. Ich N-końcowe mają 66% podobieństwa do 577 aminokwasów (85% sekwencji aminokwasowej STIM1). Tylko skrajność C-końcowego wykazuje znaczącą rozbieżność sekwencji. Architektura domeny obu izoform jest wysoce konserwatywna u kręgowców (ryc. 1). Mysi STIM2 ma 92% identyczności z ludzkim STIM2 w sekwencji aminokwasów zgodnie z dopasowaniem parami generowanym przez BLAST . Ich domen jest również wysoce konserwatywna (ryc. 1). Ludzki STIM2 jest modyfikowany potranslacyjnie in vivo , na przykład przez dojrzewanie przez rozszczepienie N-końcowego peptydu sygnałowego S/ER (14 aas), glikozylację i różne stopnie fosforylacji , ale miejsca fosforylacji są nadal nieznane (ryc. 1).

Architektura domeny

Rysunek 1. Rodzina STIM

N-końcowy region STIM2 znajduje się w świetle S/ER i zawiera kanoniczny motyw wiązania Ca ²⁺ dłoni EF , odkryty niedawno „ukryty” motyw wiązania Ca ^{2+ dłoni EF} oraz sterylny motyw a (SAM), dobrze znany motyw interakcji białko-białko (ryc. 1). Część N-końcowa jest oddzielona od regionu C-końcowego przez jednoprzebiegowy motyw transbłonowy , który jest wysoce konserwatywny we wszystkich białkach STIM. Region C-końcowy zawiera wysoki stopień α-helisy Struktury. Duża część w pobliżu domeny transbłonowej obejmuje region podobny do domeny ezrin/radixin/moesin ( ERM ), która zawiera dwie domeny typu coiled-coil . Domeny typu coiled-coil pośredniczą w interakcjach między białkami STIM, umożliwiając im wiązanie się ze sobą i tworzenie homo i heterodimerów (ryc. 1). Wreszcie, dalej w kierunku C-końca, STIM2 zawiera motyw bogaty w prolinę / histydynę i bogaty w lizynę ogon o długości 17 aas (ryc. 1).

Region EF-ręka-SAM

Ponieważ domeny EF-hand i SAM (EF-SAM) są niezbędne dla funkcji STIM i regulacji SOCE, zostały one teraz szczegółowo omówione. Domena ręki EF jest czujnikiem Ca ²⁺ używanym przez białko STIM do wykrywania zmian stężenia Ca ²⁺ wewnątrz S/ER. Izoformy STIM uaktywniają się, gdy Ca ²⁺ związane z motywem ręki EF jest uwalniane w wyniku spadku poziomu Ca ²⁺ wewnątrz magazynu S/ER po wyczerpaniu, w którym pośredniczy receptor IP _{3 .} Donoszono, że mutanty dłoni STIM EF, które nie są zdolne do wiązania Ca2 ⁺ są konstytutywnie aktywne i stale aktywują SOCE niezależnie od S/ER [Ca2 ⁺ ], in vitro i in vivo . Domena SAM jest ważna dla oligomeryzacji STIM, ponieważ mutanty w tej domenie nie mają zdolności do tworzenia indukowanych punkcików. Eksperymenty wiązania Ca ²⁺ in vitro z użyciem fragmentów ludzkiego STIM1 EF-SAM (reszta 58-201) lub STIM2 EF-SAM (reszta 149-292) pokazują, że obie izoformy wiążą Ca ²⁺ z podobnym powinowactwem (STIM2 Kd ~ 0,5 mM; STIM1 Kd~0,2–0,6 mM), co mieści się w zakresie wartości zgłaszanych dla S/ER [Ca ²⁺ ]. Jednak STIM2 różni się od STIM1 tym, że jest już częściowo aktywny przy podstawowym S/ER [Ca2 ⁺ ] i zostaje w pełni aktywowany wcześniej podczas wyczerpywania się zapasów S/ER. Pomimo tego samego powinowactwa do Ca2 ⁺ wykazanego przez fragmenty STIM EF-SAM, pełne białko STIM2 wykazywało niższą wrażliwość [Ca2 ⁺ ] niż STIM1 w transfekowanych komórkach in vitro . Ta rozbieżność wskazuje, że inne regiony białkowe dodatkowo przyczyniają się do różnej czułości [Ca2 ⁺ ] lub progu aktywacji wykazywanego przez obie izoformy. „Ukryta” domena ręki EF nie wiąże Ca ²⁺ , ale ma kluczowe znaczenie dla asocjacji wewnątrzcząsteczkowej, fałdowania i stabilności domen EF-hand i SAM. Niedawno doniesiono, że strukturalnie krytyczne mutacje w kanonicznej ręce EF, „ukrytej” ręce EF lub domenie SAM zakłócają wrażliwość na Ca2+ z powodu destabilizacji całego regionu EF- ^SAM .

Region C-końcowy

Oprócz N-końca, region C-końcowy jest również istotną częścią białek STIM. Pokazuje znaczną rozbieżność sekwencji między obiema izoformami, aw STIM1 region C-końcowy jest niezbędny do interakcji z kanałami SOC . Ludzki STIM2 zawiera motyw bogaty w prolinę i histydynę (PHAPHPSHPRHPHPHHPQHTPHSLPSDPDP) w pozycji podobnej do seryny i proliny bogaty region (SPSAPPGGSPHLDSSRSHSPSSPDPDTPSP) w STIM1. Znacząca rozbieżność w tych regionach może wskazywać na rozbieżność funkcji izoform STIM. W przeciwieństwie do STIM1, STIM2 ma sygnał retencji dilizyny ER (K(X)KXX) na swoim skrajnym C-końcu, który zatrzymuje białko w ER , podczas gdy STIM1 może przemieszczać się na powierzchnię komórki. Wreszcie, podobne ogony bogate w lizynę o 14 i 17 resztach odpowiednio w STIM1 i STIM2 znajdują się na samym końcu regionu C-końcowego. Liniowe peptydy z C-końcowego wielozasadowego regionu ludzkiego STIM1 (reszty 667-685) i STIM2 (reszty 730-746) wiążą się z kalmodulina o wysokim lub niskim powinowactwie odpowiednio w obecności lub nieobecności Ca2 ⁺ . Większość badań nad interakcjami regionu C-końcowego przeprowadzono z izoformą STIM1. Dodatek tapsigarginy ( inhibitora pompy SERCA , który stymuluje SOCE poprzez bierne wyczerpywanie wewnątrzkomórkowych zapasów Ca ²⁺ ) do ludzkich komórek ślinianek, jak również rozproszonych mysich komórek gruczołu podżuchwowego, zwiększa koimmunoprecypitację TRPC1 i Orai1 z STIM1. Przez in vitro koekspresja różnych ludzkich mutantów STIM1, którym brakuje różnych regionów C-końcowych w komórkach HEK293, trzy ostatnie prace donoszą, że domena ERM na C-końcu (aas 251-535, ryc. 1), zawierająca domeny zwojów cewek , pośredniczy w wiązaniu STIM1 z TRPC (1, 2,4 i 5) i migracji STIM1 do błony plazmatycznej. Ponadto region bogaty w kationową lizynę jest niezbędny do bramkowania TRPC1. Li i in. dodatkowo nakreślili te regiony (aas 425-672) jako możliwe miejsca interakcji STIM1-Orai1. z koimmunoprecypitacją in vitro po przejściowej koekspresji białek STIM2 i Orai1 w HEK293 ujawniły, że również STIM2 może fizycznie oddziaływać z Orai1, prawdopodobnie przez C-końcowy region STIM2.

Ekspresja i dystrybucja tkanek

mRNA STIM2 jest wyrażany przez większość ludzkich tkanek. Białko STIM2 jest wyrażane przez wiele ludzkich linii komórkowych razem z STIM1, co wskazuje, że izoformy STIM są koeksprymowane w tej samej komórce, przynajmniej w ustalonych liniach komórkowych. Białko STIM2 jest szeroko eksprymowane w tkankach, zwykle obecne na niższych poziomach niż STIM1, z wyjątkiem mózgu lub wątroby, gdzie STIM2 wydaje się być dominującą izoformą. Transkrypcja Stim2 jest również regulowana dynamicznie, na przykład jest regulowana w górę po różnicowaniu naiwnych limfocytów T w limfocyty Th ₁ lub Th _{2 .}

Funkcjonować

Funkcja STIM2 była kontrowersyjna. Wstępne badania wykazały, że knockdown siRNA STIM1, ale nie STIM2, silnie zmniejsza SOCE w komórkach ssaków. Liou i in . zgłosili nieznaczne zmniejszenie SOCE również przez knockdown STIM2 w komórkach HeLa. Soboloff i in . zasugerował, że STIM2 hamuje SOCE, gdy jest wyrażany sam, ale koekspresja z Orai1 powoduje znaczną konstytutywną SOCE. W przeciwieństwie do tego Brandman i in . zasugerowali, że STIM2 może działać jako regulator, który stabilizuje podstawowe cytozolu i ER Ca ²⁺ . Parvez i in ., stosując przejściową koekspresję in vitro ludzkiego STIM2 i różnych kanałów SOC w komórkach HEK293 , donieśli, że STIM2 pośredniczy w SOCE poprzez dwa tryby zależne od sklepu i niezależne od sklepu. Podsumowując, wyniki te wskazują na złożoną interakcję, precyzyjnie regulowaną przez stosunek komórkowy STIM1: STIM2: Orai i ich poziomy endogenne.

Badania przeprowadzone w latach 2009-2010 na ludzkich modelach in vitro lub mysich in vivo potwierdziły, że Brandman i wsp . wyniki i zasugerowali, że STIM2 uczestniczy w procesach rozwoju i funkcjonowania wielu typów komórek, w tym mioblastów mięśni gładkich , komórek układu odpornościowego i neuronów. Ponadto bierze udział w powstawaniu nowotworów, rozwoju chorób autoimmunologicznych oraz mechanizmach uszkodzenia neuronów po przemijających stanach niedokrwiennych. W warunkach spoczynku hodowane komórki HEK293 z nadekspresją lub neurony korowe pozbawione STIM2 mają zwiększone lub zmniejszone spoczynkowe Ca2 wewnątrzkomórkowe ²⁺ poziomów, co potwierdza ideę, że STIM2 jest niezbędny do regulacji wewnątrzkomórkowych podstawowych poziomów Ca ²⁺ . Komórki są jednak bardzo aktywne in vivo , a wewnątrzkomórkowe poziomy Ca ²⁺ podlegają ciągłym wahaniom. Konieczne byłoby opracowanie nowych metod badania in vivo roli STIM2 w wewnątrzkomórkowych poziomach Ca ^{2+ .} W hodowanych ludzkich mioblastach STIM2 uczestniczy w różnicowaniu komórek w miotuby . W układzie odpornościowym STIM2 uczestniczy w produkcji indukowanej aktywacją limfocytów T interleukiny 2 (IL-2) i interferonu gamma (IFN _γ ) , prawdopodobnie przez stabilizację pobytu NFAT w jądrze , jak również w różnicowaniu naiwnych limfocytów T w limfocyty Th ₁₇ , które prawdopodobnie odgrywają ważną rolę we wczesnych fazach chorób autoimmunologicznych. W rzeczywistości myszy z niedoborem STIM2 wykazywały łagodną symptomatologię we wczesnej fazie chorób autoimmunologicznych. W tkance nerwowej STIM2 odgrywa kluczową rolę w uszkodzeniu neuronów wywołanym niedokrwieniem i braku STIM2 u myszy z nokautem zmniejsza uszkodzenia neuronów spowodowane niedokrwieniem po przejściowym przerwaniu przepływu krwi w mózgu. Ten neuroprotekcyjny efekt niedoboru STIM2 po epizodzie niedokrwiennym wskazuje, że inhibitory funkcji STIM2 mogą zatem mieć potencjalną wartość terapeutyczną jako środki neuroochronne do leczenia uszkodzenia niedokrwiennego i innych zaburzeń neurodegeneracyjnych obejmujących zmienioną homeostazę Ca2 ⁺ . Co więcej, to samo badanie naukowe sugerowało ważną rolę STIM2 w zależnej od hipokampa pamięci przestrzennej , synaptycznej transmisja i plastyczność.

Wreszcie, wykazano funkcję onkogenną dla STIM2, razem z STIM1, w glejaku wielopostaciowym , gdzie oba białka mają zwiększoną ekspresję i/lub zwiększoną liczbę kopii. Ponadto STIM2 znajduje się w chromosomie 4p15.1, regionie zaangażowanym w inwazyjne raki płuc, piersi, szyi i głowy.

Interakcje

Jak wspomniano wcześniej, wykazano, że STIM2 oddziałuje ze STIM1 , kanałami SOC , takimi jak Orai (ICRACM) lub TRPC , kalmoduliną (CaM) , a także fosfoinozytydami błony komórkowej . Wykazano, że na ekspresję STIM2 mają wpływ lub są regulowane przez preseniliny w mysich zarodkowych fibroblastach i ludzkich limfocytach B.