Tenomodulina
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TNMD | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , BRICD4, CHM1L, TEM, | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| identyfikatory zewnętrzne tenomoduliny | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tenomodulina , określana również jako tendina , miodulina , Tnmd lub TeM , jest białkiem kodowanym przez gen TNMD (Tnmd) i została odkryta niezależnie przez Brandau i Shukunami w 2001 roku jako gen wykazujący duże podobieństwo do znanej już chondromoduliny-1 ( Chm1). Jest to swoisty dla ścięgien marker genowy, o którym wiadomo, że jest ważny dla dojrzewania ścięgien z kluczowymi implikacjami dla rezydujących komórek macierzystych/progenitorowych ścięgien (TSPC), jak również dla regulacji migracji komórek śródbłonka w chordae tendineae cordis w sercu iw eksperymentalnych modelach nowotworów. Jest silnie wyrażany w ścięgnach , co wyjaśnia uzasadnienie jego nazwy i ustanowienia jako genu markerowego dla linii ścięgien i więzadeł.
Struktura genów i białek
TNMD należy do nowej rodziny transbłonowych glikoprotein typu II . Gen jest zlokalizowany na chromosomie X i odpowiada za około 1,4 kb transkryptu i przewidywanego białka składającego się z 317 aminokwasów. Gen składa się z siedmiu eksonów. Drugi ekson koduje domenę transbłonową (pozycja aminokwasowa 31-49) i nie zawiera peptydu sygnałowego. TNMD zawiera przypuszczalną sekwencję rozpoznawaną przez proteazę (Arg-Xxx-Xxx-Arg) zidentyfikowaną w pozycji 233-236. W przeciwieństwie do chondromoduliny-1, TNMD nie ma sygnału przetwarzającego dla proteazy furinowej. Część zewnątrzkomórkowa, przed domniemanym miejscem rozszczepienia, zawiera zewnątrzkomórkową domenę BRICHOS występującą również w kilku innych niepowiązanych białkach. Domena ta składa się z homologicznej sekwencji około 100 aminokwasów zawierającej parę konserwatywnych reszt cysteiny. Sugerowano, że BRICHOS uczestniczy w posttranslacyjnym przetwarzaniu białek, jednak dokładna funkcja pozostaje niejasna. TNMD zawiera dwa N-glikozylacja miejsc w pozycjach 94 i 180. Analizy białek w oku i więzadłach ozębnej ujawniły pełnej długości białko TNMD jako podwójne prążki 40 i 45 kDa. Eksperymentalnie udowodniono, że prążek 45 kDa odpowiada glikozylowanemu TNMD, podczas gdy prążek 40 kDa to nieglikozylowany TNMD. Ostatni ekson genu TNMD koduje konserwatywną C-końcową domenę bogatą w cysteinę, która stanowi część białka wykazującą największe podobieństwo do chondromoduliny-I (77% podobieństwa/66% identyczności). Ta domena zawiera C-końcowy hydrofobowy ogon z ośmioma resztami Cys tworzącymi cztery mostki dwusiarczkowe, które są dobrze konserwowane u różnych gatunków kręgowców. Wykazano, że mniejsza struktura cykliczna utworzona przez pojedynczy mostek dwusiarczkowy Cys280-Cys292 w TNMD wywiera działanie antyangiogenne, podczas gdy spekuluje się, że pozostałe trzy mostki dwusiarczkowe utrzymują tę cykliczną strukturę i C-końcowy hydrofobowy ogon oddzielone od siebie do uniknąć tworzenia się agregatów wewnątrzcząsteczkowych. W niektórych tkankach ścięgien, np Ścięgno Achillesa i chordae tendineae cordis, C-końcowa część TNMD przecięta 16 kDa została wykryta w kolagenowej macierzy zewnątrzkomórkowej.
Wzór wyrażenia
TNMD ulega silnej ekspresji na poziomach przekaźników i białek w ścięgnach i więzadłach, ale stwierdzono go również w innych tkankach.
- W rozwoju ścięgien pierwsze sygnały są wykrywalne już w E9.5, ale są regulowane w górę od E14.5 i dalej, co oznacza zróżnicowane stadium prekursorów ścięgien.
- Więzadła przyzębia myszy wykazywały ekspresję białka tenomoduliny w 3 i 4 tygodniu po urodzeniu, w okresie odpowiadającym fazom wyrzynania się zębów trzonowych i fazom po wyrznięciu, kiedy zęby stają się funkcjonalne.
- Inne tkanki ścięgniste, o których wiadomo, że wykazują ekspresję Tnmd, to przepona i chordae tendineae cordis.
- Mięsień żwaczy jest podzielony na przedziały przez strukturę laminarną, która, jak wykazano, zwiększa poziom mRNA Tnmd w embrionach myszy między E12.5 a E17.5, co dalej zmniejsza się po urodzeniu. Epimysium mięśnia szkieletowego jest również TNMD-dodatnie.
- mRNA Tnmd wykryto w oczach, a dokładniej w twardówce rogówki, ścięgnie mięśnia zewnątrzgałkowego i warstwie komórek zwojowych siatkówki, komórkach włókna soczewki, komórkach wewnętrznej warstwy jądrowej i nabłonku barwnikowym .
- Tnmd mRNA wykryto w skórze myszy w E15.5 oraz w ludzkiej podskórnej tkance tłuszczowej i adipocytach.
- Hybrydyzacja in situ ujawniła ekspresję Tnmd w różnych częściach mózgu dorosłej myszy , takich jak zakręt zębaty , obszary CA hipokampa , neurony w jądrach mózgowych, móżdżek , komórki Purkinjego i komórki nerwowe w jądrze móżdżku.
- Chrząstka kłykciowa żuchwy szczura jest dodatnia pod względem mRNA Tnmd po 1 tygodniu i jest obniżona po 5 tygodniach.
Domniemany szlak sygnałowy
Domniemany szlak sygnałowy TNMD jest w dużej mierze nieznany z powodu niezidentyfikowanych bezpośrednich partnerów wiążących. Wiele myszy z nokautem z fenotypami ścięgien pomogło w zrozumieniu, które czynniki lub szlaki w górę wpływają na ekspresję Tnmd. Podobnie wygenerowanie modelu myszy z nokautem Tnmd umożliwiło zasugerowanie możliwych efektorów w dół. Należy podkreślić, że większość poniższych badań wykazuje korelacje między ekspresją lub funkcją Tnmd a innymi genami, a nie bezpośrednie powiązanie we wspólnej kaskadzie sygnalizacyjnej. W odniesieniu do regulatorów upstream ekspresji Tnmd opis skleraksji Linia myszy z nokautem (Scx) sugerowała, że Scx może bezpośrednio sterować transkrypcją Tnmd, ponieważ delecja Scx doprowadziła do całkowitej eliminacji ekspresji Tnmd. Nadekspresja skleraksji w hodowanych tenocytach lub w mezenchymalnych komórkach macierzystych znacznie zwiększyła ekspresję Tnmd. Delecja miostatyny u myszy spowodowała równoległy spadek poziomów mRNA Scx i Tnmd, podczas gdy stymulacja fibroblastów miostatyną doprowadziła do ich regulacji w górę, co sugeruje, że miostatyna jest czynnikiem poprzedzającym szlak Tnmd. Czynniki transkrypcyjne Egr1/2 mogą indukować ekspresję genów Scx i kolagenu I, dlatego interesujące byłoby zbadanie, czy Egr1 lub 2 mogą również wpływać na ekspresję Tnmd. Brak genu Mohawk (Mkx) doprowadził do znacznego obniżenia ekspresji Tnmd, a także kolagenu I i fibromoduliny. Znacząca utrata Tnmd była zauważalna w nokautach Mkx przy E16.5, podczas gdy ekspresja Scx pozostała niezmieniona [22], co sugeruje, że Mkx może również bezpośrednio wpływać na ekspresję Tnmd. Aktywacja szlaku sygnałowego Wnt/β-katenina w komórkach macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego spowodowała regulację w górę Tnmd. Ekspresja Scx i Mkx pozostała niezmieniona, co sugeruje, że sygnalizacja Wnt/β-katenina działa niezależnie od tych czynników transkrypcyjnych. Jeśli chodzi o czynniki niższego szczebla, model myszy z nokautem Tnmd sugerował korelację z kolagenu I na podstawie zaobserwowanej nieprawidłowej fibrylogenezy kolagenu skutkującej patologicznie grubszymi włóknami. Niższa gęstość komórkowa i proliferacja w zmutowanych ścięgnach, jak również zmniejszona samoodnowa i wcześniejsze starzenie się komórek macierzystych / progenitorowych ścięgien z niedoborem Tnmd były połączone z regulacją w dół markera proliferacyjnego cykliny D1 i regulacją w górę starzejącego się markera p53. Badanie analizujące pęknięcia strun ścięgnistych człowieka cordis wykazało utratę ekspresji Tnmd w dotkniętym obszarze w połączeniu z regulacją w górę VEGF-A i MMP1, 2 i 13.
Funkcja i korelacja z chorobą
W ostatniej dekadzie dokonano przełomu w zrozumieniu roli TNMD w ścięgnach oraz innych tkankach i komórkach. Dokładne funkcje TNMD różnią się w zależności od typu komórki i tkanki iw dużej mierze nadal nie są w pełni rozszyfrowane. Nadal nie jest jasne, jak dokładnie TNMD przyczynia się do patofizjologii niektórych skorelowanych chorób.
- W ścięgnach okazuje się mieć korzystne funkcje dla utrzymania tkanki, ponieważ jej utrata skutkuje przedwczesnym starzeniem się ścięgien, charakteryzującym się rozregulowaną fibrylogenezą kolagenu oraz zmniejszoną gęstością i proliferacją komórek. Tnmd wywiera pozytywny wpływ na komórki macierzyste/progenitorowe pochodzące ze ścięgien poprzez wspieranie samoodnawiania i zapobieganie starzeniu, czyli działaniom, w których sama C-końcowa domena bogata w cysteinę jest wystarczająca. Pierwsze badania nad ekspresją Tnmd podczas gojenia ścięgien sugerowały rolę zależną od czasu, którą należy dokładniej wyjaśnić.
- W więzadłach przyzębia pośredniczących w połączeniu zębów z kośćmi szczęki Tnmd przyczynia się do prawidłowej adhezji fibroblastów .
- W strukturach ścięgnistych chordae tendineae cordis, które łączą mięsień brodawkowaty z zastawkami przedsionkowo-komorowymi w sercu, miejscowy brak Tnmd prowadzi do nasilenia angiogenezy , produkcji VEGF-A i aktywacji MMP. Następnie dochodzi do pęknięć serca, które mogą powodować niedomykalność zastawki mitralnej i choroby zastawek serca .
- W odniesieniu do funkcji antyangiogennej Tnmd in vivo, nie wykryto żadnych poważnych nieprawidłowości w tworzeniu naczyń i gęstości podczas rozwoju ścięgien i siatkówki w modelu myszy z nokautem. To ostatnie odkrycie jest otwarte do dyskusji, ponieważ badanie z rekombinowaną tenomoduliną wykazało efekt obliteracji naczyń w siatkówce po wstrzyknięciu in vivo do ciała szklistego.
- W modelach guza pozamacicznego in vivo indukowana ekspresja TNMD w mysich komórkach czerniaka spowodowała zahamowanie wzrostu guza z powodu zmniejszonej gęstości naczyń.
- Transdukcja TNMD w ludzkich komórkach śródbłonka siatkówki i żyły pępowinowej powodowała odpowiednio zmniejszenie proliferacji lub migracji komórek.
- Liczne badania nad fenotypowaniem komórek po nadekspresji genów, stymulacji czynnikami wzrostu lub stresem mechanicznym, inżynierią tkankową i oceną biomateriałów wykorzystują ekspresję Tnmd jako marker linii komórek ścięgien i więzadeł.
- Badania przeprowadzone na poziomie genomicznym na podstawie polimorfizmu pojedynczego nukleotydu wykazały interesujące korelacje między Tnmd a różnymi chorobami, takimi jak otyłość , cukrzyca typu 2, zespół metaboliczny, choroba Alzheimera i związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej. Jak dokładnie te SNP wpływają na transkrypcję Tnmd, splicing lub sekwencję aminokwasową białka, pozostaje nadal nieznane.
- Wykazano silną korelację między ekspresją mRNA Tnmd a postępem kilku chorób, takich jak otyłość, zespół metaboliczny i młodzieńcze zapalenie skórno-mięśniowe. Generalnie we wszystkich tych przypadkach wyższy poziom tenomoduliny odpowiadał zaawansowanemu stanowi choroby.
Notatki