Embryonalt fyn-associerat substrat

EFS-
identifierare
	, CAS3, CASS3, EFS1, EFS2, HSIN, Embryonalt fyn-associerat substrat
Externa ID :n
RNA uttrycksmönster
	n/a
Genontologi
Molekylär funktion
Cellkomponent
Biologisk process
	Källor: Amigo / QuickGO
Ortologer
	Wikidata
Visa/redigera människa	Visa/redigera mus

Embryonalt fyn-associerat substrat är ett protein som hos människor kodas av EFS- genen . Det är också känt som CASS3.

Historia och upptäckt

EFS ( Embryonal F yn-associated Substrate ), även känd som SIN ( Src IN- interagerande eller S ignal Integrating protein) identifierades ursprungligen med cDNA-biblioteksscreening av musembryonala bibliotek för proteiner som innehåller SH3 - interagerande domäner, eller interagerar med SRC SH3-domän, i två oberoende studier av Ishino et al. 1995 och Alexandropoulos et al. år 1996.

Hos människor fungerar EFS-proteinet med 561 aminosyror som ett ställningsprotein för cellsignalering baserat på interaktioner med SRC , FAK och andra proteiner, och har kopplats till roller i immunsystemets funktion och utvecklingen av cancer .

Gen

Den kromosomala placeringen av EFS-genen är 14q11.2 och dess genomiska koordinater är 14:23356400-23365633 på den omvända strängen i GRChB38p2 (Genome Reference Consortium Human Build 38 patch release 2). Enligt Human Genome Organization ( HUGO ) Gene Nomenclature Committee ( HGNC ) är dess godkända symbol EFS och dess synonymer är "Cas scaffolding protein family member 3", CASS3, EFS1, EFS2, HEFS och SIN. De officiella gen-ID:n som tilldelats EFS är 16898 ( HGNC ), 10278 ( Entrez Gene ) och ENSG00000100842 ( Ensembl ).

Hos människor är minst tre transkriptvarianter kända för EFS: isoform 1, innehållande 6 exoner som kodar för fullängdsproteinet med 561 aminosyror; isoform 2, innehållande 5 exoner och kodande för ett kortare protein (468 aminosyror långa); och isoform 3, som innehåller 6 exoner och kodar för det kortaste proteinet (392 aminosyror).

Lite är känt om den transkriptionella regleringen av EFS, men flera transkriptionella regulatorer för EFS har föreslagits baserat på konsensusbindningsställen i dess promotorregion för ATF (Activating transcription factor), NF-κβ , NF-κβ1, GATA-3, C/ EBPa (CCAAT/enhancer-bindande protein alfa), glukokortikoidreceptorer α och β, och p53 . Uttryck av isoformerna 1 och 2 har detekterats i flera vävnader, med maximalt uttryck i moderkakan och det embryonala centrala nervsystemet , hjärta , testiklar och lungor . Även om dess uttryck har rapporterats som lägre i tymus och lymfocyter , har funktionella studier av EFS hittills bäst definierat det som viktigt för immunsystemets funktion. En screening för implantationsrelaterade gener reglerade av progesteron fann att EFS nedreglerades av 17β-östradiol och progesteron i explantat av endometrium i sen proliferativ fas .

Proteinfamilj

EFS är en medlem av CAS-familjen ( Crk -Associated Substrate) av proteiner. Hos människor och däggdjur består denna grupp av fyra medlemmar: p130Cas/BCAR1 , NEDD9/HEF1 , CASS4 och EFS. Det finns inga paraloga gener för denna familj i jästsvampar och svampar , diploblaster och nematoder som C. elegans . En enda stammedlem finns i Drosophila .

Strukturera

**Tabell 1.** EFS-struktur.
Domän	Placera	Längd	Fungera
N-terminal	1 - 4	4 aa	Denna region har ingen tilldelad funktion
SH3-domän	5-68	64 aa	Binder till prolinrika motiv innehållande proteiner, såsom FAK , PTK2B , C3G , PTP-PEST , PTP1B , CIZ och FRNK.
SH2 -bindande region	69 - 350	282 aa	Innehåller YxxP-motiv som kan fosforyleras på tyrosinrester och sedan binda SH2 -domäner.
Serinrik domän	351 - 488	138 aa	Bevarad domänstruktur som omfattar 4 α-helixar har en dockningsfunktion.
C-terminal	489 - 561	73 aa	Konserverad domänstruktur som omfattar 4 α-helixar har en dockningsfunktion; homo- eller heterodimerisering; fokal vidhäftningsinriktning .

Som medlem av CAS-proteinfamiljen delar EFS gemensamma strukturella egenskaper med andra familjemedlemmar. Detta inkluderar 4 definierade domäner (sammanfattat i tabell 1):

En N-terminal SH3 -domän som är mycket konserverad bland de 4 CAS-familjemedlemmarna och mycket konserverad genom hela evolutionen (aminosyrorna 5-68 för human EFS). SH3- domäner binder till proteiner som innehåller prolinrika motiv. Aminosyrasekvenserna för SH3 -domänerna är 70 % identiska bland humana EFS, BCAR1 och NEDD9 , vilket gör detta till den mest konserverade domänen för hela proteinfamiljen. Noterbart är att de murina och humana EFS SH3 -domänerna är 100% identiska, medan resten av aminosyrasekvenserna för mus och human EFS endast är 78% identiska. Viktiga bindningspartners för denna region inkluderar FAK , PTK2B , C3G , PTP-PEST , PTP1B , CIZ och FRNK.
Central "substratdomän" som innehåller flera upprepningar av tyrosinrester inbäddade i specifika konserverade sekvenser (YxxP) (aminosyror 69-350 för human EFS). Denna region innehåller 9 sådana bindningsställen, i motsats till familjemedlemmarna BCAR1 och NEDD9 (20 respektive 18 motiv) och liknande CASS4 (uppskattat till 10 sådana motiv). När de väl är fosforylerade av SRC eller andra kinaser binds dessa tyrosinmotiv av SH2 -domänerna av signalproteiner. Viktiga bindningspartners för denna region inkluderar Crk1/2 och Crk-L, en Crk1- paralog.
En serinrik domän som omfattar en 4 a-helixbunt (aminosyrorna 351-488 för human EFS). Även om den primära aminosyrasekvensen visar avsevärd divergens jämfört med andra CAS-familjemedlemmar i denna region, förutsäger strukturell analys att denna bunt har en mycket konserverad veck och tillhandahåller ett dockningsställe för familjemedlemmar.
En C-terminal domän (489-561 aminosyror i human EFS) är mycket konserverad mellan familjemedlemmar vid både primär aminosyrasekvens och förutsagd veckning. Alla CAS-proteiner utom CASS4 innehåller ett YDYVHL-motiv inom denna domän, vilket är ett viktigt bindningsställe för Src SH2-domänen . Denna region anses ha en homo- eller heterodimeriseringsförmåga.

Det finns tre proteinisoformer av mänskliga Efs. hEfs1 och hEfs2 identifierades av Ishino et al. hEFS1 (561 aa) representerar den mänskliga motsvarigheten till musembryonala Efs (mEfs1) som ursprungligen identifierades. hEFS1 och mEfs1 är 80 % identiska i sina aminosyrasekvenser och 100 % identiska inom SH3-domänen . hEFS2 (468 aa) är identisk med hEFS1, förutom att den saknar SH3-domänen . hEFS3 (392 aa) saknar också en funktionell SH3-domän och har samma C-terminal och korta N-terminala aminosyrasvans som fullängdsproteinet. Även om lite funktionell analys av hEFS2 har utförts, kan spekulativt, givet bristen på en SH3-domän , riklig hEFS2 hämma hEFS1-signalering genom att titrera partnerproteiner. Från och med 2015 har det inte gjorts någon funktionell analys av hEFS3.

Fungera

Figur 1. Schema som representerar stora proteiner som interagerar med EFS genom mycket konserverade motiv.

Som medlem av CAS-proteinfamiljen är EFS en dockningsmolekyl med flera domäner som saknar någon känd enzymatisk aktivitet, men som istället förmedlar signalering genom att främja protein-protein-interaktioner genom konserverade sekvensmotiv (Figur 1).

En viktig roll för EFS som en CAS-familjemedlemsfunktion är överföring av integrininitierade signaler från den extracellulära matrisen till effektorer nedströms, vilket leder till omorganisation av aktincytoskelettet och förändringar i motilitet och invasion. SH3 -domänen är en kontaktpunkt med polyprolinsekvenser på fokalt adhesionskinas ( FAK ). eller det besläktade kinaset PTK2B , även känt som RAFTK/Pyk2/CAKp. Fosforylering av den C-terminala regionen av CAS-proteiner med FAK eller PTK2B skapar vanligtvis ett bindningsställe för SH2-domänen av ett SRC -familjeprotein, som sedan hyperfosforylerar substratdomänen, vilket gör att CAS-proteinet kan fungera som en ställning för andra proteiner inklusive CRK- proteiner och C3G , en guanin-nukleotidutbytesfaktor (GEF) för RAP1 . PTP-PEST , ett lösligt proteintyrosinfosfatas som uttrycks överallt i möss både under embryonal utveckling och i vuxna vävnader, motsätter sig FAK- och PTK2B -aktivitet, eftersom det defosforylerar PTK2B- , FAK- och CAS-familjemedlemmar, bland andra proteiner. Den PTP-PEST prolinrika sekvensen ³³² PPKPPR ³³⁷ har visats interagera direkt med SH3-domänen hos medlemmar av EFS och ett annat CAS-protein, NEDD9 .

I normala otransformerade celler fungerar EFS som ett kinassubstrat i SRC- familjen i neuritutväxt, en process som är beroende av aktiviteten hos SRC -kinaser. Ömsesidigt aktiverar EFS SRC- signalering genom c-CRK och RAP1 . Vidare SRC direkt resterna Y576 och Y577 tyrosinställen på EFS, vilket förbättrar inriktning på FAK och så småningom komplexets löslighet och/eller stabilitet. Genom SRC kan EFS också negativt reglera uttrycket av E-cadherin vid adherens-övergångar, en funktion som har rapporterats för andra CAS-proteiner ( NEDD9 och BCAR1 ); denna punkt har dock inte fastställts direkt för EFS.

Sjukdomsförening

De välstuderade CAS-proteinerna BCAR1 och NEDD9 har viktiga roller i cancer och andra patologiska tillstånd, vilket har behandlats i många studier och recensioner. EFS har lockat till sig mindre studier. De bevarade funktionella egenskaperna hos EFS som är relevanta för cellulär vidhäftning och migration, och RTK- signalering, tyder dock på att förändringar i aktiviteten hos detta protein också kan vara relevanta för cancer och andra sjukdomstillstånd, vilket påverkar prognos och terapeutiskt svar. Förändringarna i EFS-uttryck och posttranslationell modifiering i samband med sjukdom som diskuteras nedan sammanfattas i tabell 2.

Sjukdom	Studieresultat för EFS
Crohns sjukdom	Studien kopplade EFS-genen till Crohns sjukdom (p-värde 0,039) hos människor.
Mottaglighet för reumatisk feber	Betydligt ökat uttryck efter stimulering av perifera mononukleära blodceller från patienter med reumatoid hjärtsjukdom.
Prostatacancer	CpG-ställeshypermetylering av EFS var associerad med förutsägelse av biokemiskt, lokalt och systemiskt återfall av prostatacancer. Minskad EFS-uttryck visades i avancerad prostatacancer jämfört med normal vävnad, vilket korrelerade med hög metastatisk potential.
Uveal melanom	Hög frekvens av metylering av promotor-CpG-stället och samband med en högre risk för metastatisk progression.
HER2+ bröstcancer	EFS kan spela en roll i trastuzumab- resistensmekanismen.
Prolaktinom	EFS kan vara involverat i stamcellsreglering, tumörcellsinvasion, tumörrecidiv och läkemedelsresistens.
Gestationell koriokarcinom	Belägen i en ofta amplifierad kromosomregion tillsammans med >100 andra gener.
Glioblastom multiforme	En av generna uttrycks differentiellt i två undergrupper av glioblastoma multiforme definierade av genuttrycksprofil.
Chediak-Higashi syndrom	Direkt interaktion med LYST- protein, som är associerat med lysosomal trafficking.
Mänskligt endometrium uttryck profilering	Nedregleras av 17β-östradiol och progesteron i explantat av endometrium i sen proliferativ fas.

Roll i inflammation och T-cellsfunktion

EFS reglerar T-cellsfunktion och mognad, förhindrar expansion av autoreaktiva kloner och patologiska immunsvar. Två studier som har rapporterat att EFS-uttryck i medullära tymus-epitelceller är viktigt för negativt urval av T-celler under deras utveckling, vilket innebär en viktig roll för EFS för att upprätthålla immunhomeostas och autoimmunitetsförebyggande. I dessa studier utvecklades möss med defekt EFS normalt under embryogenesen men utvecklade sedan massiva inflammatoriska lesioner i flera vävnader som hade en slående histologisk likhet med inflammatoriska tarmsjukdomar som Crohns sjukdom. Mekanistiskt är EFS uttryckt i medullära tymiska epitelceller (mTECs) avgörande för deras funktionella mognad och tillväxtfaktormedierad expansion. mTECs är viktiga för korrekt mognad av T-celler och negativt urval av autoreaktiva kloner, som krävs för utveckling av immunologisk självtolerans.

EFS har mestadels en repressiv roll av EFS på processer associerade med aktiveringen av mogna T-celler, inklusive IL-2 pro-inflammatorisk cytokinutsöndring och IL-2-beroende klonal expansion av T-celler. Vid T-cellsreceptorstimulering (TCR) leder EFS-defosforylering och frisättning av SRC-familjens kinas FYN och fosfolipas C-y normalt till självbegränsning av immunsvaret. I enlighet med denna mekanism minskade EFS-överuttryck i T-cell-härledda cellinjer IL-2-koncentrationen i supernatanter som svar på TCR-stimulering, medan T-celler härledda från möss som saknar EFS-genen visade ökad IL-2-produktion. En dubbel roll för EFS i mogna T-cellers funktion har föreslagits eftersom både överuttryck och siRNA-nedbrytning av detta protein i cellmodeller resulterade i minskad transkriptionell aktivering av IL-2-beroende promotorer efter TCR-stimulering.

Förändrad EFS-funktion har associerats med olika humana immunopatologiska tillstånd. Även om en första genomomfattande associationsstudie (GWAS) av Crohns sjukdom inte identifierade EFS, kopplades EFS singelnukleotidpolymorfier (SNPs) senare till Crohns sjukdom. SNP:er kopplade till EFS är transagerande, vilket potentiellt påverkar nivån av EFS-uttryck men inte dess kodande sekvens.

En annan studie föreslog att EFS kan bidra till akut mottaglighet för reumatisk feber . I detta arbete stimulerades perifera mononukleära blodceller (PBMC) från patienter med reumatoid hjärtsjukdom (RHD) och kontrollpersoner som aldrig hade upplevt akut reumatoid feber med reumatogena och icke-reumatogena grupp A streptokocker (GAS) stammar . EFS var en av endast fyra gener med signifikant ökat uttryck i båda armarna av studien: 1) RHD patient kontra kontroll PBMC efter stimulering av båda grupperna med reumatogent GAS och 2) RHD patient PBMC stimulerat med reumatogent kontra icke-reumatogent GAS. En annan studie har implicerat EFS i Chediak-Higashi-syndromet (CHS). Denna sällsynta och svåra autosomala recessiva störning associerad med partiell albinism, perifer neuropati, milda koagulationsdefekter och benägenhet till återkommande bakteriella och svampinfektioner, orsakad av ofullständig fagocytos på grund av misslyckande i fagolysosombildning. Detta arbete identifierade en direkt interaktion in vitro och in vivo mellan EFS och LYST (lysosomal trafficking regulator, aka CHS1 - Chediak-Higashi syndrome 1), ett stort protein som reglerar den intracellulära trafiken av proteiner genom endosomer som är muterad i CHS. Dessa resultat kan antyda EFS:s roll som en sjukdomsprogressionsmodifierare, även om ytterligare testning och etablering av mekanism är nödvändig.

Cancer

På nivån av EFS-mRNA-uttryck är det lokala och systemiska återfallet av prostatacancer associerat med hypermetylering av CpG-stället av ett antal gener, inklusive FLNC och EFS (p ≤ 0,03), båda gener involverade i cellvidhäftning, och förutspås resultera i i minskning av genuttryck. EFS-uttryck var starkt nedreglerat i hormonbehandlingsresistenta PC346DCC-, PC346Flu1- och PC346Flu2-prostatacancerceller jämfört med terapikänsliga PC346C-celler. En annan studie fann att minskade EFS-mRNA-uttrycksnivåer observeras i prostatacancerprover med högre Gleason-poäng . Lågt EFS-uttryck korrelerade också med malignt beteende hos PC-3- och LNCaP-prostatacancercellerna.

I en annan studie observerades metylering av EFS CpG-ön i 69 % av fallen av uvealt melanom (UM) och endast UM med EFS-metylering gav upphov till metastaser. RT-PCR-expressionsanalys avslöjade en signifikant omvänd korrelation mellan EFS mRNA-uttryck med EFS-metylering i UM. EFS-metylering var vävnadsspecifik med full metylering i perifera blodkroppar, men ingen metylering i andra vävnader såsom fostermuskel, njure och hjärna.

EFS-genen är en av mer än 100 av generna som finns i en centromerisk 10,21 Mb "minimal kritisk region" på kromosom 14 som är starkt uttryckta i graviditetskoriokarcinom . EFS mRNA identifierades också som differentiellt uttryckt i två av de tre grupperna av glioblastoma multiforme som identifierades av genuttrycksprofiler (GEP). EFS uttrycktes differentiellt i GEP1- och GEP3-grupperna, som var associerade med sämre prognos, med mer signifikanta cytogenetiska abnormiteter och genomisk instabilitet observerade i dessa grupper.

På nivån av EFS-proteinet fann en studie av BT474 bröstcancerceller signifikanta ökningar i uttryck av EFS och andra proteiner som är relevanta för SRC- kinassignalering, inklusive CDCP1/Trask och Paxillin , i trastuzumab (Herceptin)-resistenta kontra känsliga celler. Viktigt, EFS knockdown med siRNA återställd trastuzumab- känslighet. För att spegla vikten av post-translationell modifiering av CAS-proteiner, i en studie av cellinjer och tumörvävnad i malignt melanom , minskade EFS-fosforylering och aktivitet signifikant (p<0,05) som svar på vemurafenib -behandling i BRAF vildtyps melanomtumörer jämfört med sådana med BRAF (V600E-vemurfenib-resistent) mutation. Slutligen, i en studie från 2013 av kastrationsresistent prostatacancer , identifierades EFS ha signifikant ökade grovfosforyleringsnivåer i prover från androgenberövade (AD), långtids AD-behandlade eller kastrationsresistenta prostatacancerxenotransplantat, jämfört med androgen deprivationsterapi-naiva xenotransplantat

Klinisk signifikans

Baserat på ovanstående diskussion är det möjligt att terapeutiska fördelar kan uppnås genom att använda EFS-uttryck eller fosforylering som en markör för sjukdomsprogression och prognos i vissa former av cancer. Ytterligare bedömning av EFS-uttryck, mutationsstatus och potentiella polymorfa varianter kan vara till nytta för att förstå biologin och utveckla behandlingsstrategier för immunsystempatologier såsom CHS . Det finns för närvarande inga terapeutiska tillvägagångssätt riktade mot EFS, och eftersom proteinet saknar en katalytisk domän och extracellulära delar, kan det vara utmanande att generera sådana medel.

Anteckningar