Folliculin

Ej att förväxla med östrogen eller östron .
FLCN
Tillgängliga strukturer
PDB Ortologisk sökning:
Identifierare
, BHD, FLCL, Folliculin, DENND8B
Externa ID
Ortologer
Arter Mänsklig Mus
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (protein)

Plats (UCSC)
PubMed -sökning
Wikidata
Visa/redigera människa Visa/redigera mus

Tumörsuppressorgenen FLCN kodar för proteinet folliculin , även känt som Birt-Hogg-Dubé syndromprotein , som fungerar som en hämmare av laktatdehydrogenas-A och en regulator av Warburg-effekten . Folliculin (FLCN) är också associerat med Birt-Hogg-Dubé syndrom , som är ett autosomalt dominant ärftligt cancersyndrom där drabbade individer löper risk för utveckling av godartade kutana tumörer (folliculom), lungcystor (ofta förknippad med pneumothorax), och njurtumörer.

Gen

Strukturera

FLCN - genen består av 14 exoner .

Plats

Cytogenetisk plats: FLCN -genen är lokaliserad på den korta (p) armen av kromosom 17 i position 11.2. (17p11.2).

Molekylär placering på kromosom 17: baspar 17 056 252 till 17 081 230 (NCI Build 36.1)

Klinisk signifikans

Könslinjemutationer i FLCN -genen orsakar Birt-Hogg-Dubé syndrom (BHD), en autosomal dominant sjukdom som predisponerar individer att utveckla godartade tumörer i hårsäcken som kallas fibrofolliculom , lungcystor, spontan pneumothorax och en ökad risk för njurtumörer . FLCN- mutationer har också hittats i könsceller hos patienter med ärftlig spontan pneumothorax och inga andra kliniska manifestationer.

I en riskbedömning utförd i drabbade och opåverkade medlemmar av BHD-familjer var oddskvoten för att utveckla njurtumörer hos en person som drabbats av BHD 6,9 gånger större än hans opåverkade syskon. Oddskvoten för spontan pneumothorax hos individer som drabbats av BHD, när justerat för ålder, var 50,3 gånger högre än opåverkade familjemedlemmar.

Upptäckt

Birt-Hogg-Dubés syndrom beskrevs ursprungligen av tre kanadensiska läkare i en familj där 15 av 70 medlemmar över 3 generationer uppvisade en triad av dermatologiska lesioner (fibrofolliculom, trichodiscomas och acrochordons ) . Därefter observerades samsegregering av njurtumörer med BHD- kutana lesioner i 3 familjer med en familjehistoria av njurtumörer, vilket tyder på att njurtumörer kan vara en del av BHD- syndromfenotypen . För att identifiera det genetiska stället för BHD-syndrom utfördes genetisk kopplingsanalys i familjer som rekryterats på basis av BHD-kutana lesioner. En region som spänner över kromosom 17p11 identifierades och mutationer i en ny gen, FLCN , hittades därefter i könscellerna hos individer som drabbats av BHD-syndrom.

Genetik

FLCN - genen kodar för ett 64 kDa-protein, FLCN, som är mycket konserverat över arter. Majoriteten av könslinje -FLCN- mutationer som identifierats hos BHD-patienter är mutationer med förlust av funktion inklusive ramskiftningsmutationer (insertion/deletion), nonsensmutationer och splitsningsställemutationer som förutsägs inaktivera FLCN-proteinet, även om vissa missense-mutationer har rapporterats att byta ut en nukleotid mot en annan och följaktligen resultera i en annan aminosyra vid mutationsstället. De flesta mutationer identifieras genom DNA-sekvensering . Med tillkomsten av multiplexligeringsberoende probeamplifieringsteknologi (MLPA) har partiella deletioner av FLCN -genen också identifierats vilket tillåter en FLCN- mutationsdetekteringshastighet i BHD-kohorter som närmar sig 90 %. Mycket få FLCN- mutationer har hittats i samband med sporadiska njurtumörer, vilket indikerar att FLCN- mutation endast kan spela en mindre roll vid icke-ärvd njurcancer.

Experimentella bevis stöder en roll för FLCN som en tumörsuppressorgen. I BHD-associerade njurtumörer är den ärvda FLCN- genen med en könslinjemutation närvarande i alla celler, men den återstående vildtypskopian inaktiveras i tumörcellerna genom somatisk mutation eller förlust av heterozygositet . Naturligt förekommande hund- och råttmodeller med könslinje- Flcn -mutationer utvecklar njurtumörer som bara behåller den muterade kopian av genen. Homozygot inaktivering av Flcn i dessa djurmodeller är dödlig för embryot. Tumörer utvecklas i möss som injiceras med FLCN -bristande njurcancerceller från BHD-associerade mänskliga tumörer, men när vildtyps- FLCN återställs i dessa celler hämmas tumörutvecklingen. Dessutom resulterade injektion av njurtumörceller från adenokarcinomcellinjen ACHN med FLCN- inaktivering i immunsupprimerade möss i tillväxten av betydligt större tumörer, vilket ytterligare understryker en tumörsuppressorroll för FLCN. Baserat på närvaron av FLCN-färgning genom immunhistokemi , kan haploinsufficiens , det vill säga mutation av en kopia av FLCN med retention av vildtypskopian, vara tillräckligt för utveckling av fibrofolliculom och lungcystor.

Fungera

Interaktioner

FLCN har visat sig interagera genom sin C-terminal med två nya co-chaperones folliculin interacting protein 1 ( FNIP1 ) och folliculin interacting protein 2 (FNIP2/FNIPL), och indirekt genom FNIP1 och FNIP2 med AMP-aktiverat proteinkinas (AMPK) . AMPK är en viktig energisensor i celler och negativ regulator av mekanistiskt mål för rapamycin (mTOR), vilket tyder på att FLCN och FNIP1 kan spela en roll i att modulera mTOR-aktivitet genom energi- eller näringsavkännande vägar. Samimmunutfällningsexperiment med FNIPL/FNIP2 och FLCN uttryckta i Cos7- celler har visat att C-terminalerna av FLCN och FNIPL/FNIP2 krävs för optimal FLCN-FNIPL-bindning. I frånvaro av antingen FNIP1- eller FNIPL/FNIP2-uttryck, lokaliseras FLCN till kärnan, medan samuttryckt FLCN och FNIPL kolokaliserar till cytoplasman i ett retikulärt mönster.

FLCN-fosforylering

FLCN-fosforylering minskade av rapamycin och aminosyrasvält och underlättades av FNIP1-överuttryck, vilket tyder på att FLCN-fosforylering kan regleras av mTOR- och AMPK-signalering. FNIP1 fosforylerades av AMPK och dess fosforylering hämmades på ett dosberoende sätt av en AMPK-hämmare, vilket resulterade i minskat FNIP1-uttryck. FLCN har flera fosforyleringsställen inklusive serin 62, som påverkas differentiellt av FNIP1-bindning och av hämmare av mTOR och AMPK. Betydelsen av denna modifiering är dock okänd.

FLCN:s funktioner

Follikulin (FLCN) fungerar som en bindande partner och okonkurrenskraftig hämmare av laktatdehydrogenas-A (LDHA). En flexibel slinga inom aminoterminalen av FLCN kontrollerar rörelsen av LDHA-slingan på det aktiva stället, och reglerar dess enzymaktivitet och, följaktligen, metabolisk homeostas i normala celler. Cancerceller som upplever Warburg-effekten visar FLCN-dissociation från LDHA. Behandling av dessa celler med en dekapeptid härledd från FLCN-loopregionen orsakar celldöd. Det glykolytiska skiftet av cancerceller verkar vara resultatet av FLCN-inaktivering eller dissociation från LDHA. FLCN-medierad hämning av LDHA ger ett nytt paradigm för reglering av glykolys.

Flera vägar där FLCN spelar en roll som en tumörsuppressor har identifierats, men det återstår att fastställa vilka av dessa vägar, när de är dysregulerade, leder till de kutana, lung- och njurfenotyperna associerade med Birt-Hogg-Dubés syndrom.

Reglering av AKT-mTOR-vägen

Arbete med Flcn -deficienta musmodeller antyder en roll för FLCN i regleringen av det AKT -mekanistiska målet för rapamycin (mTOR) signalväg, men resultaten är motstridiga. mTOR-aktivering sågs i de mycket cystiska njurarna som utvecklades hos möss med njurriktad inaktivering av Flcn . Förhöjda AKT- och fosfo-AKT-proteiner och aktivering av mTORC1 och mTORC2 observerades i sent debuterande tumörer som utvecklades i åldrade Flcn heterozygota möss efter förlust av den återstående Flcn -vildtypsallelen och i FLCN -bristande njurtumörer från BHD-patienter. Å andra sidan visades mTOR-hämning i mindre cystor (även om mTOR-aktivering sågs i större cystor) som utvecklades i Flcn heterozygota knockout-möss genererade med en genfångningsmetod . N-etyl-N-nitrosourea (ENU) mutagenes av en annan Flcn heterozygot musmodell producerade tumörer med minskad mTOR-aktivitet. Bevis från studier på jäst tyder på att FLCN- ortologen Bhd aktiverar mTOR-ortologen Tor2. Dessa motsatta effekter av FLCN- brist på mTOR-vägen har lett till hypotesen att FLCN-reglering av mTOR-aktivitet kan vara kontext- eller celltypsberoende.

mTORC1-aktivering på lysosomen

Upplösning av kristallstrukturen för FLCN-karboxiterminala proteindomän avslöjade en strukturell likhet med den differentiellt uttryckta i normala celler och neoplasi (DENN) domän av DENN1B , vilket tyder på att de är avlägset besläktade proteiner. DENN-domänfamiljen av proteiner är guanin-nukleotidutbytesfaktorer (GEF) för Rab-proteiner, medlemmar av Ras-superfamiljen av G-proteiner som är involverade i vesikulär transport, vilket tyder på att FLCN kan ha en liknande funktion.

FLCN fungerar som ett GTPase-aktiverande protein (GAP) mot Rag C/D GTPaser, medlemmar av en annan Ras-relaterad GTP-bindande proteinfamilj, som är nödvändiga för aminosyraberoende mTORC1-aktivering vid det lysosomala membranet. De heterodimera Rag GTPaserna (RagA eller B i komplex med RagC eller D) i ett lysosomassocierat komplex med Ragulator och vakuolärt adenosintrifosfatas ( v-ATPas ) interagerar med mTORC1 som svar på aminosyror från det lysosomala lumen för att främja translokation av mTORC1 till den lysosomala ytan för aktivering av den lilla GTPase Ras-homologen berikad i hjärnan ( Rheb ). GTP-laddning av RagA/B är ett krav för aminosyrasignalering till mTORC1. I nyare studier har FLCN visat sig lokaliseras till lysosomytan under aminosyrasvälta förhållanden, där FLCN tillsammans med sina bindningspartner FNIP1/FNIP2 fungerar som en GAP för att underlätta BNP-laddning av Rag C/D, vilket klargör rollen för denna Rag GTPas i aminosyraberoende mTORC1-aktivering. En annan rapport visade att FLCN i samband med FNIP1 företrädesvis binder till GDP-bunden /nukleotidfri Rag A/B under aminosyraberövade förhållanden, vilket tyder på en potentiell roll för FLCN som en GEF för RagA/B. Nyligen visade sig det heterodimera Lst4-Lst7-komplexet i jäst, ortologt till däggdjurs-FLCN-FNIP1-komplexet, fungera som en GAP för Gtr2, jästortologen av Rag C/D, och samlas vid det vakuolära membranet i aminosyrasvältceller. Återmatning av aminosyror stimulerade Lst4-Lst7-bindning till och GAP-aktivitet mot Gtr2, vilket resulterade i mTORC1-aktivering och demonstrerade bevarande av en GAP-funktion för FLCN i lägre organismer.

Kontroll av TFE3/TFEB transkriptionell aktivering

TFE3 och TFEB är medlemmar i familjen mikroftalmiassocierad transkriptionsfaktor (MiTF), som även inkluderar MiTF och TFEC. Genfusioner av TFE3 med ett antal olika genpartner kan uppstå sporadiskt och är ansvariga för Xp11.2 translokationsnjurcellscancer. FLCN -brist-BHD-associerade njurtumörer och tumörer som utvecklas i musmodeller med Flcn -inaktivering visade sig ha förhöjt uttryck av transmembranglykoprotein NMB (GPNMB), ett transkriptionellt mål för TFE3. Därefter visades FLCN reglera TFE3-aktivitet genom att sekvestrera TFE3 i cytoplasman där den är transkriptionellt inaktiv; dock resulterar förlust av FLCN-uttryck i lokalisering av TFE3 till kärnan som driver transkriptionell aktivering av dess målgener inklusive GPNMB. En annan studie som undersökte gener som krävs för musembryonala stamceller (ESC) progression från pluripotens till celllinjedifferentiering avslöjade att Flcn i komplex med Fnip1/2 var nödvändigt för ESC att lämna pluripotens genom cytoplasmatisk sekvestrering av Tfe3, och därigenom upphävde uttrycket av dess genmål, östrogenrelaterad receptor beta ( Esrrb ), den centrala pluripotensfaktorn.

Reglering av PGC-1α och mitokondriell biogenes

Kromofob njurkarcinom och hybridonkocytiska tumörer med kännetecken av kromofob njurkarcinom och njuronkocytom, som är de vanligaste histologiska subtyperna av njurtumörer associerade med BHD, innehåller ett stort antal mitokondrier . Jämförande genuttrycksprofilering av BHD-associerade njurtumörer och sporadiska motsvariga tumörer avslöjade distinkta genuttrycksmönster och cytogenetiska skillnader mellan grupperna. BHD-associerade tumörer uppvisade högt uttryck av mitokondrie- och oxidativ fosforyleringsassocierade gener, vilket återspeglar avreglering av den peroxisomproliferatoraktiverade receptorgamma-koaktivatorn 1-alfa/mitokondriell transkriptionsfaktor A ( PGC-1α / TFAM ) signaleringsaxel. FLCN-uttryck var omvänt korrelerat med PGC-1α-aktivering, vilket driver mitokondriell biogenes. Till stöd för dessa data korrelerades FLCN-inaktivering med PGC-1α-aktivering och uppreglering av dess målgener i BHD-associerade njurtumörer och njur-, hjärt- och muskelvävnader från genetiskt modifierade musmodeller med Flcn-inaktivering riktad mot respektive vävnader .

Underhåll av cell-celladhesion och reglering av RhoA-signalering

Jäst två-hybridscreening utförd av två oberoende grupper identifierade p0071 ( plakofilin-4 ) som ett FLCN-interagerande protein. p0071 binder E-cadherin vid adherens junctions , som är viktiga för upprätthållande av cellarkitektur i epitelvävnader, och reglerar RhoA -aktivitet. Förlust av FLCN-funktion leder till en störande effekt på cell-celladhesion och cellpolaritet , och dysreglering av RhoA-signalering. Ytterligare stödjande bevis inkluderar minskning av E-cadherin-uttryck och ökad alveolär apoptos i lungor från lunginriktade Flcn -brist och ökade cell-celladhesioner i FLCN -bristiga lungcellinjer. Dessa studier tyder på en potentiell funktion av FLCN för att upprätthålla korrekt cell-celladhesion för lungcellsintegritet och stöder "stretch-hypotesen" som en mekanism för lungcystapatogenes i BHD.

Ciliogenes och ciliaberoende flödessensoriska mekanismer

Individer som drabbats av de ärftliga njurcancersyndromen von Hippel–Lindau syndrom och tuberös skleroskomplex kan utveckla njurcystor förutom njurtumörer, som har visat sig vara ett resultat av defekter i primär ciliafunktion . BHD-patienter kan också uppvisa njurcystor, vilket ledde till att forskare undersökte en potentiell roll för FLCN vid reglering av primär ciliautveckling och/eller funktion. FLCN-protein befanns lokaliseras på primära cilier, basalkroppen och centrosomen i olika celltyper. FLCN siRNA knockdown i näringssvältande njurceller resulterade i försenad utveckling av flimmerhår. Både överuttryck av FLCN i FLCN-uttryckande njurceller och nedbrytning av FLCN resulterade i minskat antal flimmerhår och avvikande celldelningar, vilket tyder på att nivåerna av FLCN måste regleras hårt för korrekt ciliogenes. Primära cilier spelar en roll för att hämma den kanoniska Wnt-signalvägen (Wnt/β-catenin signaling pathway) genom att binda β-catenin i basalkroppen, och dysregulerad Wnt/β-catenin-signalering har kopplats till bildning av njurcystor. I Flcn -defekta inre märguppsamlingskanalceller från mus var nivåerna av ofosforylerat (aktivt) β-catenin och dess nedströmsmål förhöjda, vilket tyder på att felaktig aktivering av den kanoniska Wnt/β-catenin-signalvägen genom defekt ciliogenes kan leda till njure, och potentiellt lung-, cystorutveckling vid BHD-syndrom.

Ytterligare experimentella bevis för att FLCN kan vara involverad i primär ciliumfunktion erhölls från en tvåhybridscreening av jäst som identifierade KIF3A som ett FLCN-interagerande protein. Intraflagellär transport , som krävs för montering och underhåll av primär cilium, drivs av en kinesin -2-motor som består av underenheterna KIF3A och KIF3B . Forskare har visat att FLCN kan interagera med båda subenheterna på ett ciliumberoende sätt och lokalisera till cilier i FLCN-uttryckande men inte FLCN-bristceller. Cilia har visat sig fungera som flödessensorer och undertrycka mTOR-signalering genom att aktivera serin/treoninkinaset LKB1 som finns i basalkroppen av vilande celler som svar på flödesstimuli. LKB1 i sin tur fosforylerar och aktiverar AMPK, en negativ regulator av mTOR-aktivering. Flödesstress kunde undertrycka mTOR-signalering i FLCN-uttryckande mänskliga njurceller men inte under FLCN-bristförhållanden, och krävde intakta cilier. FLCN visades rekrytera LKB1 och underlätta dess interaktion med AMPK i basalkroppen på ett flödesspänningsberoende sätt. Dessa fynd tyder på en roll för FLCN i cellens mekanosensoriska signaleringsmaskineri som styr den ciliaberoende regleringen av LKB1-AMPK-mTOR-signalaxeln.

Andra potentiella funktioner

Ytterligare potentiella roller för FLCN i autofagi, TGF β-signalering, reglering av AMPK-aktivitet och reglering av HIF-1α-transkriptionsaktivitet har beskrivits.


Vidare läsning

Anteckningar

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Folliculin&oldid=1114725376 "