Noggin (protein)

NOG
Protein NOG PDB 1m4u.png
Tillgängliga strukturer
PDB Ortologisk sökning:
Identifierare
, Nog, SYM1, SYNS1, SYNS1A, noggin
Externa ID:n
Ortologer
Arter Mänsklig Mus
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (protein)

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

Noggin , även känt som NOG , är ett protein som är involverat i utvecklingen av många kroppsvävnader , inklusive nervvävnad , muskler och ben . Hos människor kodas noggin av NOG -genen . Aminosyrasekvensen för humant noggin är mycket homolog med den för råtta , mus och Xenopus (ett vattenlevande grodasläkte) .

Noggin är en hämmare av flera benmorfogenetiska proteiner (BMP) : det hämmar åtminstone BMP2 , 4 , 5 , 6 , 7 , 13 och 14 .

Proteinets namn, som är ett slang engelskspråkigt ord för "huvud", myntades med hänvisning till dess förmåga att producera embryon med stora huvuden när de exponeras i höga koncentrationer.

Fungera

Noggin är en signalmolekyl som spelar en viktig roll för att främja somitmönster i det utvecklande embryot . Det frigörs från notokordet och reglerar benmorfogena protein 4 (BMP4) under utveckling. Frånvaron av BMP4 kommer att orsaka mönstring av neuralröret och somiter från nervplattan i det utvecklande embryot. Det orsakar också bildandet av huvudet och andra dorsala strukturer.

Noggin-funktion krävs för korrekt utveckling av nervsystemet , somit och skelett. Experiment på möss har visat att noggin också spelar en roll vid inlärning , kognition , benutveckling och neuralrörsfusion. Heterozygota missense-mutationer i noggin-genen kan orsaka deformiteter som ledsammanfogningar och syndrom som multipelt synostossyndrom (SYNS1) och proximal symfalangism (SIM1). SYNS1 skiljer sig från SYM1 genom att orsaka höft- och vertebrala sammanslagningar. Embryot kan också utveckla kortare ben, missa några skelettelement eller sakna flera artikulerande leder.

Ökade plasmanivåer av Noggin har observerats hos överviktiga möss och hos patienter med ett body mass index över 27. Dessutom har det visats att Noggin-utarmning i fettvävnad leder till fetma .

Handlingsmekanism

Det utsöndrade polypeptidnogginet, som kodas av NOG-genen, binder och inaktiverar medlemmar av den transformerande tillväxtfaktor-beta ( TGF-beta ) superfamiljen signalerande proteiner, såsom benmorfogenetiskt protein 4 (BMP4).

Genom att diffundera genom extracellulära matriser mer effektivt än medlemmar av TGF-beta-superfamiljen kan noggin ha en huvudroll i att skapa morfogena gradienter. Noggin verkar ha pleiotropa effekter, både tidigt i utvecklingen och i senare stadier.

Knockout modell

En studie av en mus knockout -modell spårade i vilken utsträckning frånvaron av noggin påverkade embryologisk utveckling. Fokus för studien var bildningen av örat och dess roll i konduktiv hörselnedsättning . Innerörat genomgick flera deformationer som påverkade cochleakanalen , halvcirkelformade kanaler och öronkapseldelar . Noggins inblandning i missbildningarna visade sig också vara indirekt, genom dess interaktion med notokordet och neurala axeln. Böjningen av notokordet och desorienteringen av kroppsaxeln resulterar i en caudal förskjutning i bakhjärnans embryonala kroppsplan . Stora signalmolekyler från rombomerstrukturerna i bakhjärnan kunde inte korrekt inducera inneröratbildning . Detta återspeglade noggins reglering av BMP som den huvudsakliga källan till deformation, snarare än noggin som direkt påverkar innerörats utveckling.

Specifika knockout-modeller har skapats med hjälp av Cre-lox- systemet. En modell som slår ut Noggin specifikt i fettceller har gjort det möjligt att klargöra att Noggin också spelar en roll i fettvävnad: dess utarmning av fettceller orsakar förändringar i strukturen av både brun och vit fettvävnad , tillsammans med dysfunktion av brunt fett (försämrad termogenes och β- oxidation ) som resulterar i dramatiska ökningar av kroppsvikt och procent kroppsfett som orsakar förändringar i lipidprofilen och i levern; effekterna varierar med kön.

Klinisk signifikans

Nogginproteiner spelar en roll i könsskiktsspecifik härledning av specialiserade celler. Bildandet av neurala vävnader, notokord, hårsäckar och ögonstrukturer uppstår från ektodermgroddskiktet . Nogginaktivitet i mesodermen ger vika för bildandet av brosk- , ben- och muskeltillväxt, och i endodermen är noggin involverat i utvecklingen av lungorna.

Tidig kraniofacial utveckling är starkt påverkad av närvaron av noggin, i enlighet med dess många vävnadsspecifika krav. Noggin påverkar bildningen och tillväxten av gommen , underkäken och skallen genom dess interaktion med neurala crestceller . Möss med brist på NOG-gen har visat sig ha en utväxt av underkäken och en gomspalt. En annan kraniofacial deformitet på grund av frånvaron av noggin är konduktiv hörselnedsättning orsakad av okontrollerad utväxt av cochleakanalen och lindningen.

Nyligen har flera heterozygota missense human NOG-mutationer i obesläktade familjer med proximal symfalangism (SYM1) och multipelt synostossyndrom (SYNS1) identifierats; både SYM1 och SYNS1 har multipel ledfusion som sin huvudsakliga egenskap och mappar till samma region på kromosom 17 (17q22) som NOG. Dessa mutationer indikerar funktionell haploinsufficiens där de homozygota formerna är embryonalt dödliga.

Alla dessa NOG-mutationer har förändrat evolutionärt konserverade aminosyrarester .

Mutationer i denna gen har associerats med avvikelser i mellanörat .

Upptäckt

Noggin isolerades ursprungligen från vattenlevande grodsläktet Xenopus . Upptäckten baserades på organismens förmåga att återställa normal dorsal-ventral kroppsaxel i embryon som hade ventraliserats på konstgjord väg genom ultraviolett behandling. Noggin upptäcktes i laboratoriet av Richard M. Harland och William C. Smith vid University of California, Berkeley på grund av denna förmåga att inducera sekundär axelbildning i grodembryon.

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Noggin_(protein)&oldid=1137717071 "