Retikulon
Retikuloner ( RTN hos ryggradsdjur och retikulonliknande proteiner eller RNTl i andra eukaryoter ) är en grupp av evolutionära konservativa proteiner som huvudsakligen finns i endoplasmatiskt retikulum, och som främst spelar en roll för att främja membrankrökning . Dessutom kan retikuloner spela en roll i kärnporkomplexbildning , vesikelbildning och andra processer som ännu inte har definierats. De har också kopplats till oligodendrocytroller vid hämning av neuritutväxt. Vissa studier kopplar RTN med Alzheimers sjukdom och amyotrofisk lateralskleros .
Alla eukaryoter som hittills studerats bär på RTN-gener i sina genom . Retikulonerna saknas endast i arkéer och bakterier . Däggdjur har fyra retikulonger, RTN1 , RTN2 , RTN3 , RTN4 . Växter har ett större antal retikulonisoformer , varav 21 har identifierats i den vanligen använda modellorganismen Arabidopsis thaliana .
Generna har ett antal exoner och introner och är följaktligen skarvade till många isoformer . C-terminal region av RTNs innehåller en mycket konservativ retikulonhomologidomän (RHD) medan andra delar av proteinet kan variera även inom en enda organism.
En speciell egenskap hos RTN4:s isoform RTN4A (Nogo-A) är dess förmåga att hämma axonal tillväxt. Denna retikulon-subform är konstigt nog frånvarande i fisk , ett taxon känt för den ökade förmågan hos dess CNS att regenerera efter skada.
Transmembran 33 ( TMEM33 ) undertrycker exogent retikulon 4C-funktionen och kan därför spela en roll för att diktera membrankrökningen genom hämning av retikulonfunktionen.
Strukturera
Evolutionshistoria
Retikulonproteiner , som sträcker sig från 200-1 200 aminosyror , har spårats i alla eukaryota organismer som har undersökts. Familjen av ryggradsdjursproteiner kallas retikuloner, och alla andra lokaliserade eukaryoter kallas retikulonliknande proteiner. Några exempel på utforskade retikulongenom hos eukaryoter finns i Homo sapiens , Mus musculus , Danio rerio , Drosophila melanogaster , Arabidopsis thaliana och Saccharomyces cerevisiae . Dessa genom finns inte i varken archaea eller bakterier. På grund av deras frånvaro från prokaryoter och nära samband med det endoplasmatiska retikulum (ER), föreslås det att retikuloner har utvecklats med det eukaryota endomembransystemet. Hos däggdjur finns det fyra retikulongener: RTN 1-4 . RTN 3 och 4 har sekvensidentitet närmare besläktad vid 73 % än mellan 2 och 4 med endast en 52 % sekvensidentitet. Det finns en divergens i sekvensen mellan retikuloner eftersom deras splitsningsisoformer kan variera, även i samma organism. Detta överensstämmer med utvecklingen av arter och cellspecifika roller för retikuloner. Den längsta isoformen , Nogo-A, har genom studier visat att den kan hämma neuritutväxt och regenerering. Denna isoform saknas dock hos fiskar där regenereringen av centrala nervsystemet är omfattande. Retikuloner kan variera i funktion mellan arter.
Retikulonproteinstruktur
Retikulonfamiljen innehåller en karboxiterminal retikulonhomologidomän (RHD) som har två hydrofoba regioner med 28-36 aminosyror. Dessa regioner är förmodligen inbäddade i membranet. Dessa regioner är åtskilda av de 60-70 aminosyrorna i den hydrofila slingan. Efter slingan finns en karboxiterminal svans som har en längd på cirka 50 aminosyror . De aminoterminala domänerna liknar inte retikuloner inom familjen . Den tredimensionella strukturen har dock bevarats från jästsvampar till växter till människor. Den hydrofoba regionen av strukturen är onormalt lång jämfört med andra transmembrana domäner. Retikulonets struktur kan vara relaterad till funktionen hos detta protein .
Lokalisering i ER, N- och C-terminala ändar
Retikuloner finns vanligtvis i ER hos celler ; dock har de dessutom hittats på cellytor hos däggdjur och på ytan av oligodendrocyter där de hämmar axontillväxt. N -terminalen , loopregionen och C-terminalen är alla på cytosolsidan av ER-membranet och de kan interagera med andra cytosoliska proteiner. N-terminala regioner i retikulonproteiner är diversifierade i interaktion med andra substrat.
Sammantaget har tre modeller identifierats för RHD-topologi. Ett fynd tyder på att aminosyraterminalen och 66-slingan sträcker sig in i det extracellulära utrymmet. Detta skulle indikera att den hydrofoba regionen dubbelbackar på sig själv i membranet. Andra data tyder på att aminoterminalen är intracellulär. Slutligen förklarar en tredje modell att 66-loop och aminoterminal domän är cytoplasmatisk . Alla dessa modeller tyder på att retikuloner kan ha olika topologier i olika regioner såsom ER och plasmamembranet . Detta skulle tillåta dem att inte bara se olika ut på varje plats, utan också kunna bära olika roller i cellen och i olika celltyper.
Det första retikulonproteinet RTN 1 karakteriserades som ett antigen för neuroendokrina celler från ett cDNA i neural vävnad. Det döptes senare om när det visade sig vara associerat med akuten från flera olika metoder. Retikuloner har ingen ER- lokaliseringssekvens, men den hydrofoba RHD-regionen kan rikta protein-RTN till ER genom grön fluorescens. Utan RHD finns det ingen koppling till akuten . Retikuloner har lokaliserats till ER i följande organismer: jäst, Arabidopsis , Xenopus , Drosophila och däggdjur.
Fungera
Mekanismer
Bevis visar att retikuloner påverkar ER och Golgi-kroppshandel in och ut ur cellen genom plasmamembranassocierade proteiner. Retikuloner hjälper dessutom till vid bildandet av vesikler och membranmorfogenes. Vid hämning av RTN 4A . i däggdjursceller tillåter det inte korrekt bildning av membrantubuli Hos C. elegans stör borttagning av RTNL RET -1 och associerade proteiner bildandet av ER under mitos . Det stör också sammansättningen av kärnvapenhöljet . Retikuloner har visat sig interagera med proteiner som är involverade i vesikulär bildning och morfogenes av ER . De är dessutom involverade i intracellulär handel. I ett exempel visades det att ökat uttryck av RTN 3 hindrar transporten av proteiner från att retrogradera från Golgi-kropparna till ER . Dessutom kan retikuloner användas för att forma belagda proteinvesiklar genom att interagera med en komponent av adapterproteinkomplexet (som bibehåller pälsen på vesikeln ) . Retikuloner kan också vara involverade i apoptos. RTN 1 C hämmar Bcl-XL , som är en hämmare av apoptos . RTN 1 C har också visats i ER för att uppreglera dess känslighet för stressorer, vilket kan modulera apoptos .
Retikuloner har också kopplats till oligodendrocytroller vid hämning av neuritutväxt. Den längsta isoformen av RTN 4 har studerats omfattande för att visa att detta protein (Nogo-A) identifierades som en hämmare av neuritutväxt. Mer specifikt är 66-loopregionen (Nogo66) en potent hämmare av neurittillväxt. Många studier på djur har funnit att hämning av en NogoA-interaktion har främjat axontillväxt och återhämtning efter en ryggmärgsskada . Därefter har kliniska prövningar av anti-Nogo- antikroppar börjat för att se om vi kan använda detta fenomen hos människor .
Det finns allt fler bevis för att retikuloner är involverade i flera olika typer av neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom och amyotrofisk lateralskleros. Vid Alzheimers sjukdom producerar ett specifikt enzym ett patologiskt medel. Retikuloner kan störa dessa enzymer genom att minska Aβ -nivåerna. Man fann i tinningloberna hos människor att RTN 3 var utarmat hos Alzheimerspatienter. Ändå är det exakta sambandet mellan Alzheimers sjukdom och retikuloner okänt. Det kan också finnas en koppling av retikulon till multipel skleros och ärftlig spastisk paraplegi . Serumet från patienter med multipel skleros innehåller autoantikroppar mot den isoform A-specifika regionen av RTN4 . I det vanligaste muterade proteinet vid ärftlig spastisk paraplegi, spastin , förekom en interaktion med både RTN1 och RTN3 genom tvåhybridscreening. Slutligen kan retikuloner associeras med amyotrofisk lateralskleros (ALS). I en musmodell hittades varierande reglering av RTN 4A . I muskelbiopsier av råttor var nivåerna av RTN4 relaterade till sjukdomens svårighetsgrad. Dessutom ALS förutsägas med ökat uttryck av RTN 4A i lägre motorneuronsyndrom.
Nätnät i växter
Kunskapen om retikulon är mer avancerad hos jästsvampar och djur än växter . Det mesta av det vi vet för växter kan härledas från forskning från de senare, med lite forskning på enbart växter. Lokaliseringen av vissa RTN har upptäckts i tubuli av växtceller som bildar ER . Forskning visar dock att retikulonerna är begränsade till kanterna på ER -cisternerna. Forskare har dragit slutsatsen att retikuloner har en roll i sammansättningen av kärnhöljet under celldelning . Aktuell forskning inkluderar sökandet efter Nogo-66 proteinhomologer i växter. Det finns också hopp om att bestämma RHD-domänreceptorn i växter.
Retikulonliknande proteiner: Arabidopsis
På grund av bristen på information om retikuloner studerar forskare ofta retikulonliknande proteiner. Genomet Arabidopsis thaliana har minst 19 retikulonliknande proteiner, och 15 av dem har explicit identifierats. En studie om Arabadopsis tittar på transport mellan organeller och specifika receptorer. Regleringen av receptortransport till plasmamembranet är viktig för att identifiera patogener . Membranassocierade proteiner reser från ER till Golgi-kropparna och så småningom plasmamembranet. Immunreceptorer som är relaterade till plasmamembranet kallas mönsterigenkänningsreceptorer ( PRR). Genom Arabidopsis- proteinmikroarrayer märktes FLAGELIN-SENSITIVE2 (FLS2)-receptorn, en PRR , för att identifiera retikulonliknande protein RTNLB1 och dess homolog RTNLB2. Vid manipulering av uttrycksnivåerna för RTNLB1 och RTNLB2 avbröts signaleringen av FLS2-receptorn. Ett serinkluster vid proteinets N-terminal är viktigt för FLS2-interaktionen. Även om det inte finns någon direkt interferens interagerar RTNLB1 och RTNLB2 med nyskapad FLS2 för att underlätta transporten till plasmamembranet . Genom retikulondomänerna RTNLB1 och RTNLB2 är deras funktion en del av ett större proteinsystem som modererar FLS2-utsöndring. Receptorhandel betraktas genom växtstudier som en viktig process för receptoraktivitet. Rollen för mänskliga retikuloner som är involverade i intracellulär proteinhandel indikerar förhållandet mellan retikuloner och växt-RTNLB.
Ett sätt att jämföra dessa proteiner med retikuloner är att titta på retikulonutarmade jästceller . Fluorescens detekterades i modifierade ER- strukturer av dessa jästceller och lokaliseringen av FLS2 defekterades.
klonades medlemmar av RTN-familjen av Arabidopsis thaliana (RTNLB13). Dessa medlemmar uttrycktes i tobaksbladsepidermala celler med ett fäst gult fluorescerande protein (YFP). RTNLB13 var lokaliserad i ER hos dessa celler. Dessutom märktes en ER luminal markör för att ytterligare visa att när RTNLB13 tillsattes, fanns morfologiska förändringar i lumen av ER . Fluorescensåtervinning efter fotoblekning (FRAP) analys har visat att ökat uttryck av RTNLB13 minskar sannolikheten för att proteiner är lösliga i ER-lumen. För att ytterligare undersöka att platsen för RTNS är ER , hade det ökade uttrycket av RTNLB13 inte någon effekt på Golgi-formen och utsöndringen av ett reporterprotein.