STIM2

STIM2
Tillgängliga strukturer
PDB	Ortologisk sökning:
Lista över PDB-id-koder
Identifierare
	, stromal interaktionsmolekyl 2
Externa ID:n
Genplacering ( Human )
Chr.
Slutet
Genplacering ( Mus )
Chr.
Slutet
RNA uttrycksmönster
	n/a
Genontologi
Molekylär funktion
Cellkomponent
Biologisk process
	Källor: Amigo / QuickGO
Ortologer
	Wikidata
Visa/redigera människa	Visa/redigera mus

Stromal interaktionsmolekyl 2 (STIM2) är ett protein som hos människor kodas av STIM2 -genen .

Denna gen är en medlem av familjen stromala interaktionsmolekyler (STIM) som omfattar endast två medlemmar tillsammans med sin homolog STIM1 , och troligen uppstod från en gemensam förfäders gen. De kodar för transmembranproteiner av typ 1 som finns i det sarko/endoplasmatiska retikulumet ( SR / ER ) in i cellen. Alternativ translationsinitiering från en AUG och en icke-AUG (UUG) startplats resulterar i produktionen av två olika STIM2- isoformer .

Båda medlemmarna i STIM-familjen identifierades 2005 som frikalciumsensorer ( Ca ²⁺ ) som deltar i en mekanism för Ca ²⁺ -inträde i cellen som kallas butiksstyrd Ca ²⁺ -entry (SOCE) . Många cellulära processer och signalvägar startas av tidigare frisättning av Ca ²⁺ lagrat i subcellulära organeller , som behöver kontinuerlig påfyllning. SOCE anses vara mekanismen för påfyllning av butiker och en väsentlig mekanism för Ca ²⁺ -signalering i icke-elektriskt exciterbara celler. Medan STIM1 utlöser SOCE , tyder forskning på STIM2-funktion på en viktig roll som återkopplingsregulator som stabiliserar basal cytosol och S/ER Ca ²⁺ koncentration [Ca ²⁺ ]. STIM2 upptäcker små minskningar av Ca ²⁺ -innehåll lagrat i S/ER, växlar till det aktiverade tillståndet och interagerar med så kallade butiksstyrda Ca ²⁺ (SOC)-kanaler som finns i plasmamembranet , såsom Orai- eller TRPC- kanaler, vilket möjliggör SOCE . Även om den funktionella rollen för STIM2 har varit svårfångad i många år, antydde studier utförda 2009-2010 på murina modeller att STIM2 deltar i processer för utveckling och funktion av många celltyper, inklusive myoblaster i glatt muskulatur, celler i immunsystemet och neuroner och är involverad i tumörbildning , utvecklingen av autoimmuna sjukdomar och mekanismer för neuronal skada efter övergående ischemiska tillstånd.

Gen

År 2001 identifierades STIM2 som en ny human homolog av STIM1 -genen, representerande den andra medlemmen av en två-genfamilj hos ryggradsdjur. STIM2 -genen innehåller 12 exoner och 11 introner belägna på den mänskliga kromosomen 4p15.1 och på den stora armen av muskromosom 5, nära centromeren . Medlemmarna i STIM -familjen har troligen utvecklats från en enda gen i lägre multicellulära eukaryoter till två relaterade gener hos ryggradsdjur, eftersom mänskliga STIM1 och STIM2 samt Drosophila melanogaster Stim ( D-Stim ) har en konserverad genomisk organisation. D-STIM-proteinet på 570 aas uppvisar lika likhet med både STIM1 (33 % identisk; 50 % av aminosyrasekvensen bevarad) och STIM2 (31 % identisk; 46 % av aminosyrasekvensen bevarad). Encelliga eukaryoter såsom Monosiga brevicollis , ett encelligt choanoflagellat har rapporterats ha en STIM-liknande gen, men inga STIM -liknande gener har identifierats i prokaryoter . Inga ytterligare STIM-liknande proteiner har identifierats förrän nu hos ryggradsdjur.

Proteinstruktur

STIM2-protein är ett transmembranprotein av typ I lokaliserat i S/ER. Human STIM2 består av 833 aminosyrarester ( aas ) (105-115 kDa) (Fig. 1), ytterligare 148 aas jämfört med human STIM1. Deras N-terminala regioner delar 66% likhet över 577 aas (85% av aminosyrasekvensen för STIM1). Endast den yttersta delen av den C-terminala regionen visar en signifikant sekvensdivergens. Domänarkitekturen för båda isoformerna är mycket bevarad hos ryggradsdjur (Fig. 1). Mus STIM2 delar en 92% identitet med human STIM2 i aminosyrasekvensen enligt den parvisa anpassningen som genereras av BLAST . Deras domänstruktur är också mycket bevarad (Fig. 1). Human STIM2 är post-translationellt modifierad in vivo , såsom mognad genom klyvning av N-terminal S/ER-signalpeptid (14 aas), glykosylering och varierande grader av fosforylering , men de fosforylerade platserna är fortfarande okända (Fig. 1).

Domänarkitektur

Figur 1. STIM-familjen

Den N-terminala regionen av STIM2 är belägen i S/ER- lumen och innehåller ett kanoniskt EF-hand Ca ²⁺ -bindande motiv , ett "dold" EF-hand Ca ²⁺ -bindande motiv som upptäcktes nyligen och ett sterilt a-motiv (SAM)-domän, ett välkänt protein-protein-interaktionsmotiv (Fig. 1). Den N-terminala delen är separerad från den C-terminala regionen av ett enkelpassage transmembranmotiv som är mycket konserverat i alla STIM-proteiner. Den C-terminala regionen innehåller en hög grad av a-helixstrukturer . En stor andel nära transmembrandomänen omfattar en region som liknar en ezrin/radixin/moesin ( ERM )-domän som innehåller två lindade spoldomäner. De coiled-coil-domänerna förmedlar interaktioner mellan STIM-proteiner, vilket gör att de kan binda varandra och bilda homo- och heterodimerer (Fig. 1). Slutligen, längre mot C-terminalen, innehåller STIM2 ett prolin/histidinrikt motiv och en lysinrik svans på 17 aas (Fig. 1).

EF-hand-SAM-region

Eftersom EF-hand- och SAM (EF-SAM)-domänerna är avgörande för STIM-funktion och SOCE-reglering, diskuteras de nu i detalj. EF-handdomänen är en Ca ²⁺ -sensor som används av STIM-protein för att detektera förändringar i Ca ²⁺ -koncentrationen inuti S/ER. STIM-isoformer aktiveras när Ca ²⁺ bundet till EF-handmotivet frisätts som ett resultat av en minskning av Ca ²⁺ -nivåer inuti S/ER-lagret efter IP _{3 -} receptormedierad utarmning. Det har rapporterats att STIM EF-handmutanter som inte kan binda Ca2 ⁺ är konstitutivt aktiva och kontinuerligt aktiverar SOCE oberoende av S/ER [Ca2 ⁺ ], in vitro och in vivo . SAM-domänen är viktig för STIM-oligomerisering, eftersom mutanter i denna domän saknar förmågan att bilda inducerbara punctae. Ca ²⁺ -bindningsexperiment in vitro med human STIM1 EF–SAM (rest 58–201) eller STIM2 EF–SAM (rest 149–292) fragment visar att båda isoformerna binder Ca ²⁺ med liknande affinitet (STIM2 Kd~0,5 mM; STIM1 Kd~0,2–0,6 mM), vilket är inom intervallet för värden som rapporterats för S/ER [Ca ²⁺ ]. Däremot skiljer sig STIM2 från STIM1 genom att den redan är delvis aktiv vid basal S/ER [Ca ²⁺ ] och blir helt aktiverad tidigare under utarmning av S/ER-lager. Trots samma Ca2 ⁺ -affinitet som visas av STIM EF-SAM-fragment, visade hela STIM2-proteinet en lägre [Ca2 ⁺ ]-känslighet än STIM1 i transfekterade celler in vitro . Denna diskrepans indikerar att andra proteinregioner dessutom bidrar till den olika [Ca2 ⁺ ]-känsligheten eller aktiveringströskeln som visas av båda isoformerna. Den "dolda" EF-handdomänen binder inte Ca ²⁺ , men den är kritisk för intramolekylär association, vikning och stabilitet hos EF-hand- och SAM-domänerna. Mycket nyligen har det rapporterats att strukturellt kritiska mutationer i den kanoniska EF-handen, ''dolda'' EF-handen eller SAM-domänen stör Ca2+-känsligheten på grund av destabiliseringen ^av hela EF-SAM-regionen.

C-terminal region

Förutom N-terminalen är den C-terminala regionen också en viktig del av STIM-proteiner. Det visar en signifikant sekvensdivergens mellan båda isoformerna och i STIM1 är den C-terminala regionen väsentlig för interaktionen med SOC -kanaler. Human STIM2 innehåller ett prolin- och histidinrikt motiv (PHAPHPSHPRHPHHPQHTPHSLPSPDP) på en liknande position som en serin- och prolinrik region (SPSAPPGGSPHLDSSRSHSPSSPDPDTPSP) i STIM1. Den betydande divergensen i dessa regioner kan indikera en divergens i funktion av STIM-isoformer. Till skillnad från STIM1 har STIM2 en dilysin ER- retentionssignal (K(X)KXX) vid sin extrema C-terminal som behåller proteinet i ER , medan STIM1 kan resa till cellytan. Slutligen är liknande lysinrika svansar av 14 och 17 rester i STIM1 respektive STIM2 belägna i slutet av den C-terminala regionen. Linjära peptider från C-terminal polybasisk region av human STIM1 (resterna 667-685) och STIM2 (resterna 730-746) binder till kalmodulin med hög eller låg affinitet i närvaro eller frånvaro av Ca2 ⁺ , respektive. De flesta studier på interaktioner av den C-terminala regionen har utförts med STIM1-isoformen. Tillägget av thapsigargin ( SERCA- pumpshämmaren som stimulerar SOCE genom passiv utarmning av intracellulära Ca ²⁺ -depåer) till humana spottkörtelceller såväl som dispergerade submandibulära muskörtelceller ökar samimmunoutfällningen av TRPC1 och Orai1 med STIM1. Genom in vitro -samuttryck av olika humana STIM1-mutanter som saknar de olika C-terminala regionerna i HEK293-celler, rapporterade tre nya arbeten att ERM-domänen i C-terminalen (aas 251-535, Fig. 1), innehållande den lindade -coil- domäner, förmedlar bindningen av STIM1 till TRPC(1, 2,4 och 5) och STIM1-migreringen till plasmamembranet. Dessutom är den katjoniska lysinrika regionen väsentlig för gating av TRPC1. Li et al. ytterligare avgränsade dessa regioner (aas 425-672) som möjliga STIM1-Orai1-interaktionsplatser. In vitro coimmunoprecipitationsexperiment efter övergående samuttryck av STIM2- och Orai1-proteiner i HEK293- celler avslöjade att även STIM2 kan fysiskt interagera med Orai1, troligen om STIM2 C-terminala regionen.

Uttryck och vävnadsfördelning

STIM2 -mRNA uttrycks av de flesta mänskliga vävnader. STIM2-proteinet uttrycks av många mänskliga cellinjer tillsammans med STIM1, vilket indikerar att STIM-isoformer samuttrycks i samma cell, åtminstone i de etablerade cellinjerna. STIM2-protein är allmänt uttryckt i vävnader, vanligtvis närvarande i lägre nivåer än STIM1 förutom i hjärnan eller levern, där STIM2 verkar vara den dominerande isoformen. Stim2-transkription är också dynamiskt reglerad, till exempel uppregleras vid differentiering av naiva T-celler till Th _1- eller Th ₂ -lymfocyter.

Fungera

STIM2-funktionen har varit kontroversiell. Initiala studier fann att siRNA knockdown av STIM1, men inte STIM2, kraftigt reducerade SOCE i däggdjursceller. Liou et al . rapporterade en liten minskning av SOCE också genom knockdown av STIM2 i HeLa-celler. Soboloff et al . föreslog att STIM2 hämmar SOCE när det uttrycks ensamt, men samuttryckt med Orai1 orsakar väsentligt konstitutivt SOCE. Däremot har Brandman et al . föreslog att STIM2 skulle kunna fungera som en regulator som stabiliserar basala cytosoliska och ER Ca ²⁺ nivåer. Parvez et al ., med användning av transient samuttryck in vitro av human STIM2 och olika SOC- kanaler i HEK293- celler, rapporterade att STIM2 förmedlar SOCE via två butiksberoende och butiksoberoende lägen. Tillsammans indikerar dessa resultat en komplex interaktion fint reglerad av STIM1: STIM2: Orai cellulära förhållande och deras endogena nivåer.

Studier utförda 2009-2010 med användning av humana in vitro eller murina in vivo -modeller bekräftade Brandman et al . resultat och föreslog att STIM2 deltar i processer för utveckling och funktion av många celltyper, inklusive myoblaster i glatt muskulatur , celler i immunsystemet och neuroner. Dessutom är det involverat i tumörbildning, utveckling av autoimmuna sjukdomar och mekanismer för neuronal skada efter övergående ischemiska tillstånd. Under vilande förhållanden har odlade HEK293-celler som överuttrycker eller kortikala neuroner som saknar STIM2 ökat respektive minskat vilande intracellulära Ca ²⁺ -nivåer, vilket stöder tanken att STIM2 är avgörande för reglering av intracellulära basala Ca ²⁺ -nivåer. Emellertid är celler mycket aktiva in vivo och intracellulära Ca2 ⁺ -nivåer fluktuerar kontinuerligt. Utvecklingen av nya metoder för att studera in vivo i intracellulära Ca ²⁺ -nivåer skulle vara nödvändig. I odlade mänskliga myoblaster deltar STIM2 i celldifferentiering till myotuber . I immunsystemet deltar STIM2 i T- cellaktiveringsinducerad produktion av interleukin2 (IL-2) och interferon gamma (IFN _y ) , troligen genom stabilisering av NFAT -residens i kärnan , såväl som i differentiering av naiva T-celler till Th . ₁₇ lymfocyter, som förmodligen är viktiga i tidiga faser av autoimmuna sjukdomar. Faktum är att möss med STIM2-brist uppvisade mild symtomatologi i den tidiga fasen av autoimmuna sjukdomar. I neuronal vävnad spelar STIM2 en avgörande roll i ischemi-inducerad neuronal skada , och frånvaron av STIM2 i knockoutmöss minskade den neuronala skadan som produceras av ischemi efter övergående avbrott i blodflödet i hjärnan. Denna neuroprotektiva effekt av STIM2-brist efter en ischemisk episod indikerar att hämmare av STIM2-funktionen således kan ha ett potentiellt terapeutiskt värde som neuroprotektiva medel för att behandla ischemisk skada och andra neurodegenerativa störningar som involverar förändrad Ca2 ⁺ -homeostas . Dessutom antydde samma vetenskapliga studie en viktig roll för STIM2 i hippocampus -beroende rumsligt minne , synaptisk överföring och plasticitet.

Slutligen har en onkogen funktion påvisats för STIM2, tillsammans med STIM1, i glioblastoma multiforme , där båda proteinerna har ökat uttryck och/eller ökat antal kopior. Dessutom finns STIM2 i kromosom 4p15.1, en region som är inblandad i invasiva karcinom i lunga, bröst, hals och huvud.

Interaktioner

Som nämnts tidigare har STIM2 visats interagera med STIM1 , SOC- kanaler som Orai (ICRACM) eller TRPC , calmodulin (CaM) och även plasmamembranfosfoinositider . Uttrycket av STIM2 har visat sig påverkas eller regleras av preseniliner i musembryonala fibroblaster och humana B-lymfocyter.