absztrakt

Az NHERF növekvő szerepe a sejtfiziológiában. Az NHERF két tandem és erősen homológ PDZ domént tartalmaz (a 11–97. Aminosavak a PDZ-I - átlós sávokat képviselik), a 150–237. Aminosavak pedig a PDZ-II-t alkotják (csempeminta), valamint egy körülbelül 30 aminosavú C-terminális régiót. savak, asszociál az ERM tagjai membrán-citoszkeletális adapterek családjával (szaggatott minta). Míg sok celluláris fehérje megköti a PDZ-I-t, számos fehérjéről kimutatták, hogy megköti a PDZ-II-t. Az NHE3 megköti a PDZ-II és a C-terminusban található régiót. A társulás pontos jellege továbbra sem ismert. Meg kell vizsgálni más NHERF célpontok, például a IIA típusú Na/Pi és a Na/HCO3 kotransporterek szerkezetének és funkcióinak kapcsolatát. Az anyagcsere-jelölés azt jelzi, hogy az NHERF konstitutíve foszforilálódik a 28-as szerinnél (csillagként látható)

szerepének

Teljes méretű kép

Az NHERF szerepének fejlesztése a sejtfiziológiában: az iontranszporttól a jelátvitelig

NHERF, membrán-citoszkeletális adapter. Az NHE3 szabályozásának számos laboratóriumban végzett vizsgálata azt mutatja, hogy az NHE3 egy előkészített komplexet tartalmaz NHERF-mel és ezrinnel, amely az apikális membránok alatt az aktin citoszkeletonhoz kötődik. Esrin emellett pozícionálja a PKA-t, hogy egy vagy több helyet (csillagként jelölve) foszforilezzen az NHE3 citoplazmatikus végén, hogy szabályozza az NHE3 transzport aktivitását és újrahasznosítását. A kis GTP-kötő fehérje, a Rho által közvetített növekedési faktor jelek aktiválják a ROCK protein kinázt, amely foszforilálja az ezrin C-terminális helyét (csillagként látható), átalakítva inert oldható dimerekből funkcionális monomer adapterekké, amelyek mindkettőhöz kötődnek. NHERF és aktin a szabályozáshoz, NHE3 és egyéb célpontok

Teljes méretű kép

Későbbi vizsgálatok az NHERF P2A-val való társulásának egy másik funkcióját azonosították, nevezetesen az internalizált receptor sorsának meghatározását az agonista által kiváltott deszenzitizálás során (Cao és mtsai, 1999). Az adatok arra utalnak, hogy az NH2F-hez kapcsolódó p2 AR könnyebben visszavezethető a sejtfelületre a reszenzitizálás során. Az NHERF asszociációt azonban megszakította a GRK-5 (egy G-fehérjéhez kapcsolt receptor kináz izoform), amelyet P2 AR foszforiláció közvetített a C-terminális PDZ-kötő motívumon belül. Ez a receptorok átirányításához és lebomlásához vezetett a lizoszómákban. Ezek a vizsgálatok kimutatták, hogy - amint az NHE3 esetében is látható - az NHERF több szerepet játszik a β-adrenerg receptor szignalizációjának szabályozásában.

NHERF, növekedési faktor jelerősítő

NHERF, egy új szerep a növekedési faktor jelzésében. A PDGF receptor tirozin kináz dimerizációját és aktiválását megkönnyíti vagy stabilizálja az NHERF PDZ-I doménhez való kötődés. Az NHERF homodimer képző képessége elősegítheti a PDGFR aktiválódását és mitogén jeleket indíthat el a PI 3-kináz és MAP kináz útvonalakon keresztül. Hasonló módon a dimer NHERF megkönnyítheti a Trp4 kalciumcsatorna társulását a Cp foszfolipáz izoformákkal, amelyek mindkettő megköti az NHERF PDZ-I-t, hogy szabályozza a kalcium-anyagcserét és a foszfoinozitist, és aktiválja a sejtnövekedéshez szükséges protein-kináz C-jeleket.

Teljes méretű kép

NHERF: a nem receptor tirozin kinázok célzása

A p2 AR deszenzitizálása során egy nem-receptor tirozin-kináz, a c-Src beépül a receptor komplexbe. Β-arresztinnek, a P2B jelátvitel foszfoprotein modulátorának és aktivált c-Src-re van szükség ahhoz, hogy klathrinnel bevont üregek képződjenek, amelyek elősegítik a β2 AR endocitózist (Ahn et al., 1999). A c-Src toborzása szintén kiváltja a β-agonisták által kiváltott ERK aktivációt és megindítja a mitogén jelátvitelt. Mivel az NHERF szelektíven társul a klaszterezett p2 AR-val (ref), előfordulhat, hogy áthallás van az NHERF és a β-arrestin között, amely agonistától függő módon a p2 AR citoplazmatikus farokját is megköti az internalizáció és az ingadozás ellenőrzésére. P2 AR és modulálja a sejtek növekedését szabályozó c-Src által közvetített jeleket.

NHERF és foszfoinozidid metabolizmus

A legújabb megfigyelések szerint az NHERF-2/E3KARP-ban levő PDZ-II megköti a foszfolipáz Cp3-t, és több sejtvonalban erősíti annak aktivitását, arra utalnak, hogy az NHERF fontos szerepet játszik a foszfoinozidid szignalizációban (Hwang et al., 2000). A foszfolipáz Cp3 két kulcsfontosságú szignálmolekulára, a diacilglicerinre és az IP3-ra hasítja a PIP 2-t. Az endoplazmatikus retikulummal társult IP3 receptor későbbi aktiválása mobilizálja az intracelluláris Ca 2+ raktárakat, amelyek a diacilglicerinnel együtt aktiválják a protein kináz C-t és megkönnyítik a mitogén jelátvitelt. Az intracelluláris kalcium vagy a kalciumhegy növekedése viszont elindítja az extracelluláris Ca 2+ beáramlását a kalciumcsatornákon (SOC) keresztül, amelyeket tárolókban tárolnak a plazmamembránon, és kitölti a kimerült belső tartályokat. Ily módon az SOC-k fontos szerepet játszanak az intracelluláris kalcium szabályozásában. Egy friss jelentés azt sugallja, hogy az NHERF-1 PDZ-I két emlős SOC-hoz társul, a Trp4 és Trp5, valamint a Cpl és Cp2 foszfolipázokhoz (Tang et al., 2000). Mivel a SOC és a PLCβ komplexen léteznek az NHERF-mel, azt javasolja, hogy az NHERF kombinálhatná a SOC funkcióit a PLCp-vel (3. ábra) a kalcium-anyagcsere és a foszfoinozit koordinálásához, valamint a sejtek anyagcseréjének és növekedésének szabályozásához.

NHERF, az ERM fehérjék fő célpontja

A humán NHERF-et EBP-50-ként vagy ezrinkötő fehérjeként körülbelül 50 000-rel izolálták (Reczek és mtsai., 1997), és megköti az ERM-citoszkeletális fehérjék azon tagjait, amelyek membránfehérjéket kötnek az alap aktin-citoszkeletonhoz. Az ERM fehérjék meghatározták a plazma membránszerkezeteket, például a mikrovillákat is, amelyek a polarizált hámsejtek apikális felületén helyezkednek el. Sok sejt tartalmaz inaktív ezrin homogenitást és heterodimereket más ERM fehérjékhez kötődve, amelyek nem képesek sem az NHERF-hez, sem az F-aktinhoz kötődni (Nguyen és mtsai, 2001). A növekedési faktorok azonban elősegítik az ezrin (és a moezin) C-terminális maradékának PKC0 vagy RhoA-aktivált protein kináz, ROCK által történő foszforilezését, és aktiválják az ezrint, monomer formává alakítva, amely könnyen társul NHERF Bretscher, 1999-hez. Érdekes tehát megjegyezni, hogy Rho, de nem szoros rokonságban lévő kis GTP-kötő fehérjék, a Rac1 vagy Cdc42, szabályozza az NHE3 aktivitását, feltehetően azáltal, hogy növeli az ERM fehérjék elérhetőségét, fokozva azok foszforilációját a ROCK segítségével (Szaszi et al., 2000).

Merlin, az ERM adapter fehérje család tagja és a neurofibromatosis 2 (NF2) gén terméke, közvetlenül kapcsolódik a növekedés szabályozásához. Az NF2 nagymértékben mutálódik domináns örökletes betegséggé, amely hajlamosítja a betegeket a schwannomákra és a meningiomákra (Stokowski és Cox, 2000). Az emberi NF2 mutációk súlyos morbiditással társulnak, amely az érintett személyek élettartamát kevesebb mint 40 évre csökkenti. A Merlin, mint más ERM fehérjék, N-terminális ERM doménjén keresztül kötődik az NHERF-hez. Az ERM doménben talált betegség okozó mutációk több mint 80% -a a mutáns merlin fehérjék NHERF iránti szignifikánsan alacsonyabb affinitásához vezet, és arra utal, hogy az NHERF kulcsszerepet játszik a merlin tumor szuppresszor aktivitásában.

Esrin megengedő szerepet játszik a fibroblasztok ROCK által közvetített transzformációjában is az onkogének Net és Dbl által (Tran Quang et al., 2000). A Net és a Dbl egyaránt guanin nukleotidcsere faktorok, amelyek elősegítik a GTP betöltését és a Rho aktivációt. A Net és a Dbl onkogén vagy hiperaktivált formái az aktivált Rho felhalmozódását és a Rho-transzdukált proliferatív jelek növekedését eredményezik. A Rho-GTP növekedést serkentő hatása szintén megköveteli a C-terminális foszforilezését és az ezrin aktiválódását, és a mutáns ezrin, amelyből hiányzik a kritikus foszforilációs hely, elnyomja a sejtek transzformációját Net és Dbl onkogének által.

Az Esrin a cFos-transzformált fibroblasztokban túlzottan expresszálódik és erősen foszforilálódik (Lamb et al., 1997). Ezenkívül az ezrin overexpressziója és foszforilációja korrelált a megváltozott sejtalakkal és motilitással, ami valószínűleg a rosszindulatú sejtek megnövekedett invazív tulajdonságait tükrözi. Az esrin kromofór-asszisztált lézer inaktiválása (CALI) a pseudopodialis kiemelkedések visszahúzódásához vezet, különös tekintettel a sejtmigrációban betöltött szerepére (Jay és Sakurai, 1999). Más ERM fehérjék, mint például a radixin és a moesin, a normális tüdőszövethez képest alacsonyabban vannak szabályozva a tüdő adenokarcinómájában (Tokunou et al., 2000). Végül az ERM család új tagja, az Ehm2, magasan expresszálódik az egér melanoma sejtjeiben (Shimizu és mtsai, 2000). Ezek a tanulmányok azt sugallják, hogy az ERM fehérjék sejtprofiljának változásai és az NHERF-hez való társulásuk, amely az ERM fehérjék egyik fő célpontja a hámsejtekben, elősegíthetik a sejtek növekedését és transzformációját szabályozó jelek transzdukcióját.

NHERF és emberi rák

A NHERF-et nemrégiben olyan mRNS-ként azonosították, amelyet az ösztrogén nagymértékben indukál az ösztrogén receptor (ER) pozitív emlőrákos sejtekben (Ediger et al., 1999; Stemmer-Rachamimov et al., 2001). Az ösztrogén növelte az NHERF mRNS és a fehérje szintjét az ER (+) MCF7 sejtekben. Ezzel szemben az ösztrogén receptor expressziója az ER (-) sejtekben helyreállította az ösztrogén képességét arra, hogy ezekben a sejtekben NHERF expressziót indukáljon. Ezek és más kísérletek az NHERF-et ösztrogén-indukálható génként definiálták. Az egér NHERF génjének közvetlen elemzésével azonban nem sikerült azonosítani az ösztrogénre reagáló elem (ek) et, és az NHERF ösztrogén általi szabályozásának mechanizmusa továbbra sem ismert (Weinman et al., 1999).

A humán ER (+) és ER (-) emlőráksejtek kiterjedt elemzése tovább erősítette az összefüggést az NHERF expresszió és az ösztrogénfüggő növekedés között az elsődleges emlőrákokban (Stemmer-Rachamimov et al., 2001). Az immunhisztokémiai vizsgálatok azt mutatták, hogy az NHERF expressziója megnőtt a melldaganatokban a szomszédos normál emlőszövethez képest, ezáltal elősegítve az NHERF szerepét a tumor fejlődésében. Ebben a tekintetben a PDGF jelek fokozódnak az emberi emlőrákban, és részt vesznek a tumor progressziójában (Shao et al., 2000). Az NHERF-1 és az NHERF-2 javasolt szerepe miatt a PDGFR dimerizációjának és a mitogén jelek aktiválásának elősegítésében a megnövekedett NHERF expresszió hozzájárulhat a sejtszaporodáshoz az emlőrák rosszindulatúbb formáiban. Végül az emberi NHERF gén a 17q25.1 kromoszómán helyezkedik el, amely régió gyakran mutálódik az emberi emlő és petefészekrákban (GenBank hozzáférés # NM_004252; Kalikin et al., 1996, 1997). Az NHERF expressziójának hiányosságai a növekedés jelzésének rendellenességeihez és emberi rákhoz is vezethetnek.

A Na +/H + csere változásai szerepet játszanak a tumorsejtek pszeudopodiális proliferációjában (Lagana et al., 2000) és a sejtproliferációban. Az NHE3, amely az NHE túlnyomó izoformája a hámsejtekben, az NHERF-mel együtt működhet az emlő-, a petefészek- és a gyomor-bélrendszeri daganatok proliferációjának és invazív képességének szabályozásában.

Záró megjegyzések

Az elmúlt években jelentős előrelépés történt az NHERF szerepének kiterjesztésében a hámsejtbiológia számos aspektusára. A növekvő bizonyítékok rámutatnak a megváltozott NHERF expresszióra és/vagy működésre is emberi betegségek esetén, beleértve a magas vérnyomást, az akut veseelégtelenséget és az emlőrákot. Az NHERF számos, például az alábbiakban felsorolt ​​biokémiai tulajdonságát azonban még mindig rosszul értik.

A NHERF dimerizációjának szabályozása

A veseszövet NHERF-tartalma messze meghaladja ismert célpontok tartalmát, és bár az NHERF-célpontok száma folyamatosan növekszik, még mindig komoly kérdések merülnek fel az összes sejtes NHERF-nek a célpontokhoz való hozzáférhetőségével kapcsolatban. Az NHERF természetes hajlama dimerek kialakítására további jelzéseket adhat fiziológiai szabályozására. Míg új bizonyítékok arra utalnak, hogy a dimer NHERF egyes célok, például CFTR (Ahn és mtsai, 2001) és PDGFR (Maudsley és mtsai, 2000) szabályozására hat, más funkciók, beleértve az NHE3 szabályozást is, felhasználhatják a monomer NHERF-et. A legújabb kutatások szerint az NHERF dimerizációja fehérje foszforilezéssel szabályozható, mivel a sejtek okadainsavval, fehérje szerin/treonin foszfatáz inhibitorral és egy erős tumor promoterrel történő kezelése erősen csökkenti az NHERF dimerizációt (Shenolikar et al., 2001). Az NHERF dimerizációját szabályozó fiziológiai mechanizmusok szintén fontos szerepet játszhatnak az NHERF elérhetőségének és működésének diktálásában az epitheliális sejtekben.

Az NHERF foszforilezésének szerepe

Metabolikus jelölési vizsgálatok kimutatták, hogy az NHERF az emlőssejtekben foszfoprotein (Weinman et al., 1995). Hall és mtsai. (1999) kimutatta, hogy a GRK6A, egy G-fehérjéhez kapcsolt receptor kináz izoform, a HEK293 sejtekben a fő NHERF kináz. Érdekes módon a GRK6A az NHERF PDZ-I-hez (és PDZ-II-hez) kötődik, hogy elősegítse az NHERF foszforilezését. A GRK6A felvételét és az NHERF foszforilációját moduláló sejtszignálok, illetve a kovalens módosítás szerepe a szerin-289-nél (1. ábra) az NHERF működéséhez nem ismertek.

Verseny a NHERF célkitűzései között

A kísérleti bizonyítékok azt mutatják, hogy a p2 AR (Hall és mtsai, 1998b) és a CFTR (Ahn és mtsai, 2001) megköti a PDZ-I-t, de mégis versenyeznek az NHE3-mal, amely előnyösen társul a PDZ-II-vel és az NHERF C-terminálisával és így növeli a Na +/H + cserét. A NHERF célpontok számának növekedésével meg kell vizsgálni az NHERF célpontok közötti verseny potenciális szerepét, nevezetesen azokat, amelyek PDZ-I vagy PDZ-II-t tartalmaznak, valamint olyan fiziológiai jeleket, amelyek módosítják az NHERF affinitását egyes sejtes célpontokhoz, átirányítva annak funkcióit. .

Összefoglalva, a legújabb tanulmányok azt sugallják, hogy az NHERF számos olyan jelátviteli utat szabályoz, amelyek részt vesznek a hámsejtek növekedésében és működésében. Ezenkívül a feltörekvő adatok rámutatnak arra, hogy az NHERF hozzájárul az emberi rák kialakulásához. A jövőbeni vizsgálatok kihívása az NHERF által közvetített események meghatározása lesz, amelyek elengedhetetlenek a normál sejtfiziológiához, valamint az aberrált NHERF expresszió és működés hatásának tisztázása az epitheliális sejttranszformációban.

köszönöm

A Weinman és a Shenolikar Laboratories NHERF tanulmányait az NIH DK55881 (EJ Weinman és S Shenolikar) és a Veterans Reports (EJ Weinman) támogatásai támogatják. JW Voltz-t a mellrák elleni védekezésért felelős minisztérium ragadozó közössége támogatja (DAMD-17-98-1-8070).