DISTROFIN: ÖZELLIKLERI, YAPISI VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Distrofin , sinir hücreleri de insan vücudunun bu ve diğer organları düzgün ve kalp kası, bir protein çubuk şeklinde veya iskelet hücre membranı ile bağlantılı çubuk.

Diğer hücre iskeleti proteinlerine benzer işlevlere sahiptir ve öncelikle kas lifi membran stabilitesi ve hücre dışı bazal membranın hücre içi hücre iskeletine bağlanması üzerinde çalıştığına inanılmaktadır.

Distrofinin moleküler yapısı (Kaynak: Norwood, FL, Sutherland-Smith, AJ, Keep, NH, Kendrick-Jones, J.; görselleştirmenin yazarı: Kullanıcı: Astrojan, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Duchenne musküler distrofi (DMD) gibi bazı mutasyonları cinsiyet kromozomlarına bağlı patolojilerde yer alan, insanlar için tanımlanan en büyük genlerden birinde X kromozomunda kodlanmıştır.

Bu patoloji, dünyadaki en yaygın ikinci kalıtsal hastalıktır. Her 3500 erkekten birini etkiler ve 3 ila 5 yıl arasında, yaşam süresini 20 yılı geçmeyecek şekilde azaltabilen hızlandırılmış kas israfı olarak ortaya çıkar.

Distrofin geni ilk kez 1986'da izole edildi ve o zamanın moleküler genetiği için büyük bir ilerlemeyi temsil eden konumsal klonlama kullanılarak karakterize edildi.

karakteristikleri

Distrofin, kas hücrelerinin plazma zarı (sarkolemma) ve farklı vücut sistemlerindeki diğer hücrelerinki ile ilişkili oldukça çeşitli bir proteindir.

Çeşitliliği, insanlar için tanımlanan en büyük genlerden biri olan onu kodlayan genin ekspresyonunun düzenlenmesi ile ilgili süreçlerden kaynaklanmaktadır. Bunun nedeni, genomun yaklaşık% 0,1'ini temsil eden 2,5 milyondan fazla baz çiftine sahip olmasıdır.

Bu gen ağırlıklı olarak iskelet ve kalp kası hücrelerinde ve ayrıca beyinde ifade edilir, ancak çok daha az ölçüde. Yaklaşık% 99 introndan oluşur ve kodlama bölgesi yalnızca 86 eksonla temsil edilir.

Bu proteinin üç farklı izoformu, üç farklı promoterden transkribe edilen habercilerin çevirisinden gelmektedir: biri sadece kortikal ve hipokampal nöronlarda, diğeri Purkinje hücrelerinde (ayrıca beyinde) bulunur. ve kas hücrelerinde sonuncusu (iskelet ve kalp).

yapı

Distrofin geni farklı dahili promotörlerden "okunabildiğinden", bu proteinin elbette farklı boyutlarda olan farklı izoformları vardır. Buna dayanarak, "tam" ve "kısa" izoformların yapısı aşağıda tarif edilmektedir.

"Tam" veya "tamamlanmış" izoformlar

Distrofinin "tam" izoformları, birlikte 420 kDa'nın biraz üzerinde ağırlığa sahip ve kabaca dört temel alana (N-terminal, merkezi alan, sistein açısından zengin alan ve C-terminal alanı) sahip olan çubuk şeklindeki proteinlerdir. 3.685 amino asit kalıntısı.

N-terminal alanı, a-aktinine (bir aktin bağlayıcı protein) benzer ve izoforma bağlı olarak 232 ile 240 amino asit arasında olabilir. Çekirdek veya çubuk alanı 25 spektrin benzeri üçlü sarmal tekrardan oluşur ve yaklaşık 3000 amino asit kalıntısına sahiptir.

Sistein tekrarları açısından zengin bir alandan oluşan merkezi alanın C-terminal bölgesi, yaklaşık 280 kalıntıya sahiptir ve kalmodulin, a-aktin ve p gibi proteinlerde bulunan kalsiyum bağlama motifine çok benzer. -spectrine. Proteinin C-terminal alanı 420 amino asitten oluşur.

"Kısa" izoformlar

Distrofin geninin en az dört dahili promoterine sahip olması nedeniyle, alanlarından herhangi birinin olmaması nedeniyle birbirinden farklı olan farklı uzunluklarda proteinler olabilir.

Dahili promoterlerin her biri, 260 kDa (Dp260), 140 kDa (Dp140), 116 kDa (Dp116) ve 71 kDa (Dp71) ürünleri üreten 30, 45, 56 ve 63 eksonlarına ayrılan benzersiz bir ilk eksona sahiptir. ), vücudun farklı bölgelerinde ifade edilir.

Dp260 retinada ifade edilir ve "dolu" beyin ve kas formlarıyla birlikte bulunur. Dp140 beyinde, retinada ve böbreklerde bulunurken, Dp116 yalnızca yetişkin periferik sinirlerde bulunur ve Dp71 çoğu kas dışı dokuda bulunur.

Özellikleri

Çeşitli yazarlara göre, distrofinin, sadece hücre iskeletinin bir proteini olarak katılımını ima eden çeşitli işlevleri vardır.

Membran stabilitesi

Distrofinin sinir ve kas hücrelerinin zarı ile ilişkili bir molekül olarak ana işlevi, distrofin-glikoprotein kompleksleri oluşturmak için bağlandığı en az altı farklı bütünleyici zar proteiniyle etkileşime girmektir.

Bu kompleksin oluşumu, kas hücrelerinin veya sarkolemmanın zarı boyunca bir "köprü" oluşturur ve hücre dışı matrisin bazal laminasını "esnek" bir şekilde iç hücre iskeleti ile birleştirir.

Distrofin-glikoprotein kompleksi, zarın stabilizasyonu ve kas liflerinin nekroz veya uzun süre kasılmanın neden olduğu hasara karşı korunmasında işlev görür ve bu ters genetik ile gösterilmiştir.

Bu "stabilizasyon" genellikle, spektrin olarak bilinen benzer bir proteinin, dar kılcal damarlardan geçerken kanda dolaşan kırmızı kan hücreleri gibi hücreleri sağladığına benzer olarak görülür.

Sinyal iletimi

Distrofin veya daha doğrusu zardaki glikoproteinlerle oluşturduğu protein kompleksi, sadece yapısal işlevlere sahip olmakla kalmayıp, aynı zamanda hücre sinyalizasyonunda ve iletişiminde de bazı işlevlere sahip olabileceği belirtilmiştir.

Lokasyonu, kas liflerinin sarkomerlerindeki aktin liflerinden plazma zarı yoluyla hücre dışı matrise gerilim aktarımına katılabileceğini göstermektedir, çünkü bu, bu lifler ve hücre dışı boşluk ile fiziksel olarak ilişkilidir.

Sinyal iletimindeki diğer işlevlerin kanıtı, distrofin geni için mutantlarla yürütülen bazı çalışmalardan ortaya çıkmıştır; burada, programlanmış hücre ölümü veya hücre savunması ile ilgili sinyalleme kaskadlarındaki kusurlar gözlemlenmiştir.

Referanslar

1. Ahn, A. ve Kunkel, L. (1993). Distrofinin Yapısal ve İşlevsel çeşitliliği. Nature Genetics, 3, 283-291.
2. Dudek, RW (1950). Yüksek Verimli Histoloji (2. baskı). Philadelphia, Pensilvanya: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Ervasti, J. ve Campbell, K. (1993). Distrofin ve zar iskeleti. Hücre Biyolojisinde Güncel Görüş, 5, 85–87.
4. Hoffman, EP, Brown, RH ve Kunkel, LM (1987). Distrofin: Duchenne Musküler Distrofi Lokusunun Protein Ürünü. Celi, 51, 919-928.
5. Koenig, M., Monaco, A. ve Kunkel, L. (1988). Distrofin Proteininin Tam Sıralı Çubuk Şeklinde Hücre İskeleti Tahminleri a. Celi, 53,219-228.
6. Le, E., Winder, SJ ve Hubert, J. (2010). Biochimica et Biophysica Açta Distrofin: Parçalarının toplamından daha fazlası. Biochimica et Biophysica Açta, 1804 (9), 1713–1722.
7. Love, D., Byth, B., Tinsley, J., Blake, D. ve Davies, K. (1993). Distrofin ve Distrofin ile ilgili proteinler: Protein ve RNA çalışmalarının gözden geçirilmesi. Neuromusc. Disord. , 3 (1), 5–21.
8. Muntoni, F., Torelli, S. ve Ferlini, A. (2003). Distrofin ve mutasyonlar: bir gen, birkaç protein, çoklu fenotipler. Lancet Neurology, 2, 731–740.
9. Pasternak, C., Wong, S. ve Elson, EL (1995). Kas Hücrelerinde Distrofinin Mekanik İşlevi. Journal of Cell Biology, 128 (3), 355-361.
10. Sadoulet-Puccio, HM ve Kunkell, LM (1996). Distrofin ve İzoformları. Beyin Patolojisi, 6, 25–35.