ДИСТРОФИН: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Дистрофин је протеин штап облику или штап повезана са ћелијском мембраном скелета, глатко и срчани мишић, нервне ћелије присутан и друге органе људског тела.

Има функције сличне онима других цитоскелетних протеина, а верује се да делује превасходно на стабилност мембране мишићних влакана и везање екстрацелуларне базне мембране за интрацелуларни цитоскелет.

Молекуларна структура дистрофина (Извор: Норвоод, ФЛ, Сутхерланд-Смитх, АЈ, Кееп, НХ, Кендрицк-Јонес, Ј .; аутор визуализације: Корисник: Астројан преко Викимедиа Цоммонс)

Кодиран је на Кс хромозому, у једном од највећих описаних гена за људе, чији су мутације укључени у патологије повезане са полним хромозомима, попут Дуцхенне мишићне дистрофије (ДМД).

Ова патологија је други најчешћи наследни поремећај на свету. Погађа једног на сваких 3500 мушкараца и постаје очигледан између 3 и 5 година као убрзано трошење мишића које може смањити животни век на не више од 20 година.

Ген дистрофина је изолован први пут 1986. године и окарактерисан је позиционим клонирањем, што је представљало велики напредак за молекуларну генетику тог времена.

карактеристике

Дистропхин је веома разноврстан протеин који је повезан са плазма мембраном мишићних ћелија (сарколемма) и са осталим ћелијама у различитим телесним системима.

Његова разноликост настаје услед процеса који су повезани са регулацијом експресије гена који га кодира, што је један од највећих гена описаних за људска бића. То је зато што има више од 2,5 милиона базних парова, који представљају око 0,1% генома.

Овај ген се претежно изражава у ћелијама скелетних и срчаних мишића, а такође и у мозгу, мада у знатно мањем обиму. Састоји се од око 99% интрона, а кодирајућу регију представља само 86 ексона.

Препознате су три различите изоформе овог протеина који потичу из преноса гласника који су преписани са три различита промотора: један који се налази само у кортикалним и хипокампалним неуронима, други у Пуркиње ћелијама (такође у мозгу) , а последња у мишићним ћелијама (скелетне и срчане).

Структура

Пошто се ген дистрофина може „очитати“ из различитих унутрашњих промотора, постоје различите изоформе овог протеина које су, наравно, различитих величина. На основу тога, структура „пуних“ и „кратких“ изоформи је описана доле.

"Цела" или "комплетна" изоформа

"Цели" изоформи дистрофина су протеини у облику штапића који поседују четири есенцијалне домене (Н-терминал, централни домен, домен богат цистеином и Ц-терминални домен) који заједно теже нешто више од 420 кДа и отприлике су 3.685 аминокиселинских остатака.

Н-терминални домен је сличан α-актинину (протеин који веже актин) и може бити између 232 и 240 аминокиселина, зависно од изоформе. Језгро или домен штапића састоји се од 25 троструких спиралних понављања сличних спектрину и има око 3000 аминокиселинских остатака.

Ц-терминални регион централног домена, који се састоји од домена богатог понављањем цистеина, има око 280 остатака и врло је сличан мотиву везивања калцијума који је присутан у протеинима као што су калмодулин, α-актинин и β -спецтрине. Ц-терминални домен протеина састоји се од 420 аминокиселина.

"Кратке" изоформе

Будући да ген дистрофина има најмање четири унутрашња промотора, могу постојати протеини различите дужине, који се међусобно разликују због непостојања било којег од њихових домена.

Сваки од унутрашњих промотора има јединствени први егзон који се одваја на ексоне 30, 45, 56 и 63, стварајући производе од 260 кДа (Дп260), 140 кДа (Дп140), 116 кДа (Дп116) и 71 кДа (Дп71 ) који се изражавају у различитим пределима тела.

Дп260 се изражава на мрежници и коегзистира са "пуним" облицима мозга и мишића. Дп140 се налази у мозгу, мрежници и бубрезима, док се Дп116 налази само у периферним нервима одраслих, а Дп71 се налази у већини немишичних ткива.

Карактеристике

Према разним ауторима, дистрофин има различите функције које не подразумевају само његово учешће као протеина цитоскелета.

Стабилност мембране

Главна функција дистрофина, као молекула повезаног са мембраном нервних и мишићних ћелија, јесте интеракција са најмање шест различитих интегралних протеина мембране, са којима се он везује да би створио дистрофинско-гликопротеин комплексе.

Формирање овог комплекса ствара „мост“ кроз мембрану мишићних ћелија или сарколемму и „флексибилно“ повезује базалну ламу ванћелијског матрикса са унутрашњим цитоскелетом.

Комплекс дистрофин-гликопротеина функционише у стабилизацији мембране и у заштити мишићних влакана од некрозе или оштећења изазваних контракцијом изазваним дугим временским периодима, што се показало повратном генетиком.

Ова „стабилизација“ се често сматра аналогном ономе што сличан протеин познат као спектрин обезбеђује ћелије попут црвених крвних ћелија које циркулишу у крви када пролазе кроз уске капиларе.

Трансдукција сигнала

Дистрофин, тачније протеински комплекс који формира са гликопротеинима у мембрани, не само да има структурне функције, већ је такође истакнуто да може имати неке функције у ћелијској сигнализацији и комуникацији.

Његова локација сугерира да може учествовати у преношењу напетости из актинских филамената у саркомерама мишићних влакана кроз плазма мембрану до ванћелијског матрикса, јер је то физички повезано са тим нитима и са ванћелијским простором.

Докази о другим функцијама у трансдукцији сигнала настали су из неких истраживања извршених са мутантима гена дистрофина, у којима се примећују недостаци у сигналним каскадама који имају везе са програмираном ћелијском смрћу или ћелијском одбраном.

Референце

1. Ахн, А. и Кункел, Л. (1993). Структурна и функционална разноликост дистрофина. Натуре Генетицс, 3, 283-291.
2. Дудек, РВ (1950). Хистологија високог приноса (друго издање). Филаделфија, Пенсилванија: Липпинцотт Виллиамс & Вилкинс.
3. Ервасти, Ј., Цампбелл, К. (1993). Дистрофин и скелет мембране. Тренутно мишљење о ћелијској биологији, 5, 85–87.
4. Хоффман, ЕП, Бровн, РХ и Кункел, ЛМ (1987). Дистропхин: Протеински производ локусе мишићне дистрофије Дуцхенне. Ћелија, 51, 919-928.
5. Коениг, М., Монако, А. и Кункел, Л. (1988). Цитоскелет комплетног секвенцишта протеиног протеина предвиђа а. Ћелија, 53, 219-228.
6. Ле, Е., Виндер, СЈ и Хуберт, Ј. (2010). Биоцхимица ет Биопхисица Ацта дистрофин: Више него само збир његових делова. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта, 1804 (9), 1713–1722.
7. Лове, Д., Битх, Б., Тинслеи, Ј., Блаке, Д. и Давиес, К. (1993). Дистрофин и протеини повезани са дистрофином: Преглед студија о протеинима и РНА. Неуромусц. Неред. , 3 (1), 5–21.
8. Мунтони, Ф., Торелли, С., и Ферлини, А. (2003). Дистрофин и мутације: један ген, неколико протеина, више фенотипа. Ланцетова неурологија, 2, 731–740.
9. Пастернак, Ц., Вонг, С. и Елсон, ЕЛ (1995). Механичка функција дистрофина у мишићним ћелијама. Јоурнал оф Целл Биологи, 128 (3), 355-361.
10. Садоулет-Пуццио, ХМ, & Кункелл, ЛМ (1996). Дистрофин и његови лсоформи. Патологија мозга, 6, 25–35.