Přepis 3 indukovatelný poškozením DNA - DNA damage-inducible transcript 3

DDIT3
Identifikátory
Přezdívky DDIT3 , CEBPZ, CHOP, CHOP-10, CHOP10, GADD153, DNA indukovatelný transkript 3, DNA poškození indukovatelný transkript 3, C/EBPzeta, AltDDIT3
Externí ID OMIM : 126337 MGI : 109247 HomoloGene : 3012 Genové karty : DDIT3
Ortology
Druh Člověk Myš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_001290183
NM_007837

RefSeq (protein)

NP_001277112
NP_031863

Umístění (UCSC) Chr 12: 57,52 - 57,52 Mb Chr 10: 127,29 - 127,3 Mb
Hledání PubMed
Wikidata
Zobrazit/upravit člověka Zobrazit/upravit myš

Poškození DNA indukovatelný přepis 3 , také známý jako C / EBP homologní protein (CHOP) , je pro- apoptotický transkripční faktor, který je kódován DDIT3 genem . Je členem CCAAT / enhancer-vázající protein (C / EBP) rodiny z DNA-vazebných transkripčních faktorů. Protein funguje jako dominantně negativní inhibitor vytvořením heterodimerů s jinými členy C/EBP, což brání jejich vazebné aktivitě na DNA. Protein se podílí na adipogenezi a erytropoéze a má důležitou roli ve stresové reakci buňky .

Struktura

Je známo, že proteiny C/EBP mají konzervovanou C-koncovou strukturu, základní doménu leucinového zipu (bZIP), která je nezbytná pro tvorbu homodimerů nebo heterodimerů schopných vazby na DNA s jinými proteiny nebo členy rodiny proteinů C/EBP. CHOP je relativně malý (29 kDa) protein, který se liší od většiny proteinů C/EBP v několika substitucích aminokyselin, což ovlivňuje jeho schopnost vazby na DNA.

Proteinová struktura CHOP vytvořená pomocí PyMOL

Regulace a funkce

Vzhledem k řadě regulačních interakcí proti proudu a po proudu hraje CHOP důležitou roli v apoptóze vyvolané stresem ER způsobené různými podněty, jako jsou patogenní mikrobiální nebo virové infekce , hladovění aminokyselin, mitochondriální stres, neurologická onemocnění a neoplastická onemocnění.

Za normálních fyziologických podmínek je CHOP všudypřítomně přítomen na velmi nízkých úrovních. Za drtivých stresových podmínek ER však exprese CHOP prudce stoupá spolu s aktivací apoptotických drah v celé řadě buněk. Tyto procesy jsou regulovány hlavně třemi faktory: protein kinázou endoplazmatická retikulum kináza podobná RNA (PERK), aktivující transkripční faktor 6 (ATF6) a inositol vyžadující protein 1 (IRE1α)

Upstream regulační cesty

Během stresu ER je CHOP indukován hlavně aktivací integrovaných drah reakce na stres následnou downstream fosforylací faktoru iniciace translace, eukaryotického iniciačního faktoru 2α (eIF2α) a indukcí transkripčního faktoru, aktivačního transkripčního faktoru 4 ( ATF4 ), který konverguje na promotory cílových genů, včetně CHOP.

Integrovanou stresovou reakci, a tedy expresi CHOP, lze vyvolat pomocí

Při stresu ER se aktivovaný transmembránový protein ATF6 translokuje do jádra a interaguje s prvky reakce ATF/cAMP a prvky reakce na stres ER, váže promotory a indukuje transkripci několika genů zapojených do reakce rozvinutého proteinu (včetně CHOP, XBP1 a dalších). Tak ATF6 aktivuje transkripci obou CHOP a XBP-1 , zatímco XBP-1 může také pozitivní regulaci exprese CHOP.

ER stres také stimuluje aktivitu transmembránového proteinu IRE1α. Po aktivaci IRE1α spojuje introny mRNA XBP-1 za vzniku zralého a aktivního proteinu XBP-1, který reguluje expresi CHOP IRE1α také stimuluje aktivaci apoptoticky signalizující kinázy-1 (ASK1) , která poté aktivuje downstream kinázy, Jun-N-koncová kináza (JNK) a p38 mitogenem aktivovaná proteinová kináza ( p38 MAPK ), které se účastní indukce apoptózy spolu s CHOP. Rodina kináz P38 MAP fosforyluje Ser78 a Ser81 z CHOP, což indukuje apoptózu buněk. Výzkumné studie navíc zjistily, že inhibitory JNK mohou potlačit upregulaci CHOP, což naznačuje, že aktivace JNK se také podílí na modulaci hladin CHOP.

Dráhy po proudu

Indukce apoptózy cestou závislou na mitochondriích

Jako transkripční faktor může CHOP regulovat expresi mnoha anti-apoptotických a pro-apoptotických genů, včetně genů kódujících proteiny rodiny BCL2 , GADD34 a TRB-3 . V CHOP-indukované apoptotické dráze CHOP reguluje expresi rodiny proteinů BCL2 , která zahrnuje anti-apoptotické proteiny ( BCL2 , BCL-XL , MCL-1 a BCL-W ) a pro-apoptotické proteiny (BAK, BAX , BOK , BIM , PUMA a další).

Při stresu ER může CHOP fungovat buď jako transkripční aktivátor nebo represor . Vytváří heterodimery s jinými transkripčními faktory rodiny C/EBP prostřednictvím interakcí s doménou bZIP k inhibici exprese genů reagujících na transkripční faktory rodiny C/EBP, přičemž zvyšuje expresi jiných genů obsahujících specifický 12–14 bp cis -aktivní prvek DNA . CHOP může downregulují výrazy antiapoptotických BCL2 proteinů , a pozitivní regulaci exprese proapoptotických proteinů (BIM, BAK a expresních BAX). Oligomerizace BAX-BAK způsobuje uvolnění cytochromu c a faktoru indukujícího apoptózu (AIF) z mitochondrií, což nakonec způsobuje buněčnou smrt .

Pseudokináza TRB3 je upregulována transkripčním faktorem indukovatelným stresem ER, ATF4-CHOP . CHOP interaguje s TRB3, což přispívá k indukci apoptózy. Exprese TRB3 má proapoptotickou kapacitu. Proto CHOP také reguluje apoptózu zvýšením regulace exprese genu TRB3.

Indukce apoptózy cestou Death-Receptor Pathway

K apoptóze zprostředkované receptorem smrti dochází aktivací smrtících ligandů (Fas, TNF a TRAIL) a receptorů smrti . Po aktivaci tvoří receptorový protein, protein domény smrti spojený s Fas , signální komplex indukující smrt , který aktivuje následnou kaspázovou kaskádu k indukci apoptózy .

Souhrn CHOP upstream a downstream drah

Dráha PERK-ATF4-CHOP může indukovat apoptózu vazbou na receptory smrti a zvýšenou regulací exprese receptoru smrti 4 (DR4) a DR5 . CHOP také interaguje s fosforylovaným transkripčním faktorem JUN za vzniku komplexu, který se váže na promotorovou oblast DR4 v buňkách rakoviny plic. N-koncová doména CHOP interaguje s fosforylovanou JUN za vzniku komplexu, který reguluje expresi DR4 a DR5 . CHOP také upreguluje expresi DR5 vazbou na 5'-oblast genu DR5.

Za dlouhodobých stresových podmínek ER aktivace dráhy PERK-CHOP umožní zvýšení hladin proteinů DR5 , což urychluje tvorbu signálního komplexu vyvolávajícího smrt (DISC) a aktivuje kaspázu-8 , což vede k apoptóze

Indukce apoptózy jinými navazujícími cestami

Kromě toho CHOP také zprostředkovává apoptózu zvýšením exprese genu ERO1α (ER reduktáza), který katalyzuje produkci H2O2 v ER . Vysoce oxidovaný stav ER vede k úniku H2O2 do cytoplazmy, což vyvolává produkci reaktivních druhů kyslíku (ROS) a sérii apoptotických a zánětlivých reakcí.

Exprese řezanky může vést k buněčného cyklu zástavě a výsledku v buněčné apoptóze. Apoptóza indukovaná CHOP může současně také spustit buněčnou smrt inhibicí exprese regulačního proteinu buněčného cyklu, p21 . P21 protein inhibuje G1 fázi buněčného cyklu, jakož i reguluje aktivitu pre-apoptotické faktory. Identifikovaný vztah CHOP-p21 může hrát roli při změně stavu buňky z přizpůsobení se stresu ER směrem k pre-apoptotické aktivitě.

Za většiny podmínek, CHOP mohou přímo vázat na promotory z navazujících příbuzných genů. Za specifických podmínek však CHOP může spolupracovat s jinými transkripčními faktory na ovlivnění apoptózy. Nedávné studie ukázaly, že atanogen 5 (Bag5) asociovaný s Bcl-2 je nadměrně exprimován u rakoviny prostaty a inhibuje apoptózu vyvolanou stresem ER. Nadměrná exprese Bag5 má za následek sníženou expresi CHOP a BAX a zvýšenou expresi genu Bcl-2 . Bag5 exprese inhiboval ER stresem indukované apoptózy v rozloženém reakci proteinu potlačením Perk - eIF2 - ATF4 a zvýšení IRE1 - Xbp1 aktivitu.

Následné cíle CHOP obecně regulují aktivaci apoptotických drah, mechanismy molekulární interakce za těmito procesy však teprve budou objeveny.

Interakce

Bylo ukázáno, že transkript 3 indukovatelný poškozením DNA interaguje s [proteiny]:

Klinický význam

Role v tukových játrech a hyperinzulinémii

CHOP zprostředkovává remodelaci beta buněk ER

Delece genu Chop byla prokázána jako ochrana proti metabolickým syndromům vyvolaným dietou u myší. Myši s knockoutem genu Chop zárodečné linie mají lepší kontrolu glykémie navzdory nezměněné obezitě. Věrohodným vysvětlením pozorované disociace mezi obezitou a inzulínovou rezistencí je, že CHOP podporuje hypersekreci inzulínu z pankreatických β buněk.

Dále Chop vyčerpání pomocí delievery systémem GLP1-ASO bylo prokázáno, že mají terapeutické účinky snížení inzulínu a korekce ztučnění jater, v preklinických modelech myších.

Role v mikrobiální infekci

Dráhy apoptózy indukované CHOP byly identifikovány v buňkách infikovaných

Protože CHOP hraje důležitou roli při indukci apoptózy během infekce, je důležitým cílem dalšího výzkumu, který pomůže prohloubit současné chápání patogeneze a potenciálně poskytne příležitost pro vynález nových terapeutických přístupů. Například, malomolekulární inhibitory řezanky exprese mohou působit jako terapeutické možnosti, aby se zabránilo ER stres a mikrobiálních infekcí. Výzkum ukázal, že malé molekulové inhibitory dráhy PERK-eIF2α omezují replikaci viru PCV2 .

Role v jiných nemocech

Regulace exprese CHOP hraje důležitou roli u metabolických onemocnění a u některých druhů rakoviny prostřednictvím své funkce při zprostředkování apoptózy. Regulace exprese CHOP by mohla být potenciálním přístupem k ovlivnění rakovinných buněk indukcí apoptózy. Ve střevním epitelu bylo prokázáno, že CHOP je za zánětlivých stavů (u zánětlivých onemocnění střev a experimentálních modelů kolitidy) downregulován. V této souvislosti se zdá, že CHOP spíše reguluje buněčný cyklus než apoptotické procesy.

Mutace nebo fúze CHOP (např. S FUS za vzniku FUS-CHOP ) mohou způsobit liposarkom Myxoid .

Reference

Další čtení

externí odkazy

Tento článek včlení text z Národní lékařské knihovny Spojených států , který je veřejně dostupný .