Elastin

ELN
Mã định danh
Danh pháp	ELN, SVAS, WBS, WS, elastin, ADCL1
ID ngoài	OMIM: 130160 GeneCards: ELN
Vị trí gen (Người)
NST	Nhiễm sắc thể 7 (người)
Kết thúc	74,069,907 bp
Bản thể gen
Chức năng phân tử	• extracellular matrix structural constituent; • GO:0001948, GO:0016582 protein binding; • extracellular matrix constituent conferring elasticity; • extracellular matrix binding;
Thành phần tế bào	• extracellular region; • elastic fiber; • GO:0005578 Cấu trúc nền của da; • collagen-containing extracellular matrix;
Quá trình sinh học	• animal organ morphogenesis; • cell population proliferation; • extracellular matrix disassembly; • extracellular matrix organization; • blood circulation; • respiratory gaseous exchange by respiratory system; • outflow tract morphogenesis; • aortic valve morphogenesis; • skeletal muscle tissue development; • regulation of actin filament polymerization; • stress fiber assembly; • regulation of smooth muscle cell proliferation;
	Nguồn: Amigo / QuickGO
Gen cùng nguồn
	2006
	n/a
	ENSG00000049540
	n/a
	P15502
	n/a
NM_000501; NM_001081752; NM_001081753; NM_001081754; NM_001081755;
	NM_001278912; NM_001278913; NM_001278914; NM_001278915; NM_001278916; NM_001278917; NM_001278918; NM_001278939
	n/a
NP_000492; NP_001075221; NP_001075222; NP_001075223; NP_001075224;
	NP_001265841; NP_001265842; NP_001265843; NP_001265844; NP_001265845; NP_001265846; NP_001265847; NP_001265868
	n/a
	Wikidata
Xem/Sửa Người

Elastin là một loại protein rất đàn hồi trong mô liên kết và cho phép nhiều mô trong cơ thể tiếp tục hình dạng của chúng sau khi kéo dài hoặc co lại. Elastin giúp da trở lại vị trí ban đầu khi bị chọc hoặc bị chèn ép. Elastin cũng là một mô chịu tải trọng quan trọng trong cơ thể của động vật có xương sống và được sử dụng ở những nơi năng lượng cơ học được yêu cầu để lưu trữ. Ở người, elastin được mã hóa bởi gen ELN.^[3]

Chức năng

Gen ELN mã hóa một protein là một trong hai thành phần của sợi đàn hồi. Protein được mã hóa nhiều amino acid kỵ nước như glycin và proline, tạo thành các vùng kỵ nước di động bị ràng buộc bởi các liên kết chéo giữa dư lượng lysin.^[4] Nhiều biến thể phiên mã mã hóa các đồng phân khác nhau đã được tìm thấy cho gen này.^[4] Tiền chất hòa tan của Elastin là tropoelastin.^[5] Đặc tính rối loạn phù hợp với một cơ chế entropy-driven của đàn hồi giật. Nó được kết luận rằng rối loạn cấu tạo là một tính năng cấu thành của cấu trúc elastin và chức năng.^[6]

Ý nghĩa lâm sàng

Xóa và đột biến trong gen này có liên quan với hẹp động mạch chủ supravalvular (SVAS) và tự phát bệnh nhão da.^[4] Các khuyết tật liên quan khác trong elastin bao gồm hội chứng Marfan, phổi tắc nghẽn mạn tính do thiếu α1-antitrypsin, xơ vữa động mạch, hội chứng Buschke-Ollendorff, bệnh Menkes, pseudoxanthoma elasticum và hội chứng Williams.^[7]

Thành phần

Trong cơ thể, elastin thường được kết hợp với các protein khác trong các mô liên kết. Sợi đàn hồi trong cơ thể là hỗn hợp của elastin vô định hình và sợi fibrillin. Cả hai thành phần này chủ yếu được tạo ra từ các amino acid nhỏ hơn như glycin, valin, alanine và proline.^[7]^[8] Tổng elastin dao động từ 58 đến 75% trọng lượng của động mạch bị khử mỡ khô trong động mạch bình thường.^[9] So sánh giữa các mô tươi và tiêu hóa cho thấy, ở mức 35%, tối thiểu 48% tải động mạch được elastin vận chuyển, và tối thiểu 43% sự thay đổi độ cứng của mô động mạch là do sự thay đổi độ cứng elastin. ^[10]

Phân phối mô

Elastin phục vụ một chức năng quan trọng trong động mạch như một phương tiện để truyền sóng áp lực để giúp lưu lượng máu và đặc biệt phong phú trong các mạch máu co giãn lớn như động mạch chủ. Elastin cũng rất quan trọng trong phổi, dây chằng đàn hồi, sụn đàn hồi, da và bàng quang. Nó có mặt trong tất cả các động vật có xương sống phía trên liên lớp Cá không hàm.^[11]

Sinh tổng hợp

Tiền chất Tropoelastin

Elastin được tạo ra bằng cách liên kết với nhau nhiều phân tử protein tropoelastin tiền thân hòa tan nhỏ (50-70 kDa), để tạo ra phức hợp bền và không bền lớn cuối cùng. Các phân tử tropoelastin không liên kết thường không có sẵn trong tế bào, vì chúng trở thành liên kết chéo thành các sợi elastin ngay sau khi tổng hợp của chúng bằng tế bào và trong quá trình xuất chúng thành cấu trúc nền của da.

Mỗi tropoelastin bao gồm một chuỗi gồm 36 tên miền nhỏ, mỗi tên có trọng lượng khoảng 2 kDa trong một cấu trúc cuộn dây ngẫu nhiên. Protein bao gồm các nhóm kỵ nước và ưu nước xen kẽ, được mã hóa bởi các exon riêng biệt, do đó cấu trúc miền của tropoelastin phản ánh tổ chức exon của gen. Các nhóm ưa nước chứa các mô hình Lys-Ala (KA) và Lys-Pro (KP) liên quan đến việc liên kết chéo trong quá trình hình thành elastin trưởng thành. Trong các miền KA, dư lượng lysin xảy ra dưới dạng các cặp hoặc ba được phân tách bằng hai hoặc ba dư lượng alanine (ví dụ AAAKAAKAA) trong khi ở các miền KP, dư lượng lysin được phân tách chủ yếu bằng dư lượng proline (ví dụ: KPLKP).

Tổng hợp

Tropoelastin tổng hợp ở nhiệt độ sinh lý do tương tác giữa các nhóm kỵ nước trong một quá trình gọi là coacervate. Quá trình này có thể đảo ngược và kiểm soát nhiệt động lực học và không đòi hỏi sự phân giải protein. Các coacervate được thực hiện không hòa tan bởi liên kết chéo không thể đảo ngược.

Liên kết chéo

Để tạo ra các sợi elastin trưởng thành, các phân tử tropoelastin được liên kết chéo thông qua dư lượng lysin của chúng với desmosine và isodesmosine phân tử liên kết chéo. Enzyme thực hiện việc liên kết chéo là lysyl oxidase, sử dụng phản ứng tổng hợp pyridin trong cơ thể Chichibabin.^[12]

Sinh học phân tử

Ở động vật có vú, bộ gen chỉ chứa một gen cho tropoelastin, được gọi là ELN. Gen ELN của con người là một đoạn 45 kb trên nhiễm sắc thể 7, và có 34 exon bị gián đoạn bởi gần 700 intron, với exon đầu tiên là một peptide tín hiệu gán nội địa hóa ngoại bào của nó. Số lượng lớn các intron cho thấy sự tái tổ hợp di truyền có thể góp phần vào sự bất ổn của gen, dẫn đến các bệnh như SVAS. Sự biểu hiện của mRNA tropoelastin được điều chỉnh cao dưới ít nhất tám vị trí bắt đầu phiên mã khác nhau.

Các biến thể đặc trưng của mô elastin được tạo ra bằng cách ghép xen kẽ gen tropoelastin. Có ít nhất 11 đồng dạng tropoelastin được biết đến của con người. những đồng dạng này đang được xây dựng theo quy định, tuy nhiên có sự khác biệt tối thiểu giữa các mô ở cùng giai đoạn phát triển.^[7]

Tham khảo

^ ^a ^b ^c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000049540 - Ensembl, May 2017
^ “Human PubMed Reference:”.
^ Curran, Mark E.; Atkinson, Donald L.; Ewart, Amanda K.; Morris, Colleen A.; Leppert, Mark F.; Keating, Mark T. (ngày 9 tháng 4 năm 1993). “The elastin gene is disrupted by a translocation associated with supravalvular aortic stenosis”. Cell. 73 (1): 159–168. doi:10.1016/0092-8674(93)90168-P. Truy cập ngày 26 tháng 2 năm 2015.
^ ^a ^b ^c “Entrez Gene: elastin”.
^ “Elastin (ELN)”. Bản gốc lưu trữ ngày 13 tháng 3 năm 2017. Truy cập ngày 31 tháng 10 năm 2011.
^ Muiznieks LD, Weiss AS, Keeley FW (tháng 4 năm 2010). “Structural disorder and dynamics of elastin”. Biochemistry and Cell Biology = Biochimie Et Biologie Cellulaire. 88 (2): 239–50. doi:10.1139/o09-161. PMID 20453927.
^ ^a ^b ^c Vrhovski, Bernadette; Weiss, Anthony S. (ngày 15 tháng 11 năm 1998). “Biochemistry of tropoelastin”. European Journal of Biochemistry. 258 (1): 1–18. doi:10.1046/j.1432-1327.1998.2580001.x. Truy cập ngày 26 tháng 2 năm 2015.
^ Kielty CM, Sherratt MJ, Shuttleworth CA (tháng 7 năm 2002). “Elastic fibres”. Journal of Cell Science. 115 (Pt 14): 2817–28. PMID 12082143.
^ Fischer GM, Llaurado JG (tháng 8 năm 1966). “Collagen and elastin content in canine arteries selected from functionally different vascular beds”. Circulation Research. 19 (2): 394–399. doi:10.1161/01.res.19.2.394. PMID 5914851.
^ Lammers SR, Kao PH, Qi HJ, Hunter K, Lanning C, Albietz J, Hofmeister S, Mecham R, Stenmark KR, Shandas R (tháng 10 năm 2008). “Changes in the structure-function relationship of elastin and its impact on the proximal pulmonary arterial mechanics of hypertensive calves”. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 295 (4): H1451-9. doi:10.1152/ajpheart.00127.2008. PMC 2593497. PMID 18660454.
^ Sage EH, Gray WR (1977). “Evolution of elastin structure”. Advances in Experimental Medicine and Biology. 79: 291–312. doi:10.1007/978-1-4684-9093-0_27. PMID 868643.
^ Umeda H, Takeuchi M, Suyama K (tháng 4 năm 2001). “Two new elastin cross-links having pyridine skeleton. Implication of ammonia in elastin cross-linking in vivo”. The Journal of Biological Chemistry. 276 (16): 12579–12587. doi:10.1074/jbc.M009744200. PMID 11278561.

Đọc thêm

Jan SL, Chan SC, Fu YC, Lin SJ (tháng 6 năm 2009). “Elastin gene study of infants with isolated congenital ductus arteriosus aneurysm”. Acta Cardiologica. 64 (3): 363–9. doi:10.2143/ac.64.3.2038023. PMID 19593948.
Keeley FW, Bellingham CM, Woodhouse KA (tháng 2 năm 2002). “Elastin as a self-organizing biomaterial: use of recombinantly expressed human elastin polypeptides as a model for investigations of structure and self-assembly of elastin”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 357 (1418): 185–9. doi:10.1098/rstb.2001.1027. PMC 1692930. PMID 11911775.
Choudhury R, McGovern A, Ridley C, Cain SA, Baldwin A, Wang MC, Guo C, Mironov A, Drymoussi Z, Trump D, Shuttleworth A, Baldock C, Kielty CM (tháng 9 năm 2009). “Differential regulation of elastic fiber formation by fibulin-4 and -5”. The Journal of Biological Chemistry. 284 (36): 24553–67. doi:10.1074/jbc.M109.019364. PMC 2782046. PMID 19570982.
Hubmacher D, Cirulis JT, Miao M, Keeley FW, Reinhardt DP (tháng 1 năm 2010). “Functional consequences of homocysteinylation of the elastic fiber proteins fibrillin-1 and tropoelastin”. The Journal of Biological Chemistry. 285 (2): 1188–98. doi:10.1074/jbc.M109.021246. PMC 2801247. PMID 19889633.
Coolen NA, Schouten KC, Middelkoop E, Ulrich MM (tháng 1 năm 2010). “Comparison between human fetal and adult skin”. Archives of Dermatological Research. 302 (1): 47–55. doi:10.1007/s00403-009-0989-8. PMC 2799629. PMID 19701759.
McGeachie M, Ramoni RL, Mychaleckyj JC, Furie KL, Dreyfuss JM, Liu Y, Herrington D, Guo X, Lima JA, Post W, Rotter JI, Rich S, Sale M, Ramoni MF (tháng 12 năm 2009). “Integrative predictive model of coronary artery calcification in atherosclerosis”. Circulation. 120 (24): 2448–54. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.109.865501. PMC 2810344. PMID 19948975.
Yoshida T, Kato K, Yokoi K, Oguri M, Watanabe S, Metoki N, Yoshida H, Satoh K, Aoyagi Y, Nishigaki Y, Nozawa Y, Yamada Y (tháng 8 năm 2009). “Association of genetic variants with chronic kidney disease in individuals with different lipid profiles”. International Journal of Molecular Medicine. 24 (2): 233–46. doi:10.3892/ijmm_00000226. PMID 19578796.
Akima T, Nakanishi K, Suzuki K, Katayama M, Ohsuzu F, Kawai T (tháng 11 năm 2009). “Soluble elastin decreases in the progress of atheroma formation in human aorta”. Circulation Journal. 73 (11): 2154–62. doi:10.1253/circj.cj-09-0104. PMID 19755752.
Chen Q, Zhang T, Roshetsky JF, Ouyang Z, Essers J, Fan C, Wang Q, Hinek A, Plow EF, Dicorleto PE (tháng 10 năm 2009). “Fibulin-4 regulates expression of the tropoelastin gene and consequent elastic-fibre formation by human fibroblasts”. The Biochemical Journal. 423 (1): 79–89. doi:10.1042/BJ20090993. PMC 3024593. PMID 19627254.
Tintar D, Samouillan V, Dandurand J, Lacabanne C, Pepe A, Bochicchio B, Tamburro AM (tháng 11 năm 2009). “Human tropoelastin sequence: dynamics of polypeptide coded by exon 6 in solution”. Biopolymers. 91 (11): 943–52. doi:10.1002/bip.21282. PMID 19603496.
Dyksterhuis LB, Weiss AS (tháng 6 năm 2010). “Homology models for domains 21-23 of human tropoelastin shed light on lysine crosslinking”. Biochemical and Biophysical Research Communications. 396 (4): 870–3. doi:10.1016/j.bbrc.2010.05.013. PMID 20457133.
Romero R, Velez Edwards DR, Kusanovic JP, Hassan SS, Mazaki-Tovi S, Vaisbuch E, Kim CJ, Chaiworapongsa T, Pearce BD, Friel LA, Bartlett J, Anant MK, Salisbury BA, Vovis GF, Lee MS, Gomez R, Behnke E, Oyarzun E, Tromp G, Williams SM, Menon R (tháng 5 năm 2010). “Identification of fetal and maternal single nucleotide polymorphisms in candidate genes that predispose to spontaneous preterm labor with intact membranes”. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 202 (5): 431.e1–34. doi:10.1016/j.ajog.2010.03.026. PMC 3604889. PMID 20452482.
Fan BJ, Figuieredo Sena DR, Pasquale LR, Grosskreutz CL, Rhee DJ, Chen TC, Delbono EA, Haines JL, Wiggs JL (tháng 9 năm 2010). “Lack of association of polymorphisms in elastin with pseudoexfoliation syndrome and glaucoma”. Journal of Glaucoma. 19 (7): 432–436. doi:10.1097/IJG.0b013e3181c4b0fe. PMID 20051886.
Bertram C, Hass R (tháng 10 năm 2009). “Cellular senescence of human mammary epithelial cells (HMEC) is associated with an altered MMP-7/HB-EGF signaling and increased formation of elastin-like structures”. Mechanisms of Ageing and Development. 130 (10): 657–69. doi:10.1016/j.mad.2009.08.001. PMID 19682489.
Roberts KE, Kawut SM, Krowka MJ, Brown RS, Trotter JF, Shah V, Peter I, Tighiouart H, Mitra N, Handorf E, Knowles JA, Zacks S, Fallon MB (tháng 7 năm 2010). “Genetic risk factors for hepatopulmonary syndrome in patients with advanced liver disease”. Gastroenterology. 139 (1): 130–9.e24. doi:10.1053/j.gastro.2010.03.044. PMC 2908261. PMID 20346360.
Rosenbloom J (tháng 12 năm 1984). “Elastin: relation of protein and gene structure to disease”. Laboratory Investigation. 51 (6): 605–23. PMID 6150137.
Bax DV, Rodgers UR, Bilek MM, Weiss AS (tháng 10 năm 2009). “Cell adhesion to tropoelastin is mediated via the C-terminal GRKRK motif and integrin alphaVbeta3”. The Journal of Biological Chemistry. 284 (42): 28616–23. doi:10.1074/jbc.M109.017525. PMC 2781405. PMID 19617625.
Rodriguez-Revenga L, Iranzo P, Badenas C, Puig S, Carrió A, Milà M (tháng 9 năm 2004). “A novel elastin gene mutation resulting in an autosomal dominant form of cutis laxa”. Archives of Dermatology. 140 (9): 1135–9. doi:10.1001/archderm.140.9.1135. PMID 15381555.
Micale L, Turturo MG, Fusco C, Augello B, Jurado LA, Izzi C, Digilio MC, Milani D, Lapi E, Zelante L, Merla G (tháng 3 năm 2010). “Identification and characterization of seven novel mutations of elastin gene in a cohort of patients affected by supravalvular aortic stenosis”. European Journal of Human Genetics. 18 (3): 317–23. doi:10.1038/ejhg.2009.181. PMC 2987220. PMID 19844261.
Tzaphlidou M (2004). “The role of collagen and elastin in aged skin: an image processing approach”. Micron. 35 (3): 173–7. doi:10.1016/j.micron.2003.11.003. PMID 15036271.