Bestrofin 1

Kalcij-aktivirani hloridni kanal bestrofin-1 (BEST1), trostruki mutant: I76A, F80A, F84A; u kompleksu sa fragmentom Fab-antitijela, hloridom i kalcijeom. Sekundarna struktura biološkog sklopa 1 gledano preko orijentacije prednje ose C5. Iz RCSB PDB.
Bestrofin 1
Identifikatori
AliasiBEST1
Vanjski ID-jeviOMIM: 607854 MGI: 1346332 HomoloGene: 37895 GeneCards: BEST1
Lokacija gena (čovjek)
Hromosom 11 (čovjek)
Hrom.Hromosom 11 (čovjek)[1]
Hromosom 11 (čovjek)
Genomska lokacija za Bestrofin 1
Genomska lokacija za Bestrofin 1
Bend11q12.3Početak61,950,063 bp[1]
Kraj61,965,515 bp[1]
Lokacija gena (miš)
Hromosom 19 (miš)
Hrom.Hromosom 19 (miš)[2]
Hromosom 19 (miš)
Genomska lokacija za Bestrofin 1
Genomska lokacija za Bestrofin 1
Bend19|19 APočetak9,962,538 bp[2]
Kraj9,978,997 bp[2]
Obrazac RNK ekspresije
Više referentnih podataka o ekspresiji
Ontologija gena
Molekularna funkcija chloride channel activity
intracellular calcium activated chloride channel activity
bicarbonate transmembrane transporter activity
vezivanje identičnih proteina
Ćelijska komponenta integral component of membrane
citosol
ćelijska membrana
basolateral plasma membrane
membrana
chloride channel complex
Biološki proces ion transmembrane transport
chloride transport
regulation of calcium ion transport
chloride transmembrane transport
transepithelial chloride transport
ion transport
Vid
detection of light stimulus involved in visual perception
response to stimulus
bicarbonate transport
Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
VrsteČovjekMiš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNK)
NM_001139443
NM_001300786
NM_001300787
NM_004183
NM_001363591

NM_001363592
NM_001363593

NM_011913

RefSeq (bjelančevina)
NP_001132915
NP_001287715
NP_001287716
NP_004174
NP_001350520

NP_001350521
NP_001350522

NP_036043

Lokacija (UCSC)Chr 11: 61.95 – 61.97 MbChr 19: 9.96 – 9.98 Mb
PubMed pretraga[3][4]
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjekPogledaj/uredi – miš

Bestrophin-1 (Best1) jest protein koji je kod ljudi kodiran genom BEST1 (RPD ID - 5T5N/4RDQ) sa hromosoma 11.[5]

Porodica proteinskih bestrofina sastoji se od četiri evolucijski srodna gena (BEST1, BEST2, BEST3 i BEST4) koji kodiraju integralne membranske proteine.[6] Ova porodica je prvi put identificirana kod ljudi povezivanjem BEST1 mutacija sa Best viteliformna distrofija žute mrlje Ova porodica je prvi put identifikovana kod ljudi povezivanjem BEST1 mutacije sa Bestovom viteliformnom distrofijom žute mrlje (BVMD).[7] Mutacije u genu BEST1 identificirane su kao primarni uzrok za najmanje pet različitih degenerativne mrežnjačne bolesti.[7]

Bestrofini su drevna porodica strukturno konzerviranih proteina koji su identificirani u gotovo svakom proučavanom organizmu, od bakterija do ljudi. Kod ljudi funkcionišu kao anionski kanali aktivirani kalcijem, od kojih svaki ima jedinstvenu tkivnu distribuciju u cijelom tijelu. Konkretno, gen BEST1 na hromosomskom segmentu 11q13 kodira protein bestrofin-1 kod ljudi čija je ekspresija najveća u mrežnjačama.[7]

Aminokiselinska sekvenca

[uredi | uredi izvor]

Dužina polipeptidnog lanca je 585 aminokiselina, a molekulska težina 67.684 Da.[5]

1020304050
MTITYTSQVANARLGSFSRLLLCWRGSIYKLLYGEFLIFLLCYYIIRFIY
RLALTEEQQLMFEKLTLYCDSYIQLIPISFVLGFYVTLVVTRWWNQYENL
PWPDRLMSLVSGFVEGKDEQGRLLRRTLIRYANLGNVLILRSVSTAVYKR
FPSAQHLVQAGFMTPAEHKQLEKLSLPHNMFWVPWVWFANLSMKAWLGGR
IRDPILLQSLLNEMNTLRTQCGHLYAYDWISIPLVYTQVVTVAVYSFFLT
CLVGRQFLNPAKAYPGHELDLVVPVFTFLQFFFYVGWLKVAEQLINPFGE
DDDDFETNWIVDRNLQVSLLAVDEMHQDLPRMEPDMYWNKPEPQPPYTAA
SAQFRRASFMGSTFNISLNKEEMEFQPNQEDEEDAHAGIIGRFLGLQSHD
HHPPRANSRTKLLWPKRESLLHEGLPKNHKAAKQNVRGQEDNKAWKLKAV
DAFKSAPLYQRPGYYSAPQTPLSPTPMFFPLEPSAPSKLHSVTGIDTKDK
SLKTVSSGAKKSFELLSESDGALMEHPEVSQVRRKTVEFNLTDMPEIPEN
HLKEPLEQSPTNIHTTLKDHMDPYWALENRDEAHS

Bestrofinski geni dijele konzerviranu strukturu gena, sa gotovo identičnim veličinama 8 egzona koji kodiraju RFP-TM domene i visoko konzerviranim granicama egzon-intron. Svaki od četiri gena bestrofina ima jedinstveni 3-prim kraj varijabilne dužine.[5]

Dvije nezavisne studije su pokazale da je BEST1 reguliran transkripcijskim faktorom povezanim sa mikroftalmijom.[8][9]

Protein

[uredi | uredi izvor]

Bestrofin-1 je integralni membranski protein koji se nalazi prvenstveno u mrežnjačinom pigmentnom epiteli (RPE).[10] Unutar RPE sloja, uglavnom se nalazi na bazolateralnim plazmamembranama. Kristalizacija proteinske strukture ukazuju na primarnu funkciju ionskog kanala ovog proteina, kao i na njegove regulatorne sposobnosti za kalcij.[7][10] Bestrofin-1 se sastoji od 585 aminokiselina i N– i C-kraj nalaze se unutar ćelije.

Kalcij-aktivirani hloridni kanal bestrofina-1 (BEST1), trostruki mutant: I76A, F80A, F84A; u kompleksu sa fragmentom Fab antitijela, hloridom i kalcijem. Struktura podjedinice biološkog sklopa 1 gledano preko bočne orijentacije ivice centra. (Iz RCSB PDB

Struktura Best1 sastoji se od pet identičnih podjedinica koje se protežu kroz membranu četiri puta i formiraju kontinuirane pore u obliku lijevka preko drugog transmembranskog domena koji sadrži visok sadržaj aromatskih ostataka , uključujući invarijantni motiv arg-phe-pro (RFP).[7][11][12] Pore su obložene raznim nepolarnim, hidrofobnim aminokiselinama. I struktura i sastav pora pomažu da se osigura da se samo mali anioni mogu u potpunosti kretati kroz kanal. Kanal djeluje kao dva lijevka koja rade zajedno u tandemu. Počinje sa poluselektivnim, uskim ulazom za anione, a zatim se otvara prema većem, pozitivno nabijenom području koje zatim vodi do užeg puta koji dalje ograničava veličinu aniona koji prolaze kroz pore. Kalcijska kopča djeluje kao mehanizam za kačenje oko većeg, srednjeg dijela kanala. Ioni kalcija kontroliraju otvaranje i zatvaranje kanala zbog konformacijske promjene uzrokovane vezivanjem kalcija na C-kraju direktno nakon posljednjeg transmembranskog domena.[7][12]

Tkivna i subćelijska distribucija

[uredi | uredi izvor]

Lokacija ekspresije gena BEST1 je od suštinskog značaja za funkcionisanje proteina i pogrešna lokalizacija je često povezana sa različitim mrežnjačniml degenerativnim bolestima. BEST1 gen eksprimira protein Best1 prvenstveno u citosolu pigmentnog epitela retine. Protein se obično nalazi u vezikulama blizu ćelijske membrane. Također postoje istraživanja koja potvrđuju da je protein Best1 lokaliziran i proizveden u endoplazmatskom retikulumu (unutarćelijska organela uključena u sintezu proteina i lipida). Best1 se tipski eksprimira sa drugim proteinima koji se također sintetišu u endoplazmatskom retikulumu, kao što su kalretikulin, kalneksin i Stim-1. Učešće iona kalcija u kontratransportu hloridnih jona također podržava ideju da je Best1 uključen u formiranje zaliha kalcija unutar ćelije.[10]

Funkcija

[uredi | uredi izvor]

Best1 prvenstveno funkcionira kao unutarćelijski kalcijum-aktivirani hloridni kanal na ćelijskoj membrani koji nije ovisan o naponu.[6][10][12] Nedavno se pokazalo da Best1 djeluje kao anionski kanal koji regulira volumen.

Klinički značaj

[uredi | uredi izvor]

Bestova vitelliformna makulska distrofija

[uredi | uredi izvor]
Lipofuscin (lipidni ostatak od digestije lizosoma) u ljudskom neuronu. Predstavnik onoga što se može dogoditi u ljudskim očima zahvaćenih BMVD.

Bestova viteliformna makulska distrofija (BVMD) jedna je od najčešćih bolesti povezanih s Best1. BVMD obično postaje uočljiv kod djece i predstavljen je nakupljanjem lipofuscinskih (lipidnih ostataka) lezija u oku.[6][10] Dijagnoza se obično postavlja nakon abnormalnog elektrookulograma u kojem smanjena aktivacija kalcijskih kanala u bazolateralnoj membrani pigmentnog epitela retine postaje očigledna. Mutacija gena BEST1 dovodi do gubitka funkcije kanala i na kraju degeneracije mrežnjača.[10] Iako je BVMD autosomno dominantni oblik makulske distrofije, ekspresivnost varira unutar i između pogođenih osoba, iako ogromna većina pogođenih porodica dolazi iz sjevernoevropskog porijekla.[7][10] Tipski, ljudi s ovim stanjem doživljavaju pet progresivno pogoršanih faza, iako vremenski i ozbiljnost uveliko varira. BVMD je često uzrokovana pojedinačnim misens mutacijama; međutim, identificirane su i delecije aminokiselina.[7] Gubitak funkcije Best1 hloridnog kanala vjerovatno bi mogao objasniti neke od najčešćih problema povezanih s BVMD: nemogućnost regulacije koncentracije unutarćelijskih iona i regulacije ukupnog ćelijskog volumena.[13] To date, over 100 disease-causing mutations have been related to BVMD as well as a number of other degenerative retinal diseases.[12]

Viteliformna makulska distrofija kod odraslih

[uredi | uredi izvor]

Početak viteliformne makulske distrofije (AVMD) sastoji se od lezija sličnih BVMD na mrežnjačama. Međutim, uzrok nije tako definitivan kao BVMD. Nemogućnost dijagnosticiranja AVMD genetičkim testiranjem otežava razlikovanje AVMD-a i uzorka distrofije. Također nije poznato da li zaista postoji klinička razlika između AVMD uzrokovanog BEST1 mutacijama i AVMD uzrokovanog mutacijama PRPH2. AVMD obično uključuje manji gubitak vida od BVMD i slučajevi se obično ne odvijaju u porodicama.[7]

Autosomno recesivna bestrofinopatija

[uredi | uredi izvor]

Autosomno recesivna bestrofinopatija (ARB) je prvi put identifikovana 2008. Osobe sa ARB pokazuju smanjenje vida tokom prvih deset godina života. Roditelji i članovi porodice obično ne pokazuju abnormalnosti jer je bolest autosomno recesivna, što ukazuje da oba alela gena BEST1 moraju biti mutirana. Viteliformne lezije su često prisutne, a neki slučajevi uključuju cistoidni makulski edem. Osim toga, uočene su i druge komplikacije. Vid se polahko smanjuje tokom vremena, iako se stope pada razlikuju. Mutacije koje uzrokuju ARB kreću se od misens mutacija do jednobaznih mutacija u nekodirajućim područjima.[7]

Katarakt u ljudskom oku, potencijalno uzrokovan autosomno dominantnom vitreoretinohoroidopatijom.

Autosomno dominantna vitreoretinohoroidopatija

[uredi | uredi izvor]

Autosomno dominantna vitreoretinohoroidopatija je prvi put identifikovana 1982. godine i manifestuje se na oba oka sa smanjenjem perifernog vida, usljed prekomjerne tečnosti i promjena u pigmentaciji očnih mrežnjača. Rani početak katarakta je također vjerovatan.[7]

Očno dno bolesnika sa retinitis pigmentosa, srednji stadij

Retinitis pigmentosa je prvi put opisan u vezi sa genom BEST1 2009. godine i utvrđeno je da je povezan sa četiri različite misense mutacije u genu BEST1 kod ljudi. Sve pogođene osobe doživljavaju smanjenu reakciju na svjetlost unutar svojih mrežnjača i mogu imati promjene u pigmentaciji, blijedi optički disk, nakupljanje tekućine i smanjenu oštrinu vida.[7]

Sve gore navedene bolesti nemaju poznati tretman ili lijek. Međutim, od 2017. godine, istraživači još uvijek rade na otkrivanju tretmana sa transplantacijama matičnih stanica pigmentnog epitela retine.[7]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000167995 - Ensembl, maj 2017
  2. ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000037418 - Ensembl, maj 2017
  3. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  5. ^ a b c "Entrez Gene: BEST1 bestrophin 1".
  6. ^ a b c Kunzelmann K (septembar 2015). "TMEM16, LRRC8A, bestrophin: chloride channels controlled by Ca(2+) and cell volume". review. Trends in Biochemical Sciences. 40 (9): 535–43. doi:10.1016/j.tibs.2015.07.005. PMID 26254230.
  7. ^ a b c d e f g h i j k l m Johnson AA, Guziewicz KE, Lee CJ, Kalathur RC, Pulido JS, Marmorstein LY, Marmorstein AD (januar 2017). "Bestrophin 1 and retinal disease". review. Progress in Retinal and Eye Research. 58: 45–69. doi:10.1016/j.preteyeres.2017.01.006. PMC 5600499. PMID 28153808.
  8. ^ Esumi N, Kachi S, Campochiaro PA, Zack DJ (januar 2007). "VMD2 promoter requires two proximal E-box sites for its activity in vivo and is regulated by the MITF-TFE family". primary. The Journal of Biological Chemistry. 282 (3): 1838–50. doi:10.1074/jbc.M609517200. PMID 17085443.
  9. ^ Hoek KS, Schlegel NC, Eichhoff OM, Widmer DS, Praetorius C, Einarsson SO, Valgeirsdottir S, Bergsteinsdottir K, Schepsky A, Dummer R, Steingrimsson E (decembar 2008). "Novel MITF targets identified using a two-step DNA microarray strategy". primary. Pigment Cell & Melanoma Research. 21 (6): 665–76. doi:10.1111/j.1755-148X.2008.00505.x. PMID 19067971. S2CID 24698373.
  10. ^ a b c d e f g Strauss O, Neussert R, Müller C, Milenkovic VM (2012). "A potential cytosolic function of bestrophin-1". Retinal Degenerative Diseases. review. Advances in Experimental Medicine and Biology. 723. str. 603–10. doi:10.1007/978-1-4614-0631-0_77. ISBN 978-1-4614-0630-3. PMID 22183384.
  11. ^ Hartzell HC, Qu Z, Yu K, Xiao Q, Chien LT (april 2008). "Molecular physiology of bestrophins: multifunctional membrane proteins linked to best disease and other retinopathies". review. Physiological Reviews. 88 (2): 639–72. doi:10.1152/physrev.00022.2007. PMID 18391176.
  12. ^ a b c d Xiao Q, Hartzell HC, Yu K (juli 2010). "Bestrophins and retinopathies". review. Pflügers Archiv. 460 (2): 559–69. doi:10.1007/s00424-010-0821-5. PMC 2893225. PMID 20349192.
  13. ^ Olaf S, Müller C, Reichhart N, Tamm ER, Gomez NM (2014). "The Role of Bestrophin-1 in Intracellular Ca2+ Signaling". u Ash J, Grimm C, Hollyfield JG, Anderson RE, LaVail NM, Rickman CB (ured.). Retinal Degenerative Diseases: Mechanisms and Experimental Therapy. review. Advances in Experimental Medicine and Biology. 801. New York: Springer. str. 113–119. doi:10.1007/978-1-4614-3209-8_15. ISBN 978-1-4614-3209-8. PMID 24664688.

Dopunska literatura

[uredi | uredi izvor]

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]

Ovaj članak uključuje tekst iz Nacionalne medicinske biblioteke Sjedinjenih Država, koji je u javnom vlasništvu.