Krüppeloliki faktor 2 (KLF2), znan i kao plućni krüpeloliki faktor (LKLF), je protein koji je kod ljudi kodiran genom KLF2 sa hromosoma 19.[5][6] Član je porodice Krüpelolikih faktora porodice faktora transkripcije cinkovog prsta, a uključen je u razne biohemijske procese u ljudskom tijelu, uključujući razvoj pluća, embrionsku eritropoezu, epitelni integritet, održivost T-ćelija i adipogenezu.[7]
Eritroidni kruppeloliki faktor (EKLF ili KLF1) bio je prvootkriveni krüpeloliki faktor. Utvrđeno je da je od vitalne važnosti za embrionsku eritropoezu u promociji prelaska sa fetusog hemoglobina (hemoglobin F) na hemoglobin odraslih (hemoglobin A), sa ekspresijom gena vezanja za visoko konzervirane CACCC domene.[8] Ablacija EKLF-a u mišjih embriona proizvodi smrtonosni anemijski fenotip, uzrokujući smrt do embrionskog 14. dana, a prirodne mutacije dovode do β + talasemija kod ljudi.[9] Međutim, ekspresija gena embrionaskog hemoglobina i fetusnog hemoglobina normalna je kod miševa kojima nedostaje EKLF, a budući da svi geni na ljudskom lokusu β-globina pokazuju CACCC elemente, započeta je potraga za drugim Krüppelolikim faktorima.[10]
KLF2, koji se u početku nazivao plućni Krüppeloliki faktor, zbog visoke ekspresije u plućima odraslog miša, prvi put izoliran je 1995., upotrebom domena cinkovog prste EKLF kao hibridizacijske sonde.[11] Transaktivacijskim ispitivanjem na mišjim fibroblastima, primijećeno je i da se KLF2 veže za promotor β-globin, koji sadrži sekvencu CACCC, za koju je pokazano da je mjesto vezanja za EKLF, potvrđujući KLF2 kao člana porodice proteina sličnih Krüppelovim.[11] Od tada su otkriveni mnogi drugi KLF proteini.
Glavna karakteristika porodice KLF je prisustvo tri visoko konzervirana cisteina2/ histidina2 cinkovog prsta dužine od 21 ili 23 aminokiselinska ostatka, koji se nalaze na C-kraju proteina. Svaka od ovih aminokiselinskih helatnih sekvenci predstavlja jedan cink-ion, koordiniran između dva cisteina i dva ostatka histidina. Ovi cinkovi prsti spojeni su konzerviranom sekvencom od sedam aminokiselina; T–G–E–K–P (Y / F) X. Cinkovi prsti omogućavaju svim KLF proteinima da se vežu za CACCC promotori gena, pa, iako mogu obavljati različite funkcije (zbog nedostatka homologije dalje od cinkovih prstiju), svi prepoznaju slične domene vezanja.[7]
KLF2 također ispoljava ove strukturne karakteristike. Transkript iRNK je dug otprilike 1,5 kilobaza, a protein od 37,7 kDa sadrži 354 aminokiseline.[11] KLF2 također ima određenu homologiju sa EKLF na N-kraju sa prolinom bogatom regijom, za koju se pretpostavlja da funkcionira kao transaktivacijski domen.[11]
10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MALSEPILPS | FSTFASPCRE | RGLQERWPRA | EPESGGTDDD | LNSVLDFILS | ||||
MGLDGLGAEA | APEPPPPPPP | PAFYYPEPGA | PPPYSAPAGG | LVSELLRPEL | ||||
DAPLGPALHG | RFLLAPPGRL | VKAEPPEADG | GGGYGCAPGL | TRGPRGLKRE | ||||
GAPGPAASCM | RGPGGRPPPP | PDTPPLSPDG | PARLPAPGPR | ASFPPPFGGP | ||||
GFGAPGPGLH | YAPPAPPAFG | LFDDAAAAAA | ALGLAPPAAR | GLLTPPASPL | ||||
ELLEAKPKRG | RRSWPRKRTA | THTCSYAGCG | KTYTKSSHLK | AHLRTHTGEK | ||||
PYHCNWDGCG | WKFARSDELT | RHYRKHTGHR | PFQCHLCDRA | FSRSDHLALH | ||||
MKRHM |
C: Cistein
D: Asparaginska kiselina
E: Glutaminska kiselina
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin
W: Triptofan
Y: Tirozin
KLF2 je prvi put otkriven i izrazito je eksprimiran u plućima odraslog miša, ali se također privremeno ispoljava tokom embriogeneze u eritroidnim ćelijama, endoteli, limfoidnim ćelijijama, slezeni i bijelom masnom tkivu.[7][11] Eksprimira se već rano u endotelu embriona od prosječno 9,5 dana.
Posebno zanimljiv profil ekspresije, KLF2 ima u eritroidnim ćelijama. Minimalno je ispoljen u primitivnim i fetusnim definitivnim eritroidnim ćelijama, ali je visoko eksprimiran u definitivnim eritroidnim ćelijama odraslih, posebno u proeritroblastima i polihromatskim i ortohromatskim normoblastima.[12]
Homologna rekombinacija embrionskih matičnih ćelija korištena je za stvaranje mišjih embriona sa nedostatkom KLF2. I vaskulogeneza i angiogeneza bile su normalne u embrionima, ali su (u prosjeku) umrle do embrionskog dana 14,5 od teškog krvarenja. Vaskulatura je imala neispravnu morfologiju, s tankim tunica media i dilatacijama aneurizme, što je dovelo do pucanja. Ćelije glatkih mišića aorte nisu se mogle organizirati u normalne tunike, a periciti bili su malobrojni. Ovi miševi sa nedostatkom KLF2 tako su pokazali njegovu važnu ulogu u stabilizaciji krvnih sudova tokom embriogeneze.[13]
Zbog letalnosti embriona u embrionima sa nedostatkom KLF2, teško je ispitati njegovu ulogu u normalnom postnatalnom fiziološkom razvoju, poput pluća.[14]
Plućni pupoljci uklonjeni su iz KLF2-deficijentnih mišjih embriona i uzgajani iz normalnih traheobronhijskih stabala. Da bi se zaobišla letalnost embriona, koja se obično uočava kod embriona sa nedostatkom KLF2 , konstruirane su njegove homozigotne null mišje matične ćelije i korištene za proizvodnju himerne životinje . Ove embrionske matične ćelije sa nedostatkom KLF2 značajno doprinose razvoju skeletnih mišića, slezene, srca, jetre, bubrega, želuca, mozga, maternice, testisa i kože, ali ne i razvoju pluća. Ovim embrionima su pluća zaustavljena u kasnom kanalikulskom stadiju razvoja, sa nerastegnutim acinusnim tubulama. Suprotno tome, sa divljim tipom embriona rađaju se u sakulusnom stadiju razvoja pluća, sa proširenim alveolama. To sugerira da je KLF2 važan faktor transkripcije, potreban za razvoj pluća u kasnoj gestaciji.[7]
Sada se vjeruje da KLF2 ima važnu ulogu u j eritropoezi embriona, posebno u regulaciji embrionske i fetusne ekspresije gena poput onih za beta-globin. U mišjem embrionu sa nedostatkom KLF2, ekspresija gena β-sličnih globina koji se normalno eksprimiraju u primitivnim eritroidnim ćelijama, značajno je smanjena, iako ekspresija gena β-globina odrasle jedinke nije bila pogođena.[15]
Uloga KLF2 u ekspresiji ljudskog gena za β-globinoliki protein dalje je pojašnjena transfekcijom mišjeg embrija sa nedostatkom KLF2 sa humanim lokusom β-globina. Otkriveno je da je KLF2 važan za ekspresiju gena za ε-globin (nalazi se u embrionskom hemoglobinu) i γ-globin (u fetusnom, F- hemoglobinu). Međutim, kao i ranije, KLF2 nema ulogu u ekspresiji gena za β-globin kod odraslih; regulira ga EKLF.[15]
Međutim, utvrđeno je da KLF2 i EKLF međusobno djeluju u eritropoezi embriona. Istovremena Delecija i KLF2 i EKLF kod mišjih embriona rezultira fatalnom anemijom, ranije nego kod bilo koje pojedinačne delecije, embrionskog dana 10,5. To ukazuje na da KLF2 i EKLF međusobno djeluju u embrionskoj i fetusnoj β-sličnoj ekspresiji gena za globin.[16] It has been shown using conditional knockout mice that both KLF2 and EKLF bind directly to β-like globin promoters.[17] Također postoje dokazi da se KLF2 i EKLF sinergijski vežu za Myc promotor, faktor transkripcije koji je povezan sa ekspresijom gena α- i β-globina u embrionskim proeritroblast.[18]
Ekspresija KLF2 je inducirana protokom lamiskog toka u stresu smicanja, kao što je uzrokovano protokom krvi u normalnom endotelu.[19][20]
Ovo aktivira mehanoosjetljive kanale, koji zauzvrat aktiviraju dva puta: MEK5/ERK5, koji aktiviraju faktor transkripcije MEF2, koji pojačava regulaciju ekspresije gena KLF2 i inhibiciju PI3K, što povećava stabilnost iRNK KLF2-a. Vezanje citokina, kao što su TNFα i IL-1β na njihove receptore aktivira faktor transkripcije p65, koji također inducira ekspresiju KLF2. KLF2 tada ima četiri ključne funkcije u endotelu:
Zato KLF2 ima važnu ulogu u regulaciji normalne fiziologije endotela. Pretpostavlja se da KLF2 specifičan za mijeloid ima zaštitnu ulogu u aterosklerozi[22] Pokazalo se da su promjene u ekspresiji gena u endotelnim ćelijama, izazvane KLF2-om, ateroprotektivne.[20]
KLF2 ima važnu funkciju u diferencijaciji T-limfocita. Bez KLF2, T-ćelije su aktivirane i sklonije apoptozama, što sugerira da KLF2 regulra G0 fazu (mirovanja) i preživljavanje T-ćelija.[7] Timociti sa nedostatkom KLF2 također ne eksprimiraju nekoliko receptora potrebnih za timusnu emigraciju i diferencijaciju u zrelih T-ćelija, kao što je sfingozin-1 fosfatni receptor 1.[23]
KLF2 je negativni regulator diferencijacije adipocita. KLF2 se ispoljava u preadipocitima, ali ne i u zrelim adipocitima, i snažno inhibira ekspresiju PPAR-γ (peroksisom), proliferator-aktiviranog receptora-γ, inhibiranjem aktivnosti promotora. Ovo sprečava diferencijaciju preadipocita u adipocite, a time i adipogenezu.[24]
KLF2 detalji ljudskog genoma u UCSC Genome Browser.