Белкокодирующий ген у вида Homo sapiens
Белок 3, взаимодействующий с белком 3 BCL2/аденовируса E1B массой 19 кДа, представляет собой белок , обнаруженный у людей и кодируемый геном BNIP3 . [5]
BNIP3 является членом семейства апоптотических белков Bcl-2 . Он может вызывать гибель клеток, а также способствовать их выживанию. Как и многие белки семейства Bcl-2, BNIP3 модулирует состояние проницаемости внешней митохондриальной мембраны путем образования гомо- и гетероолигомеров внутри мембраны. [6] Повышение регуляции приводит к снижению митохондриального потенциала, увеличению количества активных форм кислорода, набуханию и делению митохондрий, а также увеличению митохондриального оборота посредством аутофагии. [7] Сходство последовательностей с членами семейства Bcl-2 не обнаружено. Человек и другие животные ( Drosophila , Caenorhabditis ), а также низшие эукариоты ( Dictyostelium , Trypanosoma , Cryptosporidium , Paramecium ) кодируют несколько паралогов BNIP3, включая человеческий NIP3L, который индуцирует апоптоз путем взаимодействия с вирусными и клеточными антиапоптозными белками.
Состав
Правосторонняя параллельная спираль-спиральная структура домена с богатым водородными связями узлом His-Ser в середине мембраны, доступность узла для воды и непрерывный гидрофильный путь через мембрану позволяют предположить, что домен может обеспечивать путь ионов через мембрану. Включение трансмембранного домена BNIP3 в искусственный липидный бислой приводило к увеличению проводимости в зависимости от pH. С этой активностью может быть связана некрозоподобная гибель клеток, индуцированная BNIP3. [8]
Функция
BNIP3 взаимодействует с белком E1B 19 кДа, который отвечает за защиту от гибели клеток, вызванной вирусом, а также с E1B 19 кДа-подобными последовательностями BCL2, которые также являются апоптотическим протектором. Этот ген содержит домен BH3 и трансмембранный домен, которые связаны с проапоптотической функцией. Известно, что димерный митохондриальный белок, кодируемый этим геном, индуцирует апоптоз даже в присутствии BCL2. [9] Изменение экспрессии BNIP3 у других членов семейства Bcl-2, измеренное с помощью qPCR, отражает важные характеристики злокачественной трансформации и определяется как маркеры устойчивости к гибели клеток, ключевому признаку рака. [10]
Транспортная реакция
Реакция, катализируемая BNIP3:
- малые молекулы (выход) ⇌ малые молекулы (вход)
Аутофагия
Аутофагия важна для переработки клеточного содержимого и продления жизни клеток. Ханна и др. показывают, что BNIP3 и LC3 взаимодействуют, удаляя эндоплазматический ретикулум и митохондрии. [11] Когда неактивный BNIP3 активируется на мембране митохондрий, они образуют гомодимеры, где LC3 может связываться с мотивом взаимодействующей с LC3 областью (LIR) на BNIP3 и облегчает образование аутофагосомы. [11] [12] Интересно, что при нарушении взаимодействия BNIP3 и LC3 исследователи обнаружили, что аутофагия снижается, но не исчезает полностью. Это говорит о том, что BNIP3 не единственный рецептор митохондрий и ЭР, способствующий аутофагии. [11]
Эта связь между аутофагией и BNIP3 широко поддерживается во многих исследованиях. В клетках злокачественной глиомы, обработанных церамидом и триоксидом мышьяка, повышенная экспрессия BNIP3 приводила к деполяризации митохондрий и аутофагии. [13] [14]
Аутофагическая гибель клеток
Было показано, что повышенная экспрессия BNIP3 по-разному вызывает гибель клеток во многих клеточных линиях. BNIP3 может индуцировать классический апоптоз посредством активации цитохрома с и каспазы в некоторых клетках, в то время как в других клетки подвергаются аутофагической гибели клеток, происходящей в отсутствие apaf-1, каспазы-1 или каспазы 3 и без высвобождения цитохрома с. [7] [15]
Однако до сих пор остается неясным, является ли гибель клеток результатом самой избыточной аутофагии или другим механизмом. Гибель клеток в результате чрезмерной аутофагии была показана только экспериментально, а не на моделях млекопитающих in vivo . Кремер и Левин считают, что это название неверное, поскольку гибель клеток обычно происходит в результате аутофагии, а не в результате аутофагии. [16]
Формирование памяти NK-клеток
Врожденная иммунная система, как правило, не обладает свойствами памяти, но новые исследования доказали обратное. В 2017 году О'Салливан и др. обнаружили, что BNIP3 и BNIP3L играют необходимую роль в формировании памяти NK-клеток. [17] Экспрессия BNIP3 в NK-клетках снижается при вирусной инфекции, поскольку происходит пролиферация NK-клеток, но возвращается к исходному уровню к 14 дню и через фазу сокращения. [17] Используя мышей с нокаутом BNIP3, они обнаружили значительное снижение выживающих NK-клеток, что позволяет предположить, что они важны для поддержания выживания NK-клеток памяти. [17] Кроме того, отслеживая количество и качество митохондрий, они обнаружили, что BNIP3 необходим для очистки дисфункциональных митохондрий с низким мембранным потенциалом и уменьшения накопления АФК, чтобы способствовать выживанию клеток. [17] BNIP3L также был протестирован и было обнаружено, что он играет неизбыточную роль в выживании клеток. [17]
Активность мембраны митохондрий
Интеграция
Различные стимулы, такие как снижение внутриклеточного pH, повышение концентрации цитозольного кальция и другие токсичные стимулы, могут вызывать интеграцию BNIP3 во внешнюю митохондриальную мембрану (OMM). [18] При интеграции его N-конец остается в цитоплазме, в то время как он остается прикрепленным к OMM через свой C-концевой трансмембранный домен (TMD). [19] TMD необходим для нацеливания BNIP3 на митохондрии, гомодимеризации и проапоптотической функции. [20] [21] [22] Его удаление приводит к неспособности вызвать аутофагию. [11] После интеграции в OMM BNIP3 существует в виде неактивного мономера до тех пор, пока не активируется.
Активация
После активации BNIP3 может образовывать гетеродимеры с BCL2 и BCL-XL и связываться сам с собой. [15] Было показано, что различные условия вызывают активацию и активацию. Было показано, что гипоксия вызывает усиление транскрипции BNIP3 через HIF1-зависимый путь p53-независимым образом в клетках HeLa, клетках скелетных мышц человека и кардиомиоцитах взрослых крыс. [23]
Используя фосфомиметики BNIP3 в клетках HEK 293, исследователи обнаружили, что фосфорилирование C-конца BNIP3 необходимо для предотвращения повреждения митохондрий и содействия выживанию клеток, позволяя происходить значительному количеству аутофагии без индукции гибели клеток. [7] Такие факторы, как уровни цАМФ и цГМФ, доступность кальция и факторы роста, такие как IGF и EGF, могут влиять на эту киназную активность. [7]
Взаимодействия
Было показано, что BNIP3 взаимодействует с CD47 , [24] BCL2-подобным 1 [20] и Bcl-2 . [5] [20]
Рекомендации
- ^ abc GRCh38: выпуск Ensembl 89: ENSG00000176171 - Ensembl , май 2017 г.
- ^ abc GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000078566 - Ensembl , май 2017 г.
- ^ "Ссылка на Human PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ аб Бойд Дж. М., Мальстром С., Субраманиан Т., Венкатеш Л.К., Шепер У., Элангован Б. и др. (октябрь 1994 г.). «Белки аденовируса E1B 19 кДа и Bcl-2 взаимодействуют с общим набором клеточных белков». Клетка . 79 (2): 341–51. дои : 10.1016/0092-8674(94)90202-X. PMID 7954800. S2CID 38609845.
- ^ Сассоне Дж., Кольчаго С., Марки П., Акарди С., Альберти Л., Ди Пардо А. и др. (январь 2010 г.). «Мутантный хантингтин индуцирует активацию белка, взаимодействующего с Bcl-2/аденовирусом E1B 19-кДа (BNip3)». Смерть клеток и болезни . 1 (1): e7. дои : 10.1038/cddis.2009.6. ПМК 3032515 . ПМИД 21364626.
- ^ abcd Лю К.Е., Фрейзер Вашингтон (23 июня 2015 г.). «Фосфорилирование C-конца BNIP3 ингибирует повреждение митохондрий и гибель клеток, не блокируя аутофагию». ПЛОС ОДИН . 10 (6): e0129667. Бибкод : 2015PLoSO..1029667L. дои : 10.1371/journal.pone.0129667 . ПМЦ 4477977 . ПМИД 26102349.
- ^ Бочаров Е.В., Пустовалова Ю.Е., Павлов К.В., Волынский П.Е., Гончарук М.В., Ермолюк Ю.С. и др. (июнь 2007 г.). «Уникальная димерная структура трансмембранного домена BNip3 предполагает, что проницаемость мембраны является триггером гибели клеток». Журнал биологической химии . 282 (22): 16256–66. дои : 10.1074/jbc.M701745200 . ПМИД 17412696.
- ^ «Ген Энтреза: белок 3, взаимодействующий с BNIP3 BCL2/аденовирусом E1B 19 кДа» .
- ^ Менихарт О, Харами-Папп Х, Сукумар С, Шефер Р, Маньяни Л, де Барриос О, Дьёрффи Б (декабрь 2016 г.). «Руководство по выбору функциональных тестов для оценки признаков рака». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Обзоры о раке . 1866 (2): 300–319. дои : 10.1016/j.bbcan.2016.10.002 . hdl : 10044/1/42912 . ПМИД 27742530.
- ^ abcd Ханна Р.А., Куинсей М.Н., Орого AM, Джанг К., Рикка С., Густафссон AB (июнь 2012 г.). «Легкая цепь 3 белка 1, ассоциированного с микротрубочками (LC3), взаимодействует с белком Bnip3, избирательно удаляя эндоплазматический ретикулум и митохондрии посредством аутофагии». Журнал биологической химии . 287 (23): 19094–104. дои : 10.1074/jbc.M111.322933 . ПМЦ 3365942 . ПМИД 22505714.
- ^ Биргисдоттир AB, Ламарк Т, Йохансен Т (август 2013 г.). «Мотив LIR имеет решающее значение для селективной аутофагии». Журнал клеточной науки . 126 (Часть 15): 3237–47. дои : 10.1242/jcs.126128 . ПМИД 23908376.
- ^ Канзава Т., Чжан Л., Сяо Л., Джермано И.М., Кондо Ю., Кондо С. (февраль 2005 г.). «Триоксид мышьяка индуцирует аутофагическую гибель клеток в клетках злокачественной глиомы за счет активации белка гибели митохондриальных клеток BNIP3». Онкоген . 24 (6): 980–91. дои : 10.1038/sj.onc.1208095 . ПМИД 15592527.
- ^ Дайдо С., Канзава Т., Ямамото А., Такеучи Х., Кондо Ю., Кондо С. (июнь 2004 г.). «Основная роль фактора клеточной гибели BNIP3 в индуцированной церамидами аутофагической гибели клеток в клетках злокачественной глиомы». Исследования рака . 64 (12): 4286–93. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-03-3084 . ПМИД 15205343.
- ^ Аб Чжан Дж, Ней Пенсильвания (июль 2009 г.). «Роль BNIP3 и NIX в гибели клеток, аутофагии и митофагии». Смерть клеток и дифференцировка . 16 (7): 939–46. дои : 10.1038/cdd.2009.16. ПМЦ 2768230 . ПМИД 19229244.
- ^ Кремер Г., Левин Б. (декабрь 2008 г.). «Аутофагическая смерть клеток: история неправильного употребления». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 9 (12): 1004–10. дои : 10.1038/nrm2529. ПМЦ 2727358 . ПМИД 18971948.
- ^ abcde О'Салливан Т.Э., Джонсон Л.Р., Кан Х.Х., Сан Дж.К. (август 2015 г.). «BNIP3- и BNIP3L-опосредованная митофагия способствует созданию памяти естественных клеток-киллеров». Иммунитет . 43 (2): 331–42. doi :10.1016/j.immuni.2015.07.012. ПМК 5737626 . ПМИД 26253785.
- ^ Грэм Р.М., Томпсон Дж.В., Вэй Дж., Епископство Нью-Хэмпшир, Вебстер, штат Калифорния (сентябрь 2007 г.). «Регуляция путей смерти Bnip3 посредством кальция, фосфорилирования и гипоксии-реоксигенации». Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 9 (9): 1309–15. дои : 10.1089/ars.2007.1726. ПМИД 17638546.
- ^ Ванде Вельде С., Сизо Дж., Дубик Д., Алимонти Дж., Браун Т., Исраэлс С. и др. (август 2000 г.). «BNIP3 и генетический контроль некрозоподобной гибели клеток через переходную пору митохондриальной проницаемости». Молекулярная и клеточная биология . 20 (15): 5454–68. дои : 10.1128/mcb.20.15.5454-5468.2000. ПМК 85997 . ПМИД 10891486.
- ^ abc Рэй Р., Чен Г., Ванде Вельде С., Сизо Дж., Парк Дж.Х., Рид Дж.К. и др. (январь 2000 г.). «BNIP3 гетеродимеризуется с Bcl-2/Bcl-X(L) и индуцирует гибель клеток независимо от домена гомологии Bcl-2 3 (BH3) как в митохондриальных, так и в немитохондриальных сайтах». Журнал биологической химии . 275 (2): 1439–48. дои : 10.1074/jbc.275.2.1439 . ПМИД 10625696.
- ^ Чен Г., Рэй Р., Дубик Д., Ши Л., Сизо Дж., Бликли Р.К. и др. (декабрь 1997 г.). «E1B 19K/Bcl-2-связывающий белок Nip3 представляет собой димерный митохондриальный белок, который активирует апоптоз». Журнал экспериментальной медицины . 186 (12): 1975–83. дои : 10.1084/jem.186.12.1975. ПМК 2199165 . ПМИД 9396766.
- ^ Кубли Д.А., Куинсей М.Н., Хуан С., Ли Ю., Густафссон А.Б. (ноябрь 2008 г.). «Bnip3 функционирует как митохондриальный сенсор окислительного стресса во время ишемии и реперфузии миокарда». Американский журнал физиологии. Физиология сердца и кровообращения . 295 (5): H2025-31. дои : 10.1152/ajpheart.00552.2008. ПМК 2614576 . ПМИД 18790835.
- ^ Азад М.Б., Чен Ю., Хенсон Э.С., Сизо Дж., Макмиллан-Уорд Э., Израэльс С.Дж., Гибсон С.Б. (февраль 2008 г.). «Гипоксия вызывает аутофагическую гибель клеток в компетентных к апоптозу клетках посредством механизма, включающего BNIP3». Аутофагия . 4 (2): 195–204. дои : 10.4161/авто.5278. ПМК 3164855 . ПМИД 18059169.
- ^ Лами Л., Тикчиони М., Рукетт-Джазданян А.К., Самсон М., Декерт М., Гринберг А.Х., Бернард А. (июнь 2003 г.). «CD47 и взаимодействующий белок-3 массой 19 кДа (BNIP3) при апоптозе Т-клеток». Журнал биологической химии . 278 (26): 23915–21. дои : 10.1074/jbc.M301869200 . ПМИД 12690108.
дальнейшее чтение
- Катаока Н., Оно М., Мода И., Шимура Ю. (сентябрь 1995 г.). «Идентификация факторов, которые взаимодействуют с NCBP, белком, связывающим ядерный колпачок, массой 80 кДа». Исследования нуклеиновых кислот . 23 (18): 3638–41. дои : 10.1093/нар/23.18.3638. ПМК 307259 . ПМИД 7478990.
- Маруяма К., Сугано С. (январь 1994 г.). «Олиго-кэпирование: простой метод замены кэп-структуры эукариотических мРНК олигорибонуклеотидами». Джин . 138 (1–2): 171–4. дои : 10.1016/0378-1119(94)90802-8. ПМИД 8125298.
- Сузуки Ю, Ёситомо-Накагава К, Маруяма К, Суяма А, Сугано С (октябрь 1997 г.). «Создание и характеристика библиотеки кДНК, обогащенной по полной длине и по 5'-концу». Джин . 200 (1–2): 149–56. дои : 10.1016/S0378-1119(97)00411-3. ПМИД 9373149.
- Чен Дж., Рэй Р., Дубик Д., Ши Л., Сизо Дж., Бликли Р.К. и др. (декабрь 1997 г.). «E1B 19K/Bcl-2-связывающий белок Nip3 представляет собой димерный митохондриальный белок, который активирует апоптоз». Журнал экспериментальной медицины . 186 (12): 1975–83. дои : 10.1084/jem.186.12.1975. ПМК 2199165 . ПМИД 9396766.
- Ясуда М., Теодоракис П., Субраманиан Т., Чиннадурай Г. (май 1998 г.). «Белок BNIP3, взаимодействующий с аденовирусом E1B-19K/BCL-2, содержит домен BH3 и последовательность, нацеленную на митохондрии». Журнал биологической химии . 273 (20): 12415–21. дои : 10.1074/jbc.273.20.12415 . ПМИД 9575197.
- Чен Дж., Сизо Дж., Ванде Вельде С., Парк Дж.Х., Бозек Дж., Болтон Дж. и др. (январь 1999 г.). «Nix и Nip3 образуют подсемейство проапоптотических митохондриальных белков». Журнал биологической химии . 274 (1): 7–10. дои : 10.1074/jbc.274.1.7 . ПМИД 9867803.
- Ясуда М., Хан Дж.В., Дионн К.А., Бойд Дж.М., Чиннадурай Г. (февраль 1999 г.). «BNIP3альфа: человеческий гомолог митохондриального проапоптотического белка BNIP3». Исследования рака . 59 (3): 533–7. ПМИД 9973195.
- Охи Н., Токунага А., Цунода Х., Накано К., Харагути К., Ода К. и др. (апрель 1999 г.). «Новый аденовирусный E1B19K-связывающий белок B5 ингибирует апоптоз, индуцированный Nip3, путем образования гетеродимера через С-концевую гидрофобную область». Смерть клеток и дифференцировка . 6 (4): 314–25. дои : 10.1038/sj.cdd.4400493 . ПМИД 10381623.
- Рэй Р., Чен Дж., Ванде Вельде С., Сизо Дж., Парк Дж.Х., Рид Дж.К. и др. (январь 2000 г.). «BNIP3 гетеродимеризуется с Bcl-2/Bcl-X(L) и индуцирует гибель клеток независимо от домена гомологии Bcl-2 3 (BH3) как в митохондриальных, так и в немитохондриальных сайтах». Журнал биологической химии . 275 (2): 1439–48. дои : 10.1074/jbc.275.2.1439 . ПМИД 10625696.
- Ванде Вельде С., Сизо Дж., Дубик Д., Алимонти Дж., Браун Т., Исраэлс С. и др. (август 2000 г.). «BNIP3 и генетический контроль некрозоподобной гибели клеток через переходную пору митохондриальной проницаемости». Молекулярная и клеточная биология . 20 (15): 5454–68. дои : 10.1128/MCB.20.15.5454-5468.2000. ПМК 85997 . ПМИД 10891486.
- Ли С.М., Ли М.Л., Цзе Ю.К., Люнг С.К., Ли М.М., Цуй С.К. и др. (сентябрь 2002 г.). «Paeoniae Radix, экстракт китайских трав, ингибирует рост клеток гепатомы, индуцируя апоптоз по независимому от p53 пути». Естественные науки . 71 (19): 2267–77. дои : 10.1016/S0024-3205(02)01962-8. ПМИД 12215374.
- Лами Л., Тиккьони М., Рукетт-Джазданян А.К., Самсон М., Декерт М., Гринберг А.Х., Бернард А. (июнь 2003 г.). «CD47 и взаимодействующий белок-3 массой 19 кДа (BNIP3) при апоптозе Т-клеток». Журнал биологической химии . 278 (26): 23915–21. дои : 10.1074/jbc.M301869200 . ПМИД 12690108.
- Котари С., Сизо Дж., Макмиллан-Уорд Э., Израэльс С.Дж., Бэйлз М., Энс К. и др. (июль 2003 г.). «BNIP3 играет роль в гипоксической гибели эпителиальных клеток человека, которая ингибируется факторами роста EGF и IGF». Онкоген . 22 (30): 4734–44. дои : 10.1038/sj.onc.1206666 . ПМИД 12879018.
- Оками Дж., Симеоне Д.М., CD Logsdon (август 2004 г.). «Замалчивание белка гибели клеток, индуцируемого гипоксией, BNIP3 при раке поджелудочной железы». Исследования рака . 64 (15): 5338–46. CiteSeerX 10.1.1.326.628 . doi : 10.1158/0008-5472.CAN-04-0089. PMID 15289340. S2CID 16163067.
- Гиатроманолаки А., Кукуракис М.И., Соутер Х.М., Сивридис Э., Гибсон С., Гаттер К.К., Харрис А.Л. (август 2004 г.). «Экспрессия BNIP3 связана с экспрессией белка, регулируемой гипоксией, и с плохим прогнозом при немелкоклеточном раке легких». Клинические исследования рака . 10 (16): 5566–71. дои : 10.1158/1078-0432.CCR-04-0076 . ПМИД 15328198.
- Шен XY, Закал Н., Сингх Дж., Радуга Эй Джей (2005). «Изменения в экспрессии генов, регулирующих митохондрии и апоптоз, в устойчивых к фотодинамической терапии вариантах клеток карциномы толстой кишки HT29». Фотохимия и фотобиология . 81 (2): 306–13. дои : 10.1562/2004-07-22-RA-242. ПМИД 15560738.
Внешние ссылки
На момент редактирования в этой статье используется контент из «1.A.20 The BCL2/Adenovirus E1B-Interacting Protein 3 (BNip3) Family» , который лицензируется таким образом, что разрешается повторное использование в соответствии с непортированной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0. , но не в соответствии с GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.