stringtranslate.com

Клодин

Клаудины — это семейство белков , которые, наряду с окклюдином , являются важнейшими компонентами плотных контактов ( zonulae occludentes ). [1] [2] Плотные контакты устанавливают парацеллюлярный барьер, который контролирует поток молекул в межклеточном пространстве между клетками эпителия . [ 1] [3] [4] Они имеют четыре трансмембранных домена с N-концом и С-концом в цитоплазме.

Структура

Клаудины — это небольшие (20–24/27 килодальтон (кДа)) [5] трансмембранные белки , которые встречаются во многих организмах , от нематод до людей . Все они имеют очень похожую структуру. Клаудины охватывают клеточную мембрану 4 раза, причем N-конец и C-конец расположены в цитоплазме , а две внеклеточные петли показывают самую высокую степень консервативности.

Клаудины имеют как цис-, так и транс-взаимодействия между клеточными мембранами. [6] Цис-взаимодействия — это когда взаимодействуют клаудины на одной мембране, один из способов взаимодействия — это трансмембранный домен, имеющий молекулярные взаимодействия. [7] Транс-взаимодействие — это когда клаудины соседних клеток взаимодействуют через свои внеклеточные петли. [8] Цис-взаимодействия также известны как взаимодействия «бок-в-бок», а транс-взаимодействия также известны как взаимодействия «голова-к-голове». [9]

Обычно плотный контакт известен своей непроницаемостью. Однако в зависимости от типа клаудина и их взаимодействий существует избирательная проницаемость. Это включает в себя избирательность заряда и избирательность размера. [7]

N-концевой

N-конец обычно очень короткий (1–10 аминокислот) [10] [8]. Он расположен в цитоплазме, где, как полагают, участвует в передаче сигналов в клетке, организации цитоскелета и других возможных функциях. [11]

C-концевой

C-конец имеет более длинную цепь и расположен в цитоплазме. Его длина варьируется от 21 до 63, и он необходим для локализации этих белков в плотных контактах. [10] Считается, что он может играть роль в клеточной сигнализации. [11] Все человеческие клаудины (за исключением клаудина 12) имеют домены, которые позволяют им связываться с доменами PDZ белков каркаса .

Трансмембранный домен

Трансмембранный домен — это аминокислоты, которые пересекают клеточную мембрану. Трансмембранный домен важен для цис-взаимодействия клаудинов.

Первая внеклеточная петля

Первая внеклеточная петля имеет диапазон 42-56 аминокислот и длиннее второй внеклеточной петли. Предполагается, что цистеины , обнаруженные в первой внеклеточной петле, образуют дисульфидные связи . Эта петля имеет заряженные аминокислоты, которые могут быть предиктором селективности заряда плотных соединений. Первая внеклеточная петля играет роль в трансвзаимодействии клаудинов соседних клеток. [7]

Вторая внеклеточная петля

Вторая внеклеточная петля короче первой внеклеточной петли. В этой короткой цепочке аминокислот есть три гидрофобных остатка. Предполагается, что эти три остатка вносят вклад в трансвзаимодействие белков между соседними клетками. [7]

История

Клаудины были впервые названы в 1998 году японскими исследователями Микио Фурусе и Шоитиро Цукита из Киотского университета . [12] Название клаудины происходит от латинского слова claudere («закрывать»), что указывает на барьерную роль этих белков.

Исследования

В недавнем обзоре обсуждаются данные, касающиеся структуры и функции белков семейства клаудинов, с использованием системного подхода для понимания данных, полученных с помощью методов протеомики . [13]

Был синтезирован химерный клаудин, чтобы помочь улучшить понимание как структуры, так и функции плотного контакта. [14]

Компьютерное моделирование — еще один метод, используемый для улучшения исследований структуры и функций клаудинов. [9]

Гены

В геноме человека обнаружено 23 гена для белков клаудинов [14] , а у млекопитающих имеется 27 трансмембранных доменов. [8] [11] Сохранение не наблюдается на генетическом уровне . Несмотря на то, что генетический уровень не сохраняется у клаудинов, их структурная консервация очень похожа.

Смотрите также

Дополнительные изображения

Ссылки

  1. ^ ab Hou J, Konrad M (2010-01-01). "Глава 7 - Клаудины и почечная обработка магния". В Yu AS (ред.). Текущие темы в мембранах . Том 65. Academic Press. стр. 151–176. doi :10.1016/s1063-5823(10)65007-7. ISBN 9780123810397.
  2. ^ Furuse M (2010-01-01). "Глава 1 - Введение: клаудины, плотные соединения и параклеточный барьер". В Yu AS (ред.). Текущие темы в мембранах . Том 65. Academic Press. стр. 1–19. doi :10.1016/s1063-5823(10)65001-6. ISBN 9780123810397.
  3. ^ Szaszi K, Amoozadeh Y (2014-01-01). "Глава шестая - Новые знания о функциях, регуляции и патологической роли плотных контактов в эпителии почечных канальцев". В Jeon KW (ред.). International Review of Cell and Molecular Biology . Vol. 308. Academic Press. pp. 205–271. doi :10.1016/b978-0-12-800097-7.00006-3. ISBN 9780128000977. PMID  24411173.
  4. ^ Отани Т., Нгуен Т., Токуда С., Сугихара К., Сугавара Т., Фурусе К. и др. (октябрь 2019 г.). «Клаудины и JAM-A координированно регулируют образование плотных контактов и эпителиальную полярность». Журнал клеточной биологии . 218 (10): 3372–3396. doi :10.1083/jcb.201812157. PMC 6781433. PMID  31467165 . 
  5. ^ Грин C, Кэмпбелл M, Джанигро D (2019-01-01). "Глава 1 - Основы анатомии мозгового барьера и глобальных функций". В Lonser RR, Sarntinoranont M, Bankiewicz K (ред.). Доставка лекарств через нервную систему . Academic Press. стр. 3–20. doi :10.1016/b978-0-12-813997-4.00001-3. ISBN 978-0-12-813997-4. S2CID  198273920.
  6. ^ Haseloff RF, Piontek J, Blasig IE (2010-01-01). "Глава 5 - Исследование цис- и транс-взаимодействий между клаудинами". В Yu AS (ред.). Current Topics in Membranes . Vol. 65. Academic Press. pp. 97–112. doi :10.1016/s1063-5823(10)65005-3. ISBN 9780123810397.
  7. ^ abcd Günzel D, Yu AS (апрель 2013 г.). «Клаудины и модуляция проницаемости плотных контактов». Physiological Reviews . 93 (2): 525–569. doi :10.1152/physrev.00019.2012. PMC 3768107 . PMID  23589827. 
  8. ^ abc "Кристаллические структуры клаудинов: понимание их межмолекулярных взаимодействий" . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1205. Сентябрь 2010 г. doi :10.1111/nyas.2010.1205.issue-s1. ISSN  0077-8923.
  9. ^ ab Fuladi S, Jannat RW, Shen L, Weber CR, Khalili-Araghi F (январь 2020 г.). «Вычислительное моделирование структуры и функции клаудина». International Journal of Molecular Sciences . 21 (3): 742. doi : 10.3390/ijms21030742 . PMC 7037046. PMID  31979311 . 
  10. ^ ab Rüffer C, Gerke V (май 2004 г.). «C-концевой цитоплазматический хвост клаудинов 1 и 5, но не его PDZ-связывающий мотив, необходим для апикальной локализации в эпителиальных и эндотелиальных плотных контактах». European Journal of Cell Biology . 83 (4): 135–144. doi :10.1078/0171-9335-00366. PMID  15260435.
  11. ^ abc Tsukita S, Tanaka H, ​​Tamura A (февраль 2019 г.). «Клодины: от плотных соединений к биологическим системам». Тенденции в биохимических науках . 44 (2): 141–152. doi : 10.1016/j.tibs.2018.09.008 . PMID  30665499. S2CID  58640701.
  12. ^ Furuse M, Fujita K, Hiiragi T, Fujimoto K, Tsukita S (июнь 1998 г.). «Клаудин-1 и -2: новые интегральные мембранные белки, локализующиеся в плотных контактах без сходства последовательностей с окклюдином». Журнал клеточной биологии . 141 (7): 1539–1550. doi :10.1083/jcb.141.7.1539. PMC 2132999. PMID  9647647. 
  13. ^ Liu F, Koval M, Ranganathan S, Fanayan S, Hancock WS, Lundberg EK и др. (февраль 2016 г.). «Взгляд системной протеомики на семейство эндогенных белков человека клаудин». Journal of Proteome Research . 15 (2): 339–359. doi :10.1021/acs.jproteome.5b00769. PMC 4777318. PMID  26680015 . 
  14. ^ ab Taylor A, Warner M, Mendoza C, Memmott C, LeCheminant T, Bailey S, et al. (Май 2021 г.). «Химерные клаудины: новый инструмент для изучения структуры и функции плотных контактов». International Journal of Molecular Sciences . 22 (9): 4947. doi : 10.3390/ijms22094947 . PMC 8124314 . PMID  34066630. 
  15. ^ Hou J (2019-01-01). "Глава 7 - Парацеллюлярный канал в системе органов". В Hou J (ред.). Парацеллюлярный канал . Academic Press. стр. 93–141. doi :10.1016/b978-0-12-814635-4.00007-3. ISBN 978-0-12-814635-4. S2CID  90477792.
  16. ^ Hou J (2019-01-01). "Глава 8 - Парацеллюлярный канал в болезнях человека". В Hou J (ред.). Парацеллюлярный канал . Academic Press. стр. 143–173. doi :10.1016/b978-0-12-814635-4.00008-5. ISBN 978-0-12-814635-4. S2CID  90122806.