stringtranslate.com

Муцин

Муцины ( / ˈm juː sɪ n / ) представляют собой семейство высокомолекулярных , сильно гликозилированных белков ( гликоконъюгатов ) , продуцируемых эпителиальными тканями большинства животных . [1] Ключевой характеристикой муцинов является их способность образовывать гели ; поэтому они являются ключевым компонентом большинства гелеобразных секретов, выполняя функции от смазки до передачи сигналов клеткам и формирования химических барьеров. [1] Они часто играют тормозящую роль. [1] Некоторые муцины связаны с контролем минерализации , включая образование перламутра у моллюсков , [2] кальцификацию у иглокожих [3] и образование костей у позвоночных. [4] Они связываются с патогенами как часть иммунной системы. Сверхэкспрессия белков муцина, особенно MUC1 , связана со многими типами рака. [5] [6]

Хотя некоторые муцины мембраносвязаны из-за присутствия гидрофобного трансмембранного домена, который способствует удержанию в плазматической мембране , большинство муцинов секретируются слизистыми оболочками в качестве основных компонентов слизи или становятся компонентом слюны .

Гены и белки

Муцины человека включают гены с символом HUGO MUC от 1 до 22. Из этих муцинов в зависимости от локализации были определены следующие классы: [7] [8] [9] [10]

Основными секретируемыми муцинами дыхательных путей являются MUC5AC и MUC5B , тогда как MUC2 секретируется главным образом в кишечнике, но также и в дыхательных путях. MUC7 является основным белком слюны. [10]

Структура белка

Зрелые муцины млекопитающих состоят из двух отдельных областей: [7]

Эволюционная классификация

Функциональная классификация не соответствует точной эволюционной взаимосвязи, которая еще не завершена и продолжается. [10] К известным родственным группам относятся:

Функция у человека

Было обнаружено, что муцины выполняют важные функции защиты от бактериальных и грибковых инфекций. Было показано, что MUC5B, преобладающий муцин во рту и женских половых путях, значительно уменьшает прикрепление и образование биопленок Streptococcus mutans , бактерии, способной образовывать кариес. [18] Что необычно, MUC5B не убивает бактерии, а поддерживает их в планктонной (без биопленки) фазе, тем самым поддерживая разнообразный и здоровый микробиом полости рта. [18] Аналогичные эффекты MUC5B и других муцинов были продемонстрированы в отношении других патогенов, таких как Candida albicans , Helicobacter pylori и даже ВИЧ . [19] [20] Во рту муцины также могут рекрутировать антимикробные белки, такие как статерины и гистатин 1 , что еще больше снижает риск заражения. [20]

Одиннадцать муцинов экспрессируются эпителием поверхности глаза , бокаловидными клетками и связанными с ними железами, хотя большинство из них экспрессируются на очень низких уровнях. Они поддерживают влажность, смазывают глаза, стабилизируют слезную пленку и создают физический барьер для внешнего мира. [12]

Гликозилирование и агрегация

Гены муцина кодируют мономеры муцина, которые синтезируются в виде палочковидных ядер апомуцина, которые посттрансляционно модифицируются за счет исключительно обильного гликозилирования .

Плотное «сахарное покрытие» муцинов придает им значительную водоудерживающую способность, а также делает их устойчивыми к протеолизу , что может иметь важное значение для поддержания барьеров слизистой оболочки .

Муцины секретируются в виде массивных агрегатов белков с молекулярной массой примерно от 1 до 10 миллионов Да . Внутри этих агрегатов мономеры связаны друг с другом преимущественно за счет нековалентных взаимодействий , хотя в этом процессе могут играть роль и межмолекулярные дисульфидные связи.

Секреция

При стимуляции белок MARCKS (миристилированный, богатый аланином субстрат C-киназы) координирует секрецию муцина из заполненных муцином везикул внутри специализированных эпителиальных клеток. [21] Слияние везикул с плазматической мембраной вызывает высвобождение муцина, который при обмене Ca 2+ на Na + увеличивается до 600 раз. В результате образуется вязкоупругий продукт переплетенных молекул, который в сочетании с другими выделениями (например, из эпителия дыхательных путей и подслизистых желез дыхательной системы ) называется слизью . [22] [23]

Клиническое значение

Повышенное производство муцина наблюдается при многих аденокарциномах , включая рак поджелудочной железы, легких, молочной железы, яичников, толстой кишки и других тканей. Муцины также сверхэкспрессируются при заболеваниях легких, таких как астма , бронхит , хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) или муковисцидоз . [24] Два мембранных муцина, MUC1 и MUC4, были тщательно изучены на предмет их патологического участия в патологическом процессе. [25] [26] [27] Муцины исследуются как возможные диагностические маркеры злокачественных новообразований и других болезненных процессов, при которых они чаще всего чрезмерно или неправильно экспрессируются.

Аномальные отложения муцина ответственны за отек лица без ямок , наблюдаемый при нелеченном гипотиреозе . Этот отек также наблюдается в претибиальной области. [28]

Муцины беспозвоночных

Помимо более изученных муцинов позвоночных, другие животные также экспрессируют (не обязательно родственные) белки со схожими свойствами. К ним относятся:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Марин Ф, Люке Г, Мари Б, Медакович Д (2007). Белки раковин моллюсков: первичная структура, происхождение и эволюция. Текущие темы биологии развития. Том. 80. Академическая пресса. стр. 209–76. дои : 10.1016/S0070-2153(07)80006-8. ISBN 9780123739148. ПМИД  17950376.
  2. ^ Марин Ф, Корстьенс П, де Голжак Б, де Вринд-Де Йонг Э, Вестбрук П (июль 2000 г.). «Муцины и кальцификация моллюсков. Молекулярная характеристика мукоперлина, нового муциноподобного белка из перламутрового слоя панциря веерной мидии Pinna nobilis (Bivalvia, pteriomorphia)». Журнал биологической химии . 275 (27): 20667–20675. дои : 10.1074/jbc.M003006200 . hdl : 1887/50061 . ПМИД  10770949.
  3. ^ Боски А.Л. (2003). «Биоминерализация: обзор». Исследование соединительной ткани . 44 Приложение 1 (1): 5–9. дои : 10.1080/713713622. ПМИД  12952166.
  4. ^ Мидура Р.Дж., Hascall VC (октябрь 1996 г.). «Костный сиалопротеин - замаскированный муцин?». Гликобиология . 6 (7): 677–681. дои : 10.1093/гликоб/6.7.677 . ПМИД  8953277.
  5. ^ Нив Y (апрель 2008 г.). «MUC1 и соображения патофизиологии колоректального рака». Всемирный журнал гастроэнтерологии . 14 (14): 2139–2141. дои : 10.3748/wjg.14.2139 . ПМК 2703837 . ПМИД  18407586. 
  6. ↑ Брокгаузен I, Меламед Дж (август 2021 г.). «Муцины как противораковые мишени: перспективы гликобиолога». Гликоконъюгатный журнал . 38 (4): 459–474. дои : 10.1007/s10719-021-09986-8 . PMID  33704667. S2CID  232191632.
  7. ^ аб Монио Н., Эсканде Ф., Порше Н., Обер Дж.П., Батра С.К. (октябрь 2001 г.). «Структурная организация и классификация генов муцинов человека». Границы бионауки . 6 : Д1192–Д1206. дои : 10.2741/monioux . ПМИД  11578969.
  8. ^ Перес-Вилар Дж., Хилл Р.Л. (2004). «Семейство гликопротеинов муцина». Энциклопедия биологической химии (Леннарц и Лейн, ред.) . Оксфорд: Академик Пресс/Эльзевир. 2 : 758–764. дои : 10.1016/B0-12-443710-9/00411-7. ISBN 9780124437104.
  9. ^ Хуренс П.Р., Ринальди М., Ли Р.В., Годдерис Б., Клэребут Э., Веркруйсс Дж., Гельдхоф П. (март 2011 г.). «Полногеномный анализ генов бычьего муцина и их профиля транскрипции в желудочно-кишечном тракте». БМК Геномика . 12 :140. дои : 10.1186/1471-2164-12-140 . ПМК 3056801 . ПМИД  21385362. 
  10. ^ abc Каспржак А, Адамек А (март 2019 г.). «Муцины: старые, новые и многообещающие факторы гепатобилиарного канцерогенеза». Международный журнал молекулярных наук . 20 (6): 1288. doi : 10.3390/ijms20061288 . ПМК 6471604 . ПМИД  30875782. 
  11. ^ Корфилд, Энтони П. (1 января 2015 г.). «Муцины: биологически значимый гликановый барьер для защиты слизистой оболочки». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1850 (1): 236–252. doi :10.1016/j.bbagen.2014.05.003. ISSN  0304-4165. ПМИД  24821013.
  12. ^ аб Мартинес-Карраско, Рафаэль; Аргуэсо, Пабло; Фини, М. Элизабет (01 июля 2021 г.). «Мембраносвязанные муцины поверхности глаза человека в норме и заболеваниях». Глазная поверхность . 21 : 313–330. дои : 10.1016/j.jtos.2021.03.003. ISSN  1542-0124. ПМЦ 8328898 . ПМИД  33775913. 
  13. ^ Норман П.Дж., Норберг С.Дж., Гетлейн Л.А., Немат-Горгани Н., Ройс Т., Вроблевски Э.Э. и др. (май 2017 г.). «Последовательности 95 гаплотипов MHC человека демонстрируют крайние вариации кодирования в генах, отличных от высокополиморфных HLA классов I и II». Геномные исследования . 27 (5): 813–823. дои : 10.1101/гр.213538.116. ПМК 5411776 . ПМИД  28360230. 
  14. ^ ab Lang T, Hansson GC, Samuelsson T (октябрь 2007 г.). «Гелеобразующие муцины появились на ранних стадиях эволюции многоклеточных животных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (41): 16209–16214. Бибкод : 2007PNAS..10416209L. дои : 10.1073/pnas.0705984104 . ПМК 2042186 . ПМИД  17911254. 
  15. ^ Ланг Т., Классон С., Ларссон Э., Йоханссон М.Э., Ханссон Г.К., Самуэльссон Т. (август 2016 г.). «В поисках эволюционного происхождения белковых компонентов эпителиальной слизи - муцинов и FCGBP». Молекулярная биология и эволюция . 33 (8): 1921–1936. doi : 10.1093/molbev/msw066. ПМЦ 4948705 . ПМИД  27189557. 
  16. ^ Либерель М., Йонкхир Н., Мельник П., Ван Сынинген И., Лебег Н. (май 2020 г.). «EGF-содержащие мембраносвязанные муцины: скрытый путь нацеливания на ErbB2?». Журнал медицинской химии . 63 (10): 5074–5088. doi : 10.1021/acs.jmedchem.9b02001. PMID  32027502. S2CID  211044898.
  17. ^ Сюй Д., Павлидис П., Тамадилок С., Редвуд Е., Фокс С., Блехман Р. и др. (август 2016 г.). «Недавняя эволюция муцина слюны MUC7». Научные отчеты . 6 (1): 31791. Бибкод : 2016NatSR...631791X. дои : 10.1038/srep31791. ПМЦ 4997351 . ПМИД  27558399. 
  18. ^ аб Френкель Э.С., Риббек К. (январь 2015 г.). «Слюнные муцины защищают поверхности от колонизации кариесогенными бактериями». Прикладная и экологическая микробиология . 81 (1): 332–338. Бибкод : 2015ApEnM..81..332F. дои : 10.1128/aem.02573-14. ПМК 4272720 . ПМИД  25344244. 
  19. ^ Кавано Н.Л., Чжан А.К., Нобиле С.Дж., Джонсон А.Д., Риббек К. (ноябрь 2014 г.). Берман Дж. (ред.). «Муцины подавляют вирулентность Candida albicans». мБио . 5 (6): e01911. doi : 10.1128/mBio.01911-14. ПМК 4235211 . ПМИД  25389175. 
  20. ^ аб Френкель Э.С., Риббек К. (январь 2015 г.). «Слюнные муцины в защите хозяина и профилактике заболеваний». Журнал оральной микробиологии . 7 (1): 29759. doi :10.3402/jom.v7.29759. ПМЦ 4689954 . ПМИД  26701274. 
  21. ^ Ли Ю, Мартин Л.Д., Спизз Г, Адлер КБ (ноябрь 2001 г.). «Белок MARCKS является ключевой молекулой, регулирующей секрецию муцина эпителиальными клетками дыхательных путей человека in vitro». Журнал биологической химии . 276 (44): 40982–40990. дои : 10.1074/jbc.M105614200 . ПМИД  11533058.
  22. ^ Роджерс Д.Ф. (сентябрь 2007 г.). «Физиология секреции слизи в дыхательных путях и патофизиология гиперсекреции». Респираторная помощь . 52 (9): 1134–46, обсуждение 1146–9. ПМИД  17716382.
  23. ^ Перес-Вилар Дж (февраль 2007 г.). «Внутрипросветная организация муциновых гранул». Американский журнал респираторной клеточной и молекулярной биологии . 36 (2): 183–190. doi :10.1165/rcmb.2006-0291TR. ПМК 2176109 . ПМИД  16960124. 
  24. ^ Моррисон CB, Марковец MR, Эре C (ноябрь 2019 г.). «Слизь, муцины и муковисцидоз». Детская пульмонология . 54 (Приложение 3): S84–S96. дои : 10.1002/ppul.24530 . ПМК 6853602 . ПМИД  31715083. 
  25. ^ Сингх А.П., Монио Н., Чаухан СК, Меза Дж.Л., Батра СК (январь 2004 г.). «Ингибирование экспрессии MUC4 подавляет рост и метастазирование опухолевых клеток поджелудочной железы». Исследования рака . 64 (2): 622–630. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-03-2636 . ПМИД  14744777.
  26. ^ Сингх А.П., Чаухан С.С., Бафна С., Йоханссон С.Л., Смит Л.М., Монио Н. и др. (март 2006 г.). «Аберрантная экспрессия трансмембранных муцинов, MUC1 и MUC4, при карциноме простаты человека». Простата . 66 (4): 421–429. дои :10.1002/pros.20372. PMID  16302265. S2CID  21904013.
  27. ^ Сингх А.П., Чатурведи П., Батра С.К. (январь 2007 г.). «Новая роль MUC4 при раке: новая мишень для диагностики и терапии». Исследования рака . 67 (2): 433–436. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-06-3114 . ПМИД  17234748.
  28. ^ Ханберг, Аллен «Медико-хирургический уход: клиническое ведение для положительных результатов» Блэк и Хоук (ред.). ЭльСевьер 2009.
  29. ^ Сайед З.А., Херд Т., Ув А, ван Дейк-Хард ИФ (август 2008 г.). «Потенциальная роль муцинов дрозофилы в развитии и физиологии». ПЛОС ОДИН . 3 (8): е3041. Бибкод : 2008PLoSO...3.3041S. дои : 10.1371/journal.pone.0003041 . ПМК 2515642 . ПМИД  18725942. 
  30. ^ Камара М.Л., Балуз В., Сентено Камеан С., Кори С.Р., Кашиваги Г.А., Гил С.А. и др. (май 2019 г.). «Поверхностные муцины Trypanosoma cruzi участвуют в прикреплении к ректальной ампуле Triatoma infestans». PLOS Забытые тропические болезни . 13 (5): e0007418. дои : 10.1371/journal.pntd.0007418 . ПМК 6544316 . ПМИД  31107901. 

дальнейшее чтение

Внешние ссылки