stringtranslate.com

Муцин

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

Хотя некоторые муцины связаны с мембраной из-за наличия гидрофобного домена, пронизывающего мембрану, который способствует удержанию в плазматической мембране , большинство муцинов секретируются слизистыми оболочками в качестве основных компонентов слизи или секретируются, становясь компонентом слюны .

Гены и белки

Человеческие муцины включают гены с символом HUGO MUC 1–22. Из этих муцинов были определены следующие классы по локализации: [7] [8] [9] [10]

Основными секретируемыми муцинами дыхательных путей являются MUC5AC и MUC5B , тогда как MUC2 секретируется в основном 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 точным эволюционным отношениям, которые все еще не завершены и продолжаются. [10] Известные родственные группы включают:

Функция у людей

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 снижает прикрепление и образование биопленки Streptococcus mutans , бактерии, способной образовывать полости. [18] Как ни странно, MUC5B не убивает бактерии, а скорее поддерживает их в планктонной (небиопленочной) 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 привлекать антимикробные белки, такие как статерины и гистатин 1 , что еще больше снижает риск инфекции. [20]

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

Гликозилирование и агрегация

Гены муцина кодируют мономеры муцина, которые синтезируются в виде стержнеобразных ядер апомуцина, которые посттрансляционно модифицируются путем исключительно обильного гликозилирования .

Плотное «сахарное покрытие» муцинов придает им значительную водоудерживающую способность, а также делает их устойчивыми к протеолизу , что может быть важно для поддержания слизистых барьеров.

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 в основном нековалентными взаимодействиями , хотя межмолекулярные дисульфидные связи также могут играть роль в этом процессе.

Секреция

При стимуляции белок MARCKS (миристилированный аланин-богатый субстрат С-киназы) координирует секрецию муцина из заполненных муцином пузырьков внутри специализированных эпителиальных клеток. [21] Слияние пузырьков с плазматической мембраной вызывает высвобождение муцина, который, обменивая Ca2 + на Na +, расширяется до 600 раз. Результатом является вязкоупругий продукт переплетенных молекул, который в сочетании с другими выделениями (например, из эпителия дыхательных путей и подслизистых желез в дыхательной системе ) называется слизью . [22] [23]

Клиническое значение

Повышенная продукция муцина наблюдается во 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 в связи с их патологическим участием в процессе заболевания. [25] [26] [27] Муцины изучаются в качестве возможных диагностических маркеров злокачественных новообразований и других патологических процессов, при которых они чаще всего сверх- или неправильно экспрессируются.

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

Муцины непозвоночных

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

Косметическое использование

Использование средств по уходу за кожей, содержащих секрецию улитки муцина, приводило к боли, отекам и выделению жидкости. [31] [32] Поддельные версии корейского продукта на основе муцина улитки под названием COSRX продавались в Интернете, подвергая пользователей риску. [33]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Marin F, Luquet G, Marie B, Medakovic D (2007). Белки оболочки моллюсков: первичная структура, происхождение и эволюция. Current Topics in Developmental Biology. Vol. 80. Academic Press. pp. 209–76. doi :10.1016/S0070-2153(07)80006-8. ISBN 9780123739148. PMID  17950376.
  2. ^ Marin F, Corstjens P, de Gaulejac B, de Vrind-De Jong E, Westbroek P (июль 2000 г.). «Муцины и кальцификация моллюсков. Молекулярная характеристика мукоперлина, нового муциноподобного белка из перламутрового слоя раковины веерной мидии Pinna nobilis (Bivalvia, pteriomorphia)». Журнал биологической химии . 275 (27): 20667–20675. doi : 10.1074/jbc.M003006200 . hdl : 1887/50061 . PMID  10770949.
  3. ^ Boskey AL (2003). «Биоминерализация: обзор». Connective Tissue Research . 44 Suppl 1 (1): 5–9. doi :10.1080/713713622. PMID  12952166.
  4. ^ Midura RJ, Hascall VC (октябрь 1996 г.). «Костный сиалопротеин — замаскированный муцин?». Glycobiology . 6 (7): 677–681. doi : 10.1093/glycob/6.7.677 . PMID  8953277.
  5. ^ Niv Y (апрель 2008 г.). «MUC1 и патофизиология колоректального рака». World Journal of Gastroenterology . 14 (14): 2139–2141. doi : 10.3748/wjg.14.2139 . PMC 2703837. PMID  18407586 . 
  6. ^ Брокхаузен И., Меламед Дж. (август 2021 г.). «Муцины как противораковые мишени: перспективы гликобиолога». Glycoconjugate Journal . 38 (4): 459–474. doi : 10.1007/s10719-021-09986-8 . PMID  33704667. S2CID  232191632.
  7. ^ ab Moniaux N, Escande F, Porchet N, Aubert JP, Batra SK (октябрь 2001 г.). «Структурная организация и классификация генов человеческого муцина». Frontiers in Bioscience . 6 : D1192–D1206. doi : 10.2741/moniaux . PMID  11578969.
  8. ^ Перес-Вилар Дж., Хилл Р. Л. (2004). «Семейство муцинов гликопротеинов». Энциклопедия биологической химии (редакторы Lennarz & Lane) . 2. Оксфорд: Academic Press/Elsevier: 758–764. doi :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 Kasprzak A, Adamek A (март 2019 г.). «Муцины: старые, новые и перспективные факторы гепатобилиарного канцерогенеза». International Journal of Molecular Sciences . 20 (6): 1288. doi : 10.3390/ijms20061288 . PMC 6471604. PMID  30875782 . 
  11. ^ Корфилд, Энтони П. (2015-01-01). «Муцины: биологически значимый гликановый барьер в защите слизистой оболочки». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы . 1850 (1): 236–252. doi :10.1016/j.bbagen.2014.05.003. ISSN  0304-4165. PMID  24821013.
  12. ^ ab Мартинес-Карраско, Рафаэль; Аргуэсо, Пабло; Фини, М. Элизабет (2021-07-01). «Мембранно-ассоциированные муцины человеческой глазной поверхности в норме и патологии». The Ocular Surface . 21 : 313–330. doi :10.1016/j.jtos.2021.03.003. ISSN 1542-0124  . PMC 8328898. PMID  33775913. 
  13. ^ Norman PJ, Norberg SJ, Guethlein LA, Nemat-Gorgani N, Royce T, Wroblewski EE и др. (май 2017 г.). «Последовательности 95 гаплотипов MHC человека выявляют экстремальную вариацию кодирования в генах, отличных от высокополиморфных HLA класса I и II». Genome Research . 27 (5): 813–823. doi :10.1101/gr.213538.116. PMC 5411776 . PMID  28360230. 
  14. ^ ab Lang T, Hansson GC, Samuelsson T (октябрь 2007 г.). «Гелеобразующие муцины появились на ранних этапах эволюции метазоа». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (41): 16209–16214. Bibcode : 2007PNAS..10416209L . doi : 10.1073/pnas.0705984104 . PMC 2042186. PMID  17911254. 
  15. ^ Lang T, Klasson S, Larsson E, Johansson ME, Hansson GC, Samuelsson T (август 2016 г.). «Поиск эволюционного происхождения компонентов белков эпителиальной слизи — муцинов и FCGBP». Молекулярная биология и эволюция . 33 (8): 1921–1936. doi :10.1093/molbev/msw066. PMC 4948705. PMID  27189557 . 
  16. ^ Liberelle M, Jonckheere N, Melnyk P, Van Seuningen I, Lebègue N (май 2020 г.). «EGF-содержащие связанные с мембраной муцины: скрытый путь воздействия на ErbB2?». Журнал медицинской химии . 63 (10): 5074–5088. doi : 10.1021/acs.jmedchem.9b02001. PMID  32027502. S2CID  211044898.
  17. ^ Xu D, Pavlidis P, Thamadilok S, Redwood E, Fox S, Blekhman R и др. (август 2016 г.). "Недавняя эволюция слюнного муцина MUC7". Scientific Reports . 6 (1): 31791. Bibcode :2016NatSR...631791X. doi :10.1038/srep31791. PMC 4997351 . PMID  27558399. 
  18. ^ ab Frenkel ES, Ribbeck K (январь 2015 г.). «Слюнные муцины защищают поверхности от колонизации кариесогенными бактериями». Applied and Environmental Microbiology . 81 (1): 332–338. Bibcode :2015ApEnM..81..332F. doi :10.1128/aem.02573-14. PMC 4272720 . PMID  25344244. 
  19. ^ Kavanaugh NL, Zhang AQ, Nobile CJ, Johnson AD, Ribbeck K (ноябрь 2014 г.). Berman J (ред.). «Муцины подавляют признаки вирулентности Candida albicans». mBio . 5 (6): e01911. doi :10.1128/mBio.01911-14. PMC 4235211 . PMID  25389175. 
  20. ^ ab Frenkel ES, Ribbeck K (январь 2015 г.). «Слюнные муцины в защите хозяина и профилактике заболеваний». Журнал микробиологии полости рта . 7 (1): 29759. doi :10.3402/jom.v7.29759. PMC 4689954. PMID  26701274 . 
  21. ^ Li Y, Martin LD, Spizz G, Adler KB (ноябрь 2001 г.). «Белок MARCKS — ключевая молекула, регулирующая секрецию муцина эпителиальными клетками дыхательных путей человека in vitro». Журнал биологической химии . 276 (44): 40982–40990. doi : 10.1074/jbc.M105614200 . PMID  11533058.
  22. ^ Rogers DF (сентябрь 2007 г.). «Физиология секреции слизи дыхательных путей и патофизиология гиперсекреции». Respiratory Care . 52 (9): 1134–46, обсуждение 1146–9. PMID  17716382.
  23. ^ Перес-Вилар Дж (февраль 2007 г.). «Организация внутрипросветных гранул муцина». Американский журнал респираторной клеточной и молекулярной биологии . 36 (2): 183–190. doi : 10.1165 /rcmb.2006-0291TR. PMC 2176109. PMID  16960124. 
  24. ^ Morrison CB, Markovetz MR, Ehre C (ноябрь 2019 г.). «Слизь, муцины и кистозный фиброз». Детская пульмонология . 54 (Приложение 3): S84–S96. doi : 10.1002/ppul.24530 . PMC 6853602. PMID  31715083 . 
  25. ^ Singh AP, Moniaux N, Chauhan SC, Meza JL, Batra SK (январь 2004 г.). «Подавление экспрессии MUC4 подавляет рост и метастазирование клеток опухоли поджелудочной железы». Cancer Research . 64 (2): 622–630. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-03-2636 . PMID  14744777.
  26. ^ Singh AP, Chauhan SC, Bafna S, Johansson SL, Smith LM, Moniaux N и др. (март 2006 г.). «Аберрантная экспрессия трансмембранных муцинов MUC1 и MUC4 в карциномах простаты человека». The Prostate . 66 (4): 421–429. doi :10.1002/pros.20372. PMID  16302265. S2CID  21904013.
  27. ^ Singh AP, Chaturvedi P, Batra SK (январь 2007 г.). «Новые роли MUC4 при раке: новая цель для диагностики и терапии». Cancer Research . 67 (2): 433–436. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-06-3114 . PMID  17234748.
  28. ^ Ханберг, Аллен «Медицинский хирургический уход: клиническое управление для достижения положительных результатов» Black and Hawk (ред.). ElSevier 2009.
  29. ^ Syed ZA, Härd T, Uv A, van Dijk-Härd IF (август 2008 г.). "Потенциальная роль муцинов Drosophila в развитии и физиологии". PLOS ONE . 3 (8): e3041. Bibcode : 2008PLoSO...3.3041S. doi : 10.1371/journal.pone.0003041 . PMC 2515642. PMID  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. 
  31. ^ Маккой, К.; Класс, М.М.; Райклс, В.; Вагонер, Г.; Кросс, Д.; Траутц, А.; Краковски, А.С. (2024). «Дети в наши дни: влияние социальных сетей на поведение подростков». Журнал клинической эстетики и дерматологии . 17 (5): 40–42. PMC 11107899. PMID  38779370 . 
  32. ^ Сингх, Нупур; Браун, Анджела Н.; Голд, Майкл Х. (2024). «Экстракт улитки для кожи: обзор использования, прогнозов и ограничений». Журнал косметической дерматологии . 23 (4): 1113–1121. doi : 10.1111/jocd.16269 . PMID  38429932.
  33. ^ Аманда Малл (17 июня 2024 г.). «Интернет-шопинг стал гигантской машиной по производству поддельных продуктов». Businessweek . Получено 28 июня 2024 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки