PAX3 - PAX3
PAX3 (pariksi laatikko geeni 3) geeni koodaa jäsen pariksi laatikko tai PAX perheen transkriptiotekijöiden . PAX-perheeseen kuuluu yhdeksän ihmisen (PAX1-PAX9) ja yhdeksän hiiren (Pax1-Pax9) jäsentä, jotka on järjestetty neljään alaperheeseen. Ihmisen PAX3 ja hiiren Pax3 ovat läsnä alaperheessä yhdessä erittäin homologisten ihmisen PAX7- ja hiiren Pax7 -geenien kanssa. Ihmisen PAX3 -geeni sijaitsee kromosomialueella 2q36.1 ja sisältää 10 eksonia 100 kb: n alueella.
Transkription silmukointi
Vaihtoehtoisen silmukoinnin ja käsittely tuottaa useita PAX3 isomuotoja , jotka on havaittu mRNA-tasolla. PAX3e on pisin isoformi ja koostuu 10 eksonista, jotka koodaavat 505 aminohappoproteiinia. Muissa nisäkäslajeissa, mukaan lukien hiiri, pisimmät mRNA: t vastaavat ihmisen PAX3c- ja PAX3d -isomuotoja, jotka koostuvat PAX3 -geenin ensimmäisistä 8 tai 9 eksonista. Lyhyempiä PAX3 -isomuotoja ovat mRNA: t, jotka ohittavat eksonin 8 (PAX3g ja PAX3h), ja mRNA: t, jotka sisältävät 4 tai 5 eksonia (PAX3a ja PAX3b). Rajoitetuissa tutkimuksissa, joissa verrattiin isoformin ilmentymistä, PAX3d ilmentyy korkeimmilla tasoilla. Toiminnalliselta kannalta PAX3c, PAX3d ja PAX3h stimuloivat aktiviteetteja, kuten solujen kasvua, kun taas PAX3e ja PAX3g estävät näitä aktiivisuuksia ja PAX3a ja PAX3b eivät osoita mitään aktiivisuutta tai estävät näitä päätepisteitä.
Yleinen vaihtoehtoinen silmukointi, joka vaikuttaa PAX3 -mRNA: han, sisältää sekvenssin CAG eksonin 3 5' -päässä. Tämä silmukointi joko sisältää tai sulkee pois nämä kolme emästä, mikä johtaa glutamiinitähteen esiintymiseen tai puuttumiseen pariliitoksen laatikossa. Rajoitetut sekvensointitutkimukset täyspitkistä ihmisen cDNA: ista tunnistivat tämän silmukointitapahtuman PAX3d-isoformin muunnokseksi, ja tätä silmukoitua isoformia on nimetty erikseen PAX3i-isoformiksi. PAX3: n Q+ ja Q-isoformit ilmentyvät yleensä soluissa. Toiminnallisella tasolla Q+ -isoformi osoittaa samanlaista tai vähemmän DNA-sitoutumista ja transkription aktivoitumista kuin Q-isoformi.
Proteiinin rakenne ja toiminta
PAX3 koodaa transkriptiotekijää, jossa on N-terminaalinen DNA: ta sitova domeeni, joka koostuu eksonien 2, 3 ja 4 koodaamasta pariliitoksesta (PD) ja eksapeptidistä ja eksonien 5 ja 6 koodaamasta oktapeptidistä ja täydellisestä homeodomeenista (HD). PAX3-proteiinilla on C-terminaalinen transkriptionaalinen aktivointidomeeni, jota koodaavat eksonit 7 ja 8. Hyvin konservoitunut PD koostuu 128 aminohappoalueesta, joka sitoutuu TCACGC/G-motiiviin liittyviin DNA-sekvensseihin. HD -motiivi koostuu yleensä 60 aminohaposta ja sitoutuu sekvensseihin, jotka sisältävät TAAT -ydinmotiivin. Näiden kahden DNA: ta sitovan domeenin yhdistelmä mahdollistaa PAX3 -proteiinin tunnistaa pidemmät sekvenssit, jotka sisältävät PD- ja HD -sitoutumiskohtia. PAX3: n C-päässä on proliini-, seriini- ja treoniini (PST) -rikas alue, joka mittaa 78 aminohappoa ja joka stimuloi transkription aktiivisuutta. HD- ja N-terminaalialueella (mukaan lukien PD: n ensimmäinen puoli) on myös transkription repressiodomeeneja, jotka tukahduttavat C-terminaalisen transkription aktivointidomeenin.
PAX3 toimii useimpien kohdegeenien transkription aktivaattorina, mutta voi myös tukahduttaa kohdegeenien pienemmän osajoukon. Nämä ekspressiomuutokset suoritetaan sitomalla PAX3 tiettyihin tunnistamispaikkoihin, jotka sijaitsevat eri genomisissa paikoissa. Jotkut sitoutumiskohdat sijaitsevat kohdegeeneissä tai niiden lähellä, kuten 5' -promoottori, ensimmäinen introni ja 3' -kääntämätön alue. Merkittävä määrä PAX3 -sitoutumiskohtia sijaitsee suuremmilla etäisyyksillä kohdegeeneistä ylä- ja alavirtaan. PAX3 -kohdegeenien joukossa on yksi ryhmä, joka liittyy lihasten kehitykseen, ja toinen ryhmä, joka liittyy hermo- ja melanosyyttikehitykseen. Näiden kohdegeenien koodaamat proteiinit säätelevät erilaisia toiminnallisia toimintoja näissä linjoissa, mukaan lukien erilaistuminen, lisääntyminen, migraatio, adheesio ja apoptoosi.
PAX3 on vuorovaikutuksessa muiden ydinproteiinien kanssa, jotka moduloivat PAX3 -transkription aktiivisuutta. PAX3: n dimerointi toisella PAX3- tai PAX7 -molekyylillä mahdollistaa sitoutumisen palindromiseen HD -sitoutumiskohtaan (TAATCAATTA). PAX3: n vuorovaikutus muiden transkriptiotekijöiden (kuten SOX10) tai kromatiinitekijöiden (kuten PAX3/7BP) kanssa mahdollistaa PAX3 -kohdegeenien synergistisen aktivoinnin. Sitä vastoin PAX3: n sitoutuminen yhteisreprestoreihin, kuten kalmyriiniin, estää PAX3-kohdegeenien aktivaatiota. Nämä yhteisrepressorit voivat toimia muuttamalla kohdegeenien kromatiinirakennetta, estämällä sen DNA-sitoutumiskohdan PAX3-tunnistuksen tai muuttamalla suoraan PAX3-transkription aktiivisuutta.
Lopuksi PAX3-proteiinin ilmentymistä ja toimintaa voidaan moduloida translaation jälkeisillä muutoksilla. PAX3 voidaan fosforyloida seriineissä 201, 205 ja 209 kinaaseilla, kuten GSK3b, mikä joissakin olosuhteissa lisää PAX3 -proteiinin vakautta. Lisäksi PAX3: lle voidaan suorittaa ubikitinaatio ja asetylointi lysiinissä 437 ja 475, mikä säätelee proteiinin vakautta ja toimintaa.
Taulukko 1. Edustavat PAX3 -transkription kohdegeenit.
| Proteiiniluokka | Nimi | Fenotyyppinen toiminta |
| Solun adheesiomolekyyli | NRCAM | Solunsisäinen tarttuvuus |
| Kemokiinireseptori | CXCR4 | Motiliteetti |
| Reseptorityrosiinikinaasi | FGFR4 | Leviäminen, eriyttäminen, muuttoliike |
| TAVANNUT | Leviäminen, muuttoliike, selviytyminen | |
| RET | Leviäminen, muuttoliike, eriytyminen | |
| Transkriptiotekijä | MITF | Erilaistuminen, lisääntyminen, selviytyminen |
| MYF5 | Erilaistuminen | |
| MYOD 1 | Erilaistuminen |
Ilmaisu kehityksen aikana
Kehityksen aikana yksi tärkeimmistä Pax3: a ilmentävistä linjoista on luustolihaksen suku. Pax3: n ilmentyminen nähdään ensin esisomitisessa paraksiaalisessa mesodermissa, ja lopulta se rajoittuu dermomyotomiin , joka muodostuu somiittien selkäalueesta. Luustolihaksen muodostamiseksi kehon keskiosissa PAX3: ta ilmentävät solut irrotetaan dermomyotomista ja sitten Pax3: n ekspressio kytketään pois päältä, kun Myf5- ja MyoD1-ilmentyminen aktivoidaan. Muiden luustolihasten muodostamiseksi Pax3-ilmentävät solut irtoavat dermomyotomista ja siirtyvät kaukaisempiin paikkoihin, kuten raajoihin ja palleaseen. Osa näistä Pax3: a ilmentävistä dermomyotomista johdetuista soluista toimii myös jatkuvana esiasteena luustolihasten kasvulle sikiön kehityksen aikana. Myöhemmissä kehitysvaiheissa Pax3: ta ja/tai Pax7: tä ekspressoivat myogeeniset esiasteet muodostavat luurankolihakseen satelliittisoluja, jotka edistävät synnytyksen jälkeistä lihasten kasvua ja lihasten uudistumista. Nämä aikuisten satelliittisolut pysyvät lepotilassa, kunnes vahinko tapahtuu, ja sitten niitä stimuloidaan loukkaantuneen lihaksen jakamiseen ja uudistamiseen.
Pax3 osallistuu myös hermoston kehittämiseen. Pax3: n ilmentyminen havaitaan ensin hermouran dorsaalisella alueella, ja kun tämä hermoura syvenee hermoputken muodostamiseksi, Pax3 ilmaistaan hermoputken selkäosassa. Kun hermoputki suurenee, Pax3: n ilmentyminen lokalisoituu proliferatiivisiin soluihin sisemmän kammion vyöhykkeellä ja sitten tämä ekspressio kytkeytyy pois päältä, kun nämä solut siirtyvät pinnallisemmille alueille. Pax3 ilmentyy koko hermoputken pituudelta ja suurelta osin kehittyvistä aivoista, ja tämä ilmaisu kytketään myöhemmin pois päältä myöhemmissä kehitysvaiheissa rostraalisesta kaudaaliseen suuntaan.
Varhaisen kehityksen aikana Pax3: n ilmentyminen tapahtuu myös hermolevyn sivu- ja takareunoilla, joka on alue, josta hermopuoli syntyy. Pax3: ta ilmentävät myöhemmin erilaiset solutyypit ja rakenteet, jotka johtuvat hermoston harjasta, kuten melanoblastit, Schwannin solujen esiasteet ja selkäjuuren ganglionit. Lisäksi Pax3-ilmentävät solut, jotka ovat peräisin hermopäästä, edistävät muiden rakenteiden, kuten sisäkorvan, alaleuan ja yläleuan muodostumista.
Sukusolujen mutaatiot sairaudessa
Pax3 -geenin ituradan mutaatiot aiheuttavat pilkkujen fenotyypin hiirillä. Molekyylitasolla tämä fenotyyppi johtuu pistemutaatioista tai deleetioista, jotka muuttavat tai poistavat Pax3 -transkription. Heterotsygoottisessa tilassa täpläfenotyypille on tunnusomaista valkoiset laikut vatsassa, hännässä ja jaloissa. Nämä valkoiset täplät johtuvat pigmentinmuodostavien melanosyyttien paikallisista puutteista, jotka johtuvat hermosolujen soluvirheistä. Homotsygoottisessa tilassa nämä Pax3-mutaatiot aiheuttavat alkion tappavuuden, mikä liittyy huomattaviin hermoputken sulkemisvirheisiin ja hermoharjasta peräisin olevien rakenteiden, kuten melanosyyttien, selkäjuuren ja suoliston ganglionien, poikkeavuuksiin. Sydämen epämuodostumat johtuvat myös sydämen hermosolujen menetyksestä, jotka normaalisti edistävät sydämen ulosvirtauskanavaa ja sydämen innervatiota. Lopuksi raajojen lihakset eivät kehity homotsygooteissa ja aksiaaliset lihakset osoittavat erilaisia poikkeavuuksia. Nämä myogeeniset vaikutukset johtuvat myogeenisten prekursorien solukuoleman lisääntymisestä dermomyotomissa ja vähentyneestä siirtymisestä dermomyotomista.
PAX3 -geenin ituradan mutaatioita esiintyy Waardenburgin oireyhtymässä , joka koostuu neljästä autosomaalisesta hallitsevasta geneettisestä häiriöstä (WS1, WS2, WS3 ja WS4). Neljästä alatyypistä WS1 ja WS3 johtuvat yleensä PAX3 -mutaatioista. Kaikille neljälle alatyypille on ominaista kuulon heikkeneminen, silmäpoikkeamat ja pigmenttihäiriöt. Lisäksi WS1 liittyy usein keskivälimuutokseen, jota kutsutaan dystopia canthorumiksi, kun taas WS3 (Klein-Waardenburgin oireyhtymä) erottuu usein yläraajoihin vaikuttavista tuki- ja liikuntaelinten häiriöistä. Useimmat WS1 -tapaukset johtuvat heterotsygoottisista PAX3 -mutaatioista, kun taas WS3 johtuu joko PAX3: n ja vierekkäisten geenien osittaisesta tai täydellisestä deleetiosta tai pienemmistä PAX3 -mutaatioista heterotsygoottisessa tai homotsygoottisessa tilassa. Nämä PAX3 -mutaatiot WS1: ssä ja WS3: ssa sisältävät missense-, hölynpöly- ja silmukointimutaatioita; pienet lisäykset; ja pieniä tai törkeitä poistoja. Vaikka nämä muutokset eivät yleensä ole toistuvia, mutaatiot esiintyvät yleensä eksoneissa 2-6, ja eksonin 2 mutaatiot ovat yleisimpiä. Koska nämä eksonit koodaavat pariliitoksen ja homeodomeenin, nämä mutaatiot vaikuttavat usein DNA: n sitoutumistoimintoon.
Mutaatiot ihmisen syövässä
Alveolaarinen rabdomyosarkooma (ARMS) on aggressiivinen pehmytkudossarkooma, jota esiintyy lapsilla ja jolle on yleensä tunnusomaista toistuva t (2; 13) (q35; q14) kromosomin translokaatio. Tämä 2; 13-translokaatio katkaisee ja yhdistää PAX3- ja FOXO1- geenien osia muodostaakseen PAX3-FOXO1-fuusiogeenin, joka ilmentää PAX3-FOXO1-fuusiotranskriptiota, joka koodaa PAX3-FOXO1-fuusioproteiinia. PAX3 ja FOXO1 koodaavat transkriptiotekijöitä, ja translokaatio johtaa fuusiotranskriptiotekijään, joka sisältää N-pään PAX3-DNA: ta sitovan domeenin ja C-terminaalisen FOXO1-transaktivaatiotunnuksen. Pienempi ARMS -tapausten osajoukko liittyy harvinaisempiin PAX7 -fuusioihin FOXO1: een tai harvinaisiin PAX3 -fuusioihin muihin transkriptiotekijöihin, kuten NCOA1. Verrattuna villityypin PAX3-proteiiniin, PAX3-FOXO1-fuusioproteiini aktivoi tehokkaammin PAX3-kohdegeenit. ARMS-soluissa PAX3-FOXO1 toimii yleensä transkription aktivaattorina ja lisää liikaa alavirran kohdegeenien ilmentymistä. Lisäksi PAX3-FOXO1 sitoutuu yhdessä MYOD1: n, MYOG: n ja MYCN: n sekä kromatiinin rakenneproteiinien, kuten CHD4: n ja BRD4: n kanssa, edistääkseen superparantajien muodostumista näiden kohdegeenien osajoukon läheisyydessä. Nämä säätelemättömät kohdegeenit edistävät tuumorigeneesiä muuttamalla signalointireittejä, jotka vaikuttavat lisääntymiseen, solukuolemaan, myogeeniseen erilaistumiseen ja muuttoliikkeeseen.
PAX3- ja MAML3-geenien yhdistävä t (2; 4) (q35; q31.1) kromosomaalinen translokaatio tapahtuu bifenotyyppisessä sinonasaalisarkoomassa (BSNS), joka on matala-asteinen aikuisen pahanlaatuisuus, joka liittyy sekä myogeeniseen että hermoston erilaistumiseen. MAML3 koodaa Notch -signalointiin liittyvää transkription koaktivaattoria. PAX3-MAML3-fuusio rinnakkain N-terminaalisen PAX3-DNA: n sitomisdomeenin C-terminaalisen MAML3-transaktivaatiotunnuksen kanssa luo toisen tehokkaan kohdegeenien aktivaattorin, jolla on PAX3-sitoutumiskohdat. Huomattakoon, että PAX3 järjestetään uudelleen ilman MAML3: n osallistumista pienempään BSNS-tapausten osajoukkoon, ja jotkut näistä varianttitapauksista sisältävät PAX3-NCOA1- tai PAX3-FOXO1-fuusion. Vaikka PAX3-FOXO1- ja PAX3-NCOA1-fuusioita voidaan muodostaa sekä ARMS: ssä että BSNS: ssä, aktivoitujen alavirran kohdegeenien rakenteessa on eroja, mikä viittaa siihen, että soluympäristöllä on tärkeä rooli näiden fuusiotranskriptiotekijöiden tuotoksen moduloinnissa.
Pax3-sukuisia fuusioperaattoreita sisältävien kasvainten lisäksi on useita muita tuumoriluokkia, jotka ilmentävät villityypin PAX3-geeniä. PAX3-ilmentymisen läsnäolo joissakin kasvaimissa voidaan selittää niiden johdolla kehityslinjoista, jotka normaalisti ilmentävät villityypin PAX3: a. Esimerkiksi PAX3 ilmentyy syövissä, jotka liittyvät hermoputkesta johdettuihin linjoihin (esim. Glioblastooma), hermopiiristä peräisin oleviin linjoihin (esim. Melanooma) ja myogeenisiin linjoihin (esim. Alkion rabdomyosarkooma). Kuitenkin PAX3 ilmentyy myös muissa syöpätyypeissä ilman selkeää yhteyttä PAX3: a ilmentäviin kehityslinjoihin, kuten rintasyöpä ja osteosarkooma. Näissä villityypin PAX3-ilmentävissä syövissä PAX3-toiminto vaikuttaa lisääntymisen, apoptoosin, erilaistumisen ja liikkuvuuden hallintaan. Siksi villityypin PAX3: lla on säätelevä rooli tuumorigeneesissä ja kasvaimen etenemisessä, mikä voi liittyä sen rooliin normaalissa kehityksessä.
Huomautuksia
Viitteet
Lue lisää
- Wachtel M, Schäfer BW (2017). "PAX3-FOXO1: Lähennä" ei-ohjattavaa "kohdetta . arvostelu. Syöpäbiologian seminaarit . 50 : 115–123. doi : 10.1016/j.semcancer.2017.11.006 . PMID 29146205 .
- Kubo T, Shimose S, Fujimori J, Furuta T, Ochi M (2015). "PAX3/7-FOXO1-fuusiotilan ennustearvo alveolaarisessa rabdomyosarkoomassa: järjestelmällinen tarkastelu ja meta-analyysi". arvostelu. Kriittiset arvostelut onkologiassa/hematologiassa . 96 (1): 46–53. doi : 10.1016/j.critrevonc.2015.04.012 . PMID 26008753 .
- Buckingham M, Relaix F (2015). "PAX3 ja PAX7 myogeneesin ylävirtaan säätelevinä aineina". arvostelu. Seminaarit solu- ja kehitysbiologiassa . 44 : 115–25. doi : 10.1016/j.semcdb.2015.09.017 . PMID 26424495 .
- Eccles MR, He S, Ahn A, Slobbe LJ, Jeffs AR, Yoon HS, Baguley BC (2013). "MITF ja PAX3 pelaavat eri rooleja melanoomasolujen migraatiossa; Yleiskatsaus" geneettisen kytkimen "teoriaan, joka sisältää MITF: n ja PAX3: n melanooman proliferatiivisissa ja invasiivisissa fenotyypeissä" . arvostelu. Rajat onkologiassa . 3 : 229. doi : 10.3389/fonc.2013.00229 . PMC 3769631 . PMID 24062982 .
- Olanich ME, Barr FG (2013). "Kutsu ARMSiin: kohdistaminen PAX3-FOXO1-geeniin alveolaarisessa rabdomyosarkoomassa" . arvostelu. Asiantuntijan mielipide terapeuttisista tavoitteista . 17 (5): 607–23. doi : 10.1517/14728222.2013.772136 . PMC 6699745 . PMID 23432728 .
- Medic S, Ziman M (2009). "PAX3 koko spektrissä: melanoblastista melanoomaan". arvostelu. Kriittiset arvostelut biokemiassa ja molekyylibiologiassa . 44 (2–3): 85–97. doi : 10.1080/10409230902755056 . PMID 19401874 . S2CID 20634846 .
- Kubic JD, Young KP, Plummer RS, Ludvik AE, Lang D (2008). "Pigmentaation PAX-tavat: Pax3: n rooli melanogeneesissä, melanosyyttien kantasolujen ylläpidossa ja sairauksissa" . arvostelu. Pigmenttisolujen ja melanooman tutkimus . 21 (6): 627–45. doi : 10.1111/j.1755-148X.2008.00514.x . PMC 2979299 . PMID 18983540 .
Ulkoiset linkit
- PAX3 + proteiini + ihmisen on Yhdysvaltain National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Yleiskatsaus kaikista UniProtin ATE : ssä saatavilla olevista rakenteellisista tiedoista : P23760 ( paripakkausproteiini Pax-3) PDBe-KB: ssä .