RECOMBINATION DNA: PROTOCADHERINS РЕКОМБИНАЦИЯ: ПРОТОКАДХЕРИНЫ

В иммунной системе процесс рекомбинации генерирует огромное разнообразие рецепторов, необходимых для защиты от различных антигенов. Так, локус тяжелой цепи иммуноглобулина содержит сегменты - V('variable'), D('diversity') и J('joining') - которые соединяются вместе с помощью специфической 'V(D)J recombination' реакции. V(D)J рекомбинация нуждается в цис элементах, известных как 'recognition signal sequences' и в специфических рекомбиназных белках Rag1 и Rag2. Соматическая перестройка ДНК, хорошо известная в иммунной системе, по-видимому м. оперировать и в нервной системе. Все больше накапливается доказательств того, что самые существенные нейрогенетические процессы могут быть связаны с перестройками ДНК. Мутантные по генам перестройки ДНК мыши, дефицитные по ДНК лигазе или ее партнеру по димеризации XRCC4, обнаруживают серьезное усиление гибели очень молодых нейронов и нейробластов. Эти результаты пробудили интерес к роли somatic DNA rearrangement в развитии нервной системы. Предполагается, что такая же система сайт-специфической ДНК рекомбинации имеет место и в случае протокадхеринов.	Протокадхерины и родственные кадхеринам нейрональные рецепторы Протокадхерины молекулы клеточной адгезии, использующие кальций-зависимые гомофильные взаимодействия. Они ориентированы в мембране своими N-концами к внешней стороне клеток. N-терминальный сигнальный пептид сопровождается характерной группировкой из 5 тандемных повторов "ectodomains", одиночной трансмембранной областью и внутриклеточной С-концевой областью, которая взаимодействует с цитоскелетом. По С-концу протокадхенины отличаются от кадхеринов. Отдельную подгруппу, родственную протокадхеринам, составляют родственные кадхеринам нейрональные рецепторы. Все они имеют 6 "эктодоменов" - первый из которых имеет необычный RGD (putative integrin-binding) мотив - и отличающуюся цитоплазматическую область, которая содержит характерный богатый лизином сегмент. Эти рецепторы подобно кадхеринам обнаруживают дифференциальную экспрессию в субпопуляциях синапсов. Ген Cnr, кодирующий cadherin-related нейрональный рецептор клонирован, благодаря своей способности связывать тирозин киназу Fyn. 5' Cnr кДНК зонд гибридизируется примерно с 20 различными генами, тогда как 3' Cnr кДНК зонд обнаруживается только в 3-х генах. Следовательно, 5' и 3' области имеют разное геномное происхождение. Множественные Cnr гены располагаются, по-видимому, в одной и той же хромосомной области, очевидно тандемо. У человека идентифицировано около 52 генов протокадхеринов, занимающих в геноме почти 700 т.п.н. Внутри этого локуса, который картирован в хромосоме 5q31, картированы три подсемейства 'protocadherin human' (Pcdh) генов - α , β и γ. В 5', верхней, части каждой группы находятся множественные, гомологичные "вариабельные" генные сегменты, расположенные тандемно. За последним из них следуют три небольших экзона, кодирующие одиночную константную область, цитоплдазматическую часть белка. Константные области, кодируемые Pcdhα и Pcdhγ, отличаются своими последовательностями. Каждый вариабельный генный сегмент кодирует внеклеточный и трансмембранный домены. На уровне РНК сплайсинага или рекомбинации ДНК кодирующие последовательности для вариабельного сегмента соединяются с последовательностями для константной области, так что финальная мРНК кодирует полный протокадхерин. Сходные с кадхеринами рецепторы, как уже указывалось, связывают Fyn, который в иммунной системе взаимодействует с продуктами генов, подвергающихся перестройке ДНК - T-клеточными рецепторами. Другим косвенным подтверждением ДНК перестроек в ЦНС является обнаружение Rag1, участвующего в V(D)J рекомбинации. В третих, геномная организация протокадхеринов с тандемным расположением интактных вариабельных экзонов скорее, чем множественных генных сегментов, которые необходимы для создания полных экзонов указывают, что любой тип перестройки ДНК в нейронах будет отличным от рекомбинации V(D)J.

Протокадхерины молекулы клеточной адгезии, использующие кальций-зависимые гомофильные взаимодействия. Они ориентированы в мембране своими N-концами к внешней стороне клеток. N-терминальный сигнальный пептид сопровождается характерной группировкой из 5 тандемных повторов "ectodomains", одиночной трансмембранной областью и внутриклеточной С-концевой областью, которая взаимодействует с цитоскелетом. По С-концу протокадхенины отличаются от кадхеринов.

Отдельную подгруппу, родственную протокадхеринам, составляют родственные кадхеринам нейрональные рецепторы. Все они имеют 6 "эктодоменов" - первый из которых имеет необычный RGD (putative integrin-binding) мотив - и отличающуюся цитоплазматическую область, которая содержит характерный богатый лизином сегмент. Эти рецепторы подобно кадхеринам обнаруживают дифференциальную экспрессию в субпопуляциях синапсов.

Ген Cnr, кодирующий cadherin-related нейрональный рецептор клонирован, благодаря своей способности связывать тирозин киназу Fyn. 5' Cnr кДНК зонд гибридизируется примерно с 20 различными генами, тогда как 3' Cnr кДНК зонд обнаруживается только в 3-х генах. Следовательно, 5' и 3' области имеют разное геномное происхождение. Множественные Cnr гены располагаются, по-видимому, в одной и той же хромосомной области, очевидно тандемо.

У человека идентифицировано около 52 генов протокадхеринов, занимающих в геноме почти 700 т.п.н. Внутри этого локуса, который картирован в хромосоме 5q31, картированы три подсемейства 'protocadherin human' (Pcdh) генов - α , β и γ.

В 5', верхней, части каждой группы находятся множественные, гомологичные "вариабельные" генные сегменты, расположенные тандемно. За последним из них следуют три небольших экзона, кодирующие одиночную константную область, цитоплдазматическую часть белка. Константные области, кодируемые Pcdhα и Pcdhγ, отличаются своими последовательностями. Каждый вариабельный генный сегмент кодирует внеклеточный и трансмембранный домены. На уровне РНК сплайсинага или рекомбинации ДНК кодирующие последовательности для вариабельного сегмента соединяются с последовательностями для константной области, так что финальная мРНК кодирует полный протокадхерин.

Сходные с кадхеринами рецепторы, как уже указывалось, связывают Fyn, который в иммунной системе взаимодействует с продуктами генов, подвергающихся перестройке ДНК - T-клеточными рецепторами. Другим косвенным подтверждением ДНК перестроек в ЦНС является обнаружение Rag1, участвующего в V(D)J рекомбинации. В третих, геномная организация протокадхеринов с тандемным расположением интактных вариабельных экзонов скорее, чем множественных генных сегментов, которые необходимы для создания полных экзонов указывают, что любой тип перестройки ДНК в нейронах будет отличным от рекомбинации V(D)J.

Протокадхерины и родственные кадхеринам нейрональные рецепторы