Биохимические и генетические эксперименты подтвердили, что белки BH3-only функционируют как триггеры клеточной гибели (Huang and Strasser, 2000). Напр., потеря EGL-1 или Bim ведет к избытку клеток во время развития и их устойчивости к сигалами от большинства повреждений. Чтобы предупредить несоответствующую клеточную гибель белки BH3-only содержатся в контрольных пунктах с помощью ряда механизмов вплоть до клеточных инсультов, снимающих тормоза (Puthalakath and Strasser, 2002). В hermaphrodite-специфических нейронах
транскрипция EGL-1 репрессируется с помощью TRA-1A вплоть до того, пока не будут удалены онтогенетические сигналы (Conradt and Horvitz, 1999). Транскрипционный контроль белков BH3-only млекопитающих также был описан для Hrk/DP5, Bim, Noxa и Puma. Два последних белка м.б. ключевыми медиаторами клеточной гибели, индуцируемой с помощью белка супрессии опухолей p53 в ответ на повреждения ДНК (Nakano and Vousden, 2001). Пост-транскрипционный контроль с помощью секвестрации или модификации белков, также был описан. Bim и Bmf секвестрируются в цитоскелетные структуры, а стрессовые сигналы запускают их высвобождение, обычно за счёт индукции их фосфорилирования (Lei and Davis, 2003). Напротив, факторы выживания инактивируют Bad в здоровых клетках с помощью фосфорилирования, которое способствует их связыванию с 14-3-3 scaffold белками. Полной длины Bid, по-видимому, обладает слабой актитвностью, но расщепленный каспаднами он даёт активный С-терминальный фрагмент (tBid), который является мощным киллером, если нацелен на митохондрии за счёт myristoylation его N-конца.
Разные BH3-only белки млекопитающих оказываются связаны с отдельными (но перекрывающимися) путями стрессовой передачи сигналов. Когда повреждающие сигналы устраняют нормальный контроль, то он накладывается на них, они высвобождаются, чтобы связать и инактивировать pro-survival Bcl-2 белки. Подобное клеточное переключение м. частично регулироваться с помощью локализации этих белков, т.к. BH3-only белки находят pro-survival Bcl-2 белки, расположенные только на цитоплазматической поверхности ядерной оболочки, эндоплазматического ретикулёма и наружной митохондриальной мембрны. Наибольшее внимание было сфокусировано на роли Bcl-2 белков на митоходнриях, nrr/ когда наружная митохондриальная мембрана прорывается, то pro-apoptogenic факторы, такие как cytochrome
c, Smac/Diablo и HtrA2/Omi высвобождаеются в митохондральное межмембранное пространство (Martinou and Green, 2001). Cytochrome
c запускает образование голоэнзима ('apoptosome') вместе с Apaf-1, единственным гомологом CED-4 у млекопитающих, и инициаторной каспазой, caspase-9, чтобы активировать нижестоящие каспазы (Zou et al., 1997). Однако pro-survival Bcl-2 белки млекопитающих не действуют, чтобы непосредственно секвестрировать Apaf-1, в отличие от
C. elegans, у которых CED-9 секвестрирует CED-4 (Moriishi et al., 1999). Далее, cytochrome
c/Apaf-1/Caspase-9 путь, активируемый с помощю стрессовых сигналов, по-видимому, не является единствнным маршрутом активации каспаз в большинстве типов клеток (Marsden et al., 2002). Т.о., Bcl-2 м. контролировать ступень(и) выше, и в дополнение к, высвобождения митохондриального cytochrome
c (Cory and Adams, 2002).
Multi-domain Bax-like proteins
Мультидоменовое Bax-подобное подсемейство м.б. ответсвенно за повреждения наружной митохондриальной мембраны, позволяющих высвобождать факторы, такие как cytochrome
c, хотя в отношении, как это происходит, существуют противоречивые мнения (Kuwana et al., 2002; Roucou et al., 2002). Bax и Bak являются функционально перекрывающимися, т.к. потеря одного любого из них вызывает слабые аномалии, но их комбинированная потеря вызывает заметное накопление redundant ткани (Lindsten et al., 2000). Интересно, что убийство с помощью BH3-only белков также отменяется (Cheng et al., 2001>; Zong et al., 2001), но неясно, м. ли BH3-only белки действовать непосредственно на Bax/Bak, чтобы активировать их. Такая модель кажется привлекательной, т.к. Bax также несёт гидрофобную борозду, которая м.б. реальной мишенью для связывания и последующего убийства с помощью белков BH3-only. Связывание BH3м. способствовать мембранной транслокации цитозольного Bax, его конформационным изменениям и агрегации, событиям, ассоциированным с активацией Bax. Неожиданно мало данных о супрессорах, управляющих связыванием белков BH3-only с Bax/Bak (Wang et al., 1996; Wei et al., 2000) или с их присутствием в Bax/Bak-содержащих комплексах (Antonsson et al., 2001; Nechushtan et al., 2001). Альтернативная возможность заключается в том, что pro-survival Bcl-2-подобные белки контролируют активацию Bax/Bak непосредственно или косвенно: BH3 связывание устраняет эту активность, тем самым становится возможной активация Bax/Bak.
Sticky tails on the road to a sticky end
Как м. BH3-связывание устранять активность pro-survival Bcl-2? Помимо законсервированной гидрофобной борозды, образуемой BH1-BH3 на pro-survival Bcl-2, нацеленными на связывание BH3, большинство pro-survival молекул имеет также С-терминальную гидрофобную область. Хотя эта область м. функционировать как трансмембранный домен, делая возможной мембранную вставку, трехмерная структура pro-survival Bcl-w показала, что гидрофобный хвост обычноне экспозирован, а занимает гидрофобную борозду, обнаруживаемую с помощью BH3-only лигандов (Denisov et al., 2003; Hinds et al., 2003). BH3 связывание д. смещать хвост, разрешая более тесное мембранное взаимодействие и эта ступень инактивирует pro-survival молекулу (Wilson-Annan et al., 2003). Сходный механизм предположен для активации Bax т.к. его С-конец, который необходим для биологической активности, обычно не экспозируется (Suzuki et al., 2000). Прямой триггер для высвобождения хвоста Bax и его мембранной транслокации неизвестен (Guo et al., 2003). Необходимо выяснить, как белки BH3-only инактивируют Bcl-2 и как это ведет к активации Bax/Bak, это м.б. ключём к пониманию функции этих белков.
Perspectives
Ever since the cloning of Bcl-2 and the discovery of its biological function (Vaux et al., 1988), the Bcl-2 family of proteins have been shown to be key regulators of apoptosis and tremendous advances have occurred in understanding the underlying molecular mechanisms of cell death control. However, many questions remain. Are the proteins of each class functionally equivalent (Nijhawan et al., 2003)? How does pro-survival Bcl-2 function? Do Bcl-2 and its pro-survival homologs, like C. elegans CED-9, directly control mammalian CED-4 orthologs, since over-expression of human Bcl-2 in worms can compensate for the loss of CED-9 (Hengartner and Horvitz, 1994)? Alternatively, does Bcl-2 directly control the integrity of mitochondrial and other intracellular membranes (Kaufmann et al., 2003; Scorrano et al., 2003)? Could this family of proteins control membrane integrity indirectly, by impinging on membrane fusion and fission (Karbowski et al., 2002)? Does Bcl-2 function only to act as a `sink' for BH3-only proteins thereby preventing Bax/Bak activation, the real targets for BH3-only ligands (Letai et al., 2002)? Alternatively, could Bcl-2 control the activation of Bax/Bak by other mechanisms and, if so, why does human Bcl-2 function in worms, which have no apparent Bax-like orthologs? Do BH3-only proteins kill solely by binding to pro-survival Bcl-2, or is there a yet to be identified target for them? The coming years offer exciting possibilities for further insight as more of this ancient, essential and ultimately fascinating cellular process is unraveled.
Сайт создан в системе
uCoz