Посещений:
Передача Сигналов Fgf: Гаструляция

Роль Гликозоаминогликанов

Essential Role of Glycosaminiglycans in Fgf Signaling during Mouse Gasterulation
M.J.Garcia-Garcia, K.V.Anderson
Cell V. 114, No 6. P. 727-737. 2003

Получена мутация lazy mesoderm (lzme), которая нарушает ген мыши, кодирующий UDP-glucose dehydrogenase (Ugdh), необходимую для синтеза гликозаминогликановых (GAG) боковых цепочек протеогликанов. Мутанты lzme прекращают развитие на стадии гаструляции из-за дефектов миграции мезодермы и энтодермы. Анализ экспрессии молекулярных маркёров показал, что блокирована передача сигналов Fgf. Следовательно, протеогликаны необходимы во время гаструляции мышей, обеспечивая специфическую передачу сигналов Fgf

Подробнее о Гликозаминогликанах см. ЗДЕСЬ

См. также.
European Journal of Biochemistry Volume 271 Issue 1 Page 14 - January 2004

Active site residues and mechanism of UDP-glucose dehydrogenase

Xue Ge, Lisa C. Penney, Ivo van de Rijn and Martin E. Tanner


UDP-glucose dehydrogenase catalyzes the NAD+-dependent twofold oxidation of UDP-glucose to give UDP-glucuronic acid. A sequestered aldehyde intermediate is produced in the first oxidation step and a covalently bound thioester is produced in the second oxidation step. This work demonstrates that the Streptococcus pyogenes enzyme incorporates a single solvent-derived oxygen atom during catalysis and probably does not generate an imine intermediate. The reaction of UDP-[6'',6''-di-2H]-d-glucose is not accompanied by a primary kinetic isotope effect, indicating that hydride transfer is not rate determining in this reaction. Studies with a mutant of the key active site nucleophile, Cys260Ala, show that it is capable of both reducing the aldehyde intermediate, and oxidizing the hydrated form of the aldehyde intermediate but is incapable of oxidizing UDP-glucose to UDP-glucuronic acid. In the latter case, a ternary Cys260Ala/aldehyde intermediate/NADH complex is presumably formed, but it does not proceed to product as both release and hydration of the bound aldehyde occur slowly. A washout experiment demonstrates that the NADH in this ternary complex is not exchangeable with external NADH, indicating that dissociation only occurs after the addition of a nucleophile to the aldehyde carbonyl. Studies on Thr118Ala show that the value of kcat is reduced 160-fold by this mutation, and that the reaction of UDP-D-[6'',6''-di-2H]-glucose is now accompanied by a primary kinetic isotope effect. This indicates that the barriers for the hydride transfer steps have been selectively increased and supports a mechanism in which an ordered water molecule (H-bonded to Thr118) serves as the catalytic base in these steps.
Спецификация судьбы клеток и морфогенез во время гаструляции эмбрионов мыши нуждаются в скоординированной активности transforming growth factor β (TGFβ), Wnt и в Fgf сигнального пути. Инициация первичной полоски и спецификация мезодермы нуждается в передаче сигналов Nodal (TGFβ) и Wnt3. По ходу гаструляции клетки первичной полоски приобретают мезенхимную морфологию, вычленяются из задней эмбриональной эктодермы и мигрируют из мезодремы в дефинитивную энтодерму эмбриона. Путь передачи сигналов Fgf необходим для нормальной миграции мезодермы. У Fgf8 мутантных эмбрионов мезодермальные клетки накапливаются в первичной полоске и выступают в аминиотическую полость. Мутанты, лишенные Fgf receptor 1 (Fgfr1), также имеют дефекты миграции мезодермы, проявляющиеся в отсутствии параксиальной мезодермы и утолщения первичной полоски.
Протеогликаны являются часто встречающимися компонентами внеклеточного матрикса и состоят из стержневых белков с ковалентно присоединёнными glycosaminoglycan (GAG) полисахаридными полимерными боковыми цепочками. Протеогликаны семейства гепаран сульфатов м. соединяться с разными ростовыми факторами, включая членов семейств TGFβ, Wnt и Fgf. У Drosophila фенотипический анализ мутантов, меняющих стержневые белки протеогликанов и энзимов, контролирующих синтез GAG, показал, что протеогликаны необходимы для эффективной передачи сигналов ростовыми факторами, существенными для онтогенетического паттерна, включая члена семейства TGFβ Decapentaplegic (Dpp), Wnt белок Wingless (Wg) и члена Fgf-семейства Branchless. У позвоночных было показано, что протеогликаны играют роль в миграции клеток, морфогенезе, клеточной пролиферации и судьбе клеток. Получены и изучены мутации мышей в некоторых стержневых белках протеогликанов и энзимов, необходимых для синтеза GAG. Однако сложность мутантных фенотипов делает трудным вычленение, влияют ли модификации протеогликанов на активность ростовых факторов in vivo .
Авт. идентифицировали несколько ENU-индуцированных мутаций, которые прерывают гаструляцию эмбрионов мыши (http://mouse.ski.mskcc.org/), одна из них lzme обусловливает арест во время гаструляции из-за нарушений миграции мезодермы и энтодермы с фенотипом. сходным с таковым у Fgf8-/- эмбрионов. Было показано, что ген, ответственный за фенотип lzme, кодирует Ugdh, энзим, необходимый для синтеза GAG боковых цепочек протеогликанов. Установлено, что передача сигналов Fgf блокируется у мутантов lzme? тогда как передача сигналов Wnt3 и Nodal не изменена

Предполагается, что передача сигналов Fgf зависит от активности Ugdh в ходе развития. Если передача сигналов всех Fgf нуждается в протеогликанах, но пчему эмбрионы lzme имплантирутся и развиваются вплоть до гаструляции, ведь Fgf4 и Fgf2 мутации вызывают гибель эмбрионов срезу после имплантации. Возможно, что материнские ткани поставляют протеогликаны, необходимые для раннего постимплантационного развития. И ли возможно, что lzme бластоцисты м. сохранять достаточное количество Ugdh ( или UDP-glucuronate) материнского происхождения, что обеспечивает синтез протеогликанов в течение имплантации.
Эмбрионы рыбок данио, гомозиготные по нулевой мутации Ugdh (ген jekyll) доживают до довольно поздних стадий эмбриогенеза, по-видимому, благодаря относительно большим запасам материнской Ugdh, обеспечивающей ранние GAG-зависимые ступени развития. Мутанты jekill обнаруживают специфические дефекты развития сердечных клапанов, сходные с теми, что наблюдаются у мутантных мышей по стержневым белкам versican и perlican, демонстрируя роль GAGs и протеогликанов в этом процессе. Несколько лигандов Fgf экспрессируются во время развития сердца позвоночных и вполне возможно определить. отражает ли фенотип jekill отсутствие передачи сигналов Fgа во время образования клапанов сердца.
Мутации, затрагивающие стержневые белки протеогликанов и энзимы, модифицирующие протеогликаны, ответственны за разнообразные наследственные нарушения у людей, характеризующиеся аномалиями роста (избыточный рост, карликовость), висцеральными и скелетными уродствами, умственной отсталостью и аномалиями соединительной ткани.
Демонстрация специфической потребности в GAGs для передачи сигналов Fgf во время гаструляции у млекопитающих открывает возможность того, что многие фенотипы родственных протеогликанам нарушений у людей м.б. обусловлены нарушением передачи сигналов Fgf. Известны примеры связи между протеогликанами и передачей сигналов Fgf при генетических болезнях, напр., гипохондроплазия у людей обусловливается мутациями Fgfr3 или с помощью Colony stimulating factor 1 receptor (Csf1r), транспортера сульфатов, необходимого для специфической sulfation GAG цепей на протеогликанах. Анализ фенотипов мышей, вызванных ткане-специфической инактивацией Ugdh и специфических Fgfs, позволит установить, действительно ли протеогликаны м. модулировать активность некоторых сигнальных путей или необходимы только для передачи сигналов Fgf в позднем развитии.
Сайт создан в системе uCoz