Межбелковые Взаимодействия ATX1 с Белковыми Комплексами

Lim, J. et al. Opposing effects of polyglutamine expansion on native protein complexes contribute to SCA1. Nature 12 Mar 2008 (doi: 10.1038/nature06731) Article
Рисунки к статье FURTHER READING Gatchel, J. R. & Zoghbi, H. Y. Diseases of unstable repeat expansion: mechanisms and common principles. Nature Rev. Genet. 6, 743–755 (2005) Article Pearson, C. E. et al. Repeat instability: mechanisms of dynamic mutations. Nature Rev. Genet. 6, 729–742 (2005) Article</b>	Полиглютаминовые болезни являются доминантными нейродегенеративными нарушениями, вызываемыми экспансией нестабильных CAG повторов кодирующих регионах ряда генов. Хотя эти увеличения полиглютаминов ответственны за токсические свойства мутантных белков, механизм. который лежит в основе патологии остается неясным. Сконцентрировавшись на spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1), Lim et al. показали, что полиглютаминовые расширения в белке ataxin 1 (ATXN1) затрагивают те мультипротеиновые комплексы, которые преимущественно ассоциируют с ним. В то время как ассоциация ATXN1 с одним комплексом вызывает болезнь за счет механизма избыточности функции, его пониженная ассоциация с др. комплексом вносит вклад в болезнь за счет механизма потери функции. Предыдущие исследования SCA1 и Huntington болезней показали, что белковые домены вне расширенной глютаминовой области выполняют важную роль в патологии, т.к. обеспечивают взаимодействие между функциями дикого типа и мутантной формой белка. Чтобы исследовать это Lim et al. использовали ряд биохимических подходов к клеткам мышей и людей на предмет обнаружения белков. которые взаимодействуют с ATXN1. Таким образом они идентифицировали RNA-binding motif protein 17 (RBM17), белок. который преимущественно ассоциирует с формой ATXN1, в которой полиглютаминовые треки увеличены, но которые также фосфорилированы по serine 776, который расположен вне полиглютаминового участка. Авт. предположили, что увеличение полиглютаминового трека влияет на конформацию C-терминальной области ATXN1, тем самым обеспечивается его взаимодействие с RBM17. Затем авт. тестировали физиологическую роль межбелкового взаимодействия, используя Drosophila , моделирующих SCA1, у которых человеческий ATXN1 с увеличенным полиглютаминовым участком вызывал фенотипические отклонения глаз. Генетические манипуляции с уровнями Drosophila или человеческими RBM17 показали, что этот белок играет существенную роль в обеспечении токсичности, связанной с полиглютаминами. Дальнейший биохимический анализ показал, что ATXN1 и RBM17 взаимодействуют как части большого белкового комплекса. Важно, что пропорция RMB17 в этих комплексах увеличивается, если ATXN1 содержит увеличенные количества полиглютаминовых повторов. Но ATXN1 также обнаружен в крупных белковых комплексах, которые содержат др. белок - capicua homolog protein (CIC); однако, два типа белковых комплексов, по-видимому, отличаются и авт. показали, что RMB17 и CIC конкурируют за взаимодействие с ATXN1. Принимая во внимание, что увеличение полиглютаминов способствуют ассоциации ATXN1 с RBM17, авт. полагают, что этот белок может преимущественно ассоциировать с мутантным ATXN1, заставляя дикого типа ATXN1 взаимодействовать с CIC. Авт. предполагают, что SCA1 может вызываться не только с помощью доминантных эффектов токсического мутантного, ассоциированного с RBM17, ATXN1, но и также в результате потери защитного дикого типа ATXN1, который ассоциирует с CIC - у гетерозиготных пациентов или у животных моделей уровни дикогог типа ATXN1 редуцируются наполовину по сравнению с гомозиготами дикого типа. Авт. показали. что у Drosophila, увеличение RBM17 усиливает обусловленную полиглютаминами токсичность, тогда как увеличение CIC репрессирует её. Здесь авт. использовали мышиную генетику, чтобы показать, что дикого типа ATXN1 в самом деле является защитным и что его потеря усиливает SCA1 фенотип. Авт. Полагают, что эта раздвоенная модель SCA1 может быть также применима к др. доминантым нейродегенеративным заболеваниям, включая прионовые болезни и болезнь Alzheimer

Полиглютаминовые болезни являются доминантными нейродегенеративными нарушениями, вызываемыми экспансией нестабильных CAG повторов кодирующих регионах ряда генов. Хотя эти увеличения полиглютаминов ответственны за токсические свойства мутантных белков, механизм. который лежит в основе патологии остается неясным. Сконцентрировавшись на spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1), Lim et al. показали, что полиглютаминовые расширения в белке ataxin 1 (ATXN1) затрагивают те мультипротеиновые комплексы, которые преимущественно ассоциируют с ним. В то время как ассоциация ATXN1 с одним комплексом вызывает болезнь за счет механизма избыточности функции, его пониженная ассоциация с др. комплексом вносит вклад в болезнь за счет механизма потери функции.

Предыдущие исследования SCA1 и Huntington болезней показали, что белковые домены вне расширенной глютаминовой области выполняют важную роль в патологии, т.к. обеспечивают взаимодействие между функциями дикого типа и мутантной формой белка. Чтобы исследовать это Lim et al. использовали ряд биохимических подходов к клеткам мышей и людей на предмет обнаружения белков. которые взаимодействуют с ATXN1. Таким образом они идентифицировали RNA-binding motif protein 17 (RBM17), белок. который преимущественно ассоциирует с формой ATXN1, в которой полиглютаминовые треки увеличены, но которые также фосфорилированы по serine 776, который расположен вне полиглютаминового участка. Авт. предположили, что увеличение полиглютаминового трека влияет на конформацию C-терминальной области ATXN1, тем самым обеспечивается его взаимодействие с RBM17.

Затем авт. тестировали физиологическую роль межбелкового взаимодействия, используя Drosophila , моделирующих SCA1, у которых человеческий ATXN1 с увеличенным полиглютаминовым участком вызывал фенотипические отклонения глаз. Генетические манипуляции с уровнями Drosophila или человеческими RBM17 показали, что этот белок играет существенную роль в обеспечении токсичности, связанной с полиглютаминами.

Дальнейший биохимический анализ показал, что ATXN1 и RBM17 взаимодействуют как части большого белкового комплекса. Важно, что пропорция RMB17 в этих комплексах увеличивается, если ATXN1 содержит увеличенные количества полиглютаминовых повторов. Но ATXN1 также обнаружен в крупных белковых комплексах, которые содержат др. белок - capicua homolog protein (CIC); однако, два типа белковых комплексов, по-видимому, отличаются и авт. показали, что RMB17 и CIC конкурируют за взаимодействие с ATXN1.

Принимая во внимание, что увеличение полиглютаминов способствуют ассоциации ATXN1 с RBM17, авт. полагают, что этот белок может преимущественно ассоциировать с мутантным ATXN1, заставляя дикого типа ATXN1 взаимодействовать с CIC. Авт. предполагают, что SCA1 может вызываться не только с помощью доминантных эффектов токсического мутантного, ассоциированного с RBM17, ATXN1, но и также в результате потери защитного дикого типа ATXN1, который ассоциирует с CIC - у гетерозиготных пациентов или у животных моделей уровни дикогог типа ATXN1 редуцируются наполовину по сравнению с гомозиготами дикого типа. Авт. показали. что у Drosophila, увеличение RBM17 усиливает обусловленную полиглютаминами токсичность, тогда как увеличение CIC репрессирует её. Здесь авт. использовали мышиную генетику, чтобы показать, что дикого типа ATXN1 в самом деле является защитным и что его потеря усиливает SCA1 фенотип.

Авт. Полагают, что эта раздвоенная модель SCA1 может быть также применима к др. доминантым нейродегенеративным заболеваниям, включая прионовые болезни и болезнь Alzheimer