Тафаззин - Tafazzin

ТАФАЗЦИН
Идентификаторы
Псевдонимы ТАФАЗЗИН , BTHS, CMD3A, EFE, EFE2, G4.5, LVNCX, Taz1, тафазцин, TAZ, тафаззин, фосфолипид-лизофосфолипидтрансацилаза
Внешние идентификаторы OMIM : 300394 MGI : 109626 HomoloGene : 37264 GeneCards : TAFAZZIN
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Entrez
Ансамбль
UniProt
RefSeq (мРНК)

NM_001173547
NM_001242615
NM_001242616
NM_001290738
NM_181516

RefSeq (белок)

NP_000107
NP_001290394
NP_851828
NP_851829
NP_851830

NP_001167018
NP_001229544
NP_001229545
NP_001277667
NP_852657

Расположение (UCSC) Chr X: 154,41 - 154,42 Мб Chr X: 74,28 - 74,29 Мб
PubMed поиск
Викиданные
Просмотр / редактирование человека Просмотр / редактирование мыши
Тафаззин
Идентификаторы
Условное обозначение ТАЗ
ИнтерПро IPR000872
Мембранома 459

Tafazzin является белком , который в организме человека кодируется TAFAZZIN гена . Tafazzin высоко экспрессируется в сердечных и скелетных мышцах , а также функционирует в качестве фосфолипидов - лизофосфолипид transacylase (он принадлежит к фосфолипидному: диацилглицерол ацилтрансферазе ). Он катализирует ремоделирование незрелого кардиолипина до его зрелого состава, содержащего преобладающие тетралинолеоильные фрагменты. Несколько различных изоформ белка тафаззина продуцируются из гена TAFAZZIN . Производятся длинная форма и короткая форма каждой из этих изоформ; в короткой форме отсутствует гидрофобная лидерная последовательность, и она может существовать как цитоплазматический белок, а не быть связанным с мембраной . Были описаны другие транскрипты с альтернативным сплайсингом, но полноразмерная природа всех этих транскриптов неизвестна. Большинство изоформ обнаруживается во всех тканях, но некоторые обнаруживаются только в определенных типах клеток. Мутации в гене TAFAZZIN были связаны с митохондриальной недостаточностью, синдромом Барта , дилатационной кардиомиопатией (DCM), гипертрофической DCM, эндокардиальным фиброэластозом , некомпактностью левого желудочка (LVNC), раком груди , папиллярной карциномой щитовидной железы , немелкоклеточным раком легких , глиомой , рак желудка , новообразования щитовидной железы и рак прямой кишки .

Важно отметить, что ген TAZ часто путали с белком, называемым TAZ (коактиватор транскрипции с PDZ-связывающим мотивом, белок 50 кДа). который является частью пути бегемота и совершенно не связан с интересующим геном. Белок TAZ пути Hippo имеет официальный генный символ WWTR1 .

Состав

TAFAZZIN ген расположен на д руку из хромосомы X в положении 28 , и она охватывает 10,208 пар оснований . Ген TAFAZZIN производит белок 21,3 кДа, состоящий из 184 аминокислот . Было обнаружено, что структура кодируемого белка различается на их N-конце и в центральной области, которые являются двумя функционально заметными областями. Гидрофобный участок из 30 остатков на N-конце может функционировать как якорь мембраны, которого нет в самых коротких формах тафаззинов. Вторая область представляет собой вариабельную открытую петлю, расположенную между аминокислотами 124 и 195 в центральной области. Известно, что эта гидрофильная область взаимодействует с другими белками. TAZ не имеет известного сходства с другими белками. Период полувыведения тафаззина составляет всего 3–6 часов, что значительно короче, чем у большинства митохондриальных белков, что может объяснять исследовательские трудности при изучении его структуры.

Предполагаемый сайт связывания фосфолипидов, который является активным сайтом тафаззина, представляет собой щель из 57 аминокислот с двумя открытыми концами и положительно заряженными остатками. Кроме того, тафаззин локализуется в листках мембраны, обращенных к межмембранному пространству (IMS) , что имеет решающее значение для ремоделирования . Тафаззин отличается от фосфолипаз тем, что он содержит консервативный остаток гистидина , His-77, как часть консервативного мотива HX4D, наблюдаемого в ацилтрансферазах . Этот мотив отвечает за облегчение механизма диады Asp-His, наблюдаемого во многих сериновых протеазах . Идентифицировано множество уникальных форм тафаззина длиной от 129 до 292 аминокислот. Тафаззин имеет не менее 4 различных изоформ . Он имеет молекулярную массу около 35 кДа, но может также проявляться с более низкой молекулярной массой из-за видовых различий в экспрессии изоформ. 7 функциональных классов мутаций TAFAZZIN были классифицированы на основе патогенных механизмов потери функции каждой мутации.

Ген TAFAZZIN содержит два пептида, независимо от его активного сайта, для направления белка в митохондрии, образуя остатки 84-95 в экзоне 3 и остатки 185-200 в экзоне 7/8-мишенях. Тафаззин локализуется с периферической связью с мембранными створками между внутренней митохондриальной мембраной (IMM) и внешней митохондриальной мембраной (OMM), обращенными в межмембранное пространство (IMS). Характерное межфазное сцепление тафаззина достигается за счет его гидрофобной последовательности из остатков 215-232. Наконец, транслоказа внешней мембраны (TOM) и транслоказа внутренней мембраны (TIM) опосредуют движение и вставку тафаззина в OMM и закрепление в IMM.

Функция

Ген TAFAZZIN обеспечивает инструкции по производству белка, называемого тафаззином, который локализован в митохондриях , центрах производства энергии клеток. Активность тафаззин-трансацилазы отвечает за ремоделирование кардиолипина, что имеет решающее значение для поддержания структуры и функции внутренней мембраны митохондрий. Он также обладает уникальной ацильной специфичностью и способностью определять кривизну мембраны.

Трансацилаза (ремоделирование)

После синтеза кардиолипин не может выполнять свои функции до тех пор, пока не будет активно ремоделироваться. Тафаззин, ацилспецифическая трансфераза, катализирует реакцию переноса ацила между фосфолипидами и лизофосфолипидами КоА- независимым образом. Процесс ремоделирования кардиолипина включает достижение конечной ацильной композиции, которая состоит в основном из остатков линолеоила. TAZ взаимодействует с незрелым кардиолипином , добавляя линолевую кислоту жирной кислоты , которая катализирует ремоделирование кардиолипина. Ремоделирование достигается за счет трансацилирования или цикла деацилирования-реацилирования. Цикл деацилирования-реацилирования, также известный как цикл Лендса, начинается с деацилирования, опосредованного фосфолипазой Cld1, с образованием монолизокардиолипина (MLCL). MLCL повторно ацилируется тафаззином в одностадийной реакции, которая переносит группу линолевой кислоты от фосфатидилхолина (PC), завершая цикл деацилирования-реацилирования CL. Напротив, трансацилирование включает перенос группы линолевой кислоты от фосфатидилхолина (PC) к MLCL. Такая ферментативная активность формирует лизо-PC и CL и обогащает специфическую ацильную цепь кардиолипина. Было показано, что этот процесс специфичен для линолеоилсодержащего ПК. Такие процессы ремоделирования превращают кардиолипин в зрелую композицию, в которой преобладают тетралинолеоильные фрагменты. Ремоделирование ХЛ у млекопитающих требует дополнительных ферментов, таких как монолизокардиолипинацилтрансфераза (MLCLAT), ацил-КоА: лизокардиолипинацилтрансфераза (ALCAT) и фосфолипаза. Этот процесс обеспечивает правильное функционирование кардиолипина .

Специфичность ацила и кривизна восприятия

Было показано, что тафаззин при ремоделировании CL имеет явное предпочтение перед линолеоил-содержащим PC при формировании зрелой CL. Эта специфичность приводит к зрелому составу CL, в котором преобладают тетралинолеоильные фрагменты, что приводит к обогащению тетралинолеилкардиолипином (CL4). Сообщалось, что предпочтение линеоильных групп в десять раз выше, чем у олеоильных групп, и в двадцать раз больше, чем у арахидоноильных групп. Противоречивые объяснения этого предпочтения включают причинно-следственную связь от минимизации энергии с влияниями окружающей микросреды, известную как гипотеза термодинамического ремоделирования, или врожденное ферментативное предпочтение тафаззина для определенных ацильных остатков.

Тафаззин и кардиолипин в структуре и функции митохондрий

Кардиолипин представляет собой сложный глицерофосфолипид, который содержит 4 ацильные группы, связанные с тремя молекулами глицерина, локализованными во внутренней мембране митохондрий . Эти ацильные группы включают олеиновую кислоту и линолевую кислоту . Благодаря такому составу кардиолипин имеет коническую структуру, которая учитывает кривизну мембраны, называемую кристами . Кроме того, CL играет важную роль в окислительном фосфорилировании , стабилизируя цепные комплексы с его связями между ацильными цепями, связываясь с с-кольцами АТФ-синтазы для правильного функционирования, поддерживая образование суперкомплекса дыхательной цепи с белками, локализованными во внутреннем матриксе митохондрий, включая АТФ / Транслоказа АДФ, переносчик пирувата, переносчик карнитина и все комплексы дыхательной цепи (I, III, IV, V). Кардиолипин также способствует захвату протонов в межмембранном пространстве, помогая АТФ-синтазе направлять протоны в митохондриальный матрикс . Правильно сформированный CL имеет решающее значение для поддержания формы митохондрий, выработки энергии и транспорта белков внутри клеток, а ремоделирование тафаззином помогает удалять и заменять ацильные цепи, поврежденные окислительным стрессом. Известно, что во время апоптоза и подобных процессов CL действует как платформа для белков и других механизмов, участвующих в его взаимодействиях с членами семейства Bcl-2, каспазами, Bid, Bax и Bak.

Клиническое значение

Мутации в гене TAFAZZIN были связаны с рядом митохондриальных дефицитов и связанных с ними нарушений, включая синдром Барта, дилатационную кардиомиопатию (DCM), гипертрофический DCM, эндокардиальный фиброэластоз и некомпактность левого желудочка (LVNC). TAFAZZIN также был связан с различными видами рака, включая рак груди , папиллярную карциному щитовидной железы и немелкоклеточный рак легких , глиому , рак желудка , новообразования щитовидной железы и рак прямой кишки .

Синдром Барта

Синдром Барта (BTHS) - это Х-сцепленное заболевание, вызванное мутациями в гене TAFAZZIN . С этим заболеванием связано более 160 мутаций в гене TAFAZZIN . Это редкое заболевание, обнаруживаемое у 1 из каждых 300 000–400 000 живорождений, хотя широко известно, что болезнь не диагностируется. Хотя BTHS встречается почти исключительно у мужчин, был выявлен один случай BTHS у пациентки. Тафаззин отвечает за ремоделирование фосфолипидного кардиолипина (CL), липида-сигнатуры внутренней митохондриальной мембраны. Мутации гена ТАФАЗЦИНА , вызывающие синдром Барта, приводят к выработке белков тафазцина с небольшой функцией или без нее. В результате линолевая кислота не добавляется к кардиолипину , что нарушает нормальную форму и функцию митохондрий, включая выработку энергии и транспорт белка. У пациентов с синдромом Барта наблюдаются дефекты метаболизма кардиолипина , включая аберрантный состав жирных ацилов кардиолипина , накопление монолизокардиолипина (MLCL) и снижение общего уровня кардиолипина . Это может привести к острой декомпенсации обмена веществ и внезапной смерти. Ткани с высокими требованиями к энергии, такие как сердце и другие мышцы, наиболее подвержены гибели клеток из-за снижения производства энергии в митохондриях и транспорта белка.

Кроме того, пораженные лейкоциты имеют митохондрии неправильной формы, что может ухудшить их способность расти (пролиферировать) и созревать (дифференцироваться), что приводит к ослаблению иммунной системы и рецидивам инфекций . Дисфункциональные митохондрии, вероятно, приводят к другим признакам и симптомам синдрома Барта.

Фенотипы синдрома Барта охватывают широкий спектр с сердечно-сосудистыми , скелетно-мышечными , неврологическими , метаболическими и гематологическими последствиями. Общие клинические проявления включают:

Дополнительные признаки включают гипертрофическую кардиомиопатию , изолированное некомпактирование миокарда левого желудочка (INVM), желудочковую аритмию , моторную задержку, плохой аппетит, утомляемость и непереносимость физических упражнений, гипогликемию , лактоацидоз , гипераммониемию и резкое замедленное наверстывание после задержки роста в детстве.

Мутация c.348C> T привела к дилатационной кардиомиопатии с несокращением миокарда желудочков . У пациента с мутацией сдвига рамки считывания c.227delC наблюдались симптомы нейтропении , кардиомегалии и других общих симптомов синдрома Барта. Другая мутация c.C153G привела к тяжелому метаболическому ацидозу , кардиомегалии и другим основным симптомам синдрома Барта .

Нет известного лекарства от BTHS, а лечение BTHS запутано и откладывается из-за различных фенотипов заболевания и его явной сложности. Таким образом, многие методы лечения направлены на сердечно-сосудистые и метаболические нарушения, а не на лечение самого симптома. Эламипретид , агент, который защищает ХЛ от окислительного повреждения для поддержания митохондриальных крист и окислительного фосфорилирования , в настоящее время проходит клинические испытания. Кроме того, диетические жирные кислоты используются для улучшения биоэнергетики и сердечной функции при BTHS. Однако тяжелые проявления симптомов у пациентов с BTHS требуют трансплантации сердца. Статистика показывает девять из 73 (12%) выживших пациентов, перенесших трансплантацию сердца на момент последнего обновления. Трансплантация сердца пациентам с BTHS в целом была успешной.

Сердечно-сосудистая патология

Кардиомиопатия - характерная черта синдрома Барта. Изменение состава ацильной цепи и перекисное окисление липидов, вызванное дефектным тафаззином, может вызвать дефектное саркомерное действие, что может привести к недостаточному силовому удару, сильно ослабленной ткани, увеличению левого желудочка, частичному или неполному сокращению и уменьшению объема выброса. Такие последствия способствуют кардиомиопатическим фенотипам синдрома Барта, характеризующимся ослаблением сердца и пониженной сократимостью. Альтернативно, активные формы кислорода (АФК) были предложены как основная причина сердечно-сосудистых нарушений при BTHS.

Кардиомиопатия при BTHS проявляется на разных уровнях. Когортное исследование пациентов с BTHS показало 41,5% всех диагностированных кардиомиопатий в возрасте от рождения до одного месяца, а 95% имели кардиомиопатию в анамнезе. Кроме того, были случаи с легкими или поздними кардиомиопатиями, например, у двух младенцев без кардиомиопатических фенотипов на момент постановки диагноза. Кардиомиопатия при синдроме Барта в первую очередь проявляется в нескольких формах, включая дилатационную кардиомиопатию (DCM), состояние левого желудочка, при котором сердце становится ослабленным и увеличенным и, следовательно, не может эффективно перекачивать кровь. В результате снижение кровотока может привести к отекам ног и живота, появлению жидкости в легких и повышенному риску образования тромбов . Некоторые мутации в гене TAFAZZIN вызывают дилатационную кардиомиопатию без других признаков синдрома Барта. LVNC - это состояние, при котором левый желудочек, характеризующийся губчатой ​​структурой на стенке желудочка, демонстрирует заметные трабекулы и глубокие межтрабекулярные углубления. INVM возникает, когда нижняя левая камера сердца (левый желудочек) не развивается правильно. При INVM сердечная мышца ослаблена и не может эффективно перекачивать кровь, что часто вызывает сердечную недостаточность. Также могут возникать нарушения сердечного ритма ( аритмии ).

Патология опорно-двигательного аппарата

У пациентов с BTHS патология опорно-двигательного аппарата проявляется в различных формах. Общий фенотип - это как генерализованная, так и локальная слабость. Слабость проявляется в виде явной мышечной слабости и повышенной утомляемости из-за скелетной миопатии . Он ухудшается при наличии сердечно-сосудистых симптомов синдрома Барта . Дополнительные симптомы патологии опорно-двигательного аппарата включают гипотонию , задержку двигательного развития, низкий рост и лицевую дисморфию в различной степени. Кроме того, было показано, что у пациентов с BTHS наблюдается снижение веса, длины и роста по сравнению с нормальной популяцией.

Лечение задержки развития включало добавление кукурузного крахмала в качестве альтернативного источника глюкозы. Нарушения обмена веществ лечили пероральными добавками аргинина и карнитина , которые, как было показано, улучшают сердечную функцию и мышечную слабость у некоторых пациентов. Однако официальная оценка полезности добавок карнитина и аргинина не была опубликована, и их использование было эффективным только у пациентов с определенными недостатками.

Неврологическая патология

Когнитивные нарушения в разной степени распространены у пациентов с BTHS. Хотя часто проявляется более высокая частота когнитивных нарушений и умеренных затруднений с обучением и речью, многие пациенты с BTHS также демонстрируют нормальные когнитивные способности. Это показывает ограниченное неврологическое участие в BTHS, несмотря на решающую роль тафаззина в митохондриальном дыхании мозга и нормальной когнитивной функции. Одно исследование показало, что мозг имеет особый состав ХЛ с более разнообразным и менее тетралинолеил-зависимым ХЛ. Эта композиция снижает потребность в ремоделировании CL, что приводит к менее зависимой от тафазцина композиции. Другое исследование показало, что мозг имеет более высокую концентрацию насыщенных ацильных цепей. Наконец, мозг обладает более высокой способностью улавливать АФК , что позволяет избежать вредного воздействия АФК. Эти данные объясняют неврологические фенотипы у пациентов с BTHS.

Метаболические нарушения

Метаболические нарушения при BTHS проявляются в форме 3-метилглутаконовой ацидурии (3-MGA), состояния, характеризующегося повышенным уровнем органических кислот в моче, включая 3-метилглутаконовую кислоту , 3-метилглутаровую кислоту и 2-этилгидракриловую кислоту. . Хотя 3-MGA в основном выводится из организма пациентов с BTHS, было обнаружено, что у некоторых пациентов уровень органических кислот в моче нормальный. Лечение 3-MGA и метаболической недостаточности включало рибофлавин или кофермент Q10 , которые показали значительное улучшение у пациентов.

Гематологическая патология

Основной гематологической патологией у пациентов с BTHS является нейтропения , состояние, характеризующееся снижением общего количества нейтрофилов в кровотоке с увеличением моноцитов и эозинофилов и отсутствием колебаний лимфоцитов . Проявления нейтропении варьируются от легкой до тяжелой, от циклической до нециклической и от перемежающейся до хронической. Абсолютное количество нейтрофилов <500 / мкл, определяемое как тяжелая хроническая нейтропения (SCN), является наиболее опасной формой.

Рак

Было обнаружено, что ТАФАЗЗИН высоко экспрессируется в клетках рака желудка, устойчивых к цисплатину . Было установлено, что эта устойчивость связана с приобретенной способностью раковых клеток претерпевать эпителиально-мезенхимальный переход (EMT). Открытие того, что TAFAZZIN участвует в индукции EMT, а также его высокие уровни в этих раковых клетках, могут указывать на его участие в развитии рака желудка. Сверхэкспрессия TAFAZZIN связана с раком прямой кишки, раком простаты, новообразованием щитовидной железы и раком шейки матки. В исследовании 140 шведских пациентов с раком прямой кишки сверхэкспрессия TAFAZZIN была связана с увеличением экспрессии онкогенов (FXYD-3 и Livin). Было также обнаружено, что он усиливает реакцию клеток против апоптоза и аномальный рост клеток и даже является индикатором стадии, типа и прогрессирования рака прямой кишки. Кроме того, уровни TAFAZZIN были связаны с ответом пациентов на лучевую терапию, что потенциально могло дать представление о рецидивах рака у пациентов. Потенциальная связь между PI3K и TAFAZZIN указывает на возможную ассоциацию между передачей сигналов PI3K и TAFAZZIN, поскольку оба были сильно повышены в мутантных раковых клетках PTEN . Было показано, что при раке простаты CL, который модифицируется тафаззином, имеет высокое содержание пальмитолеиновой кислоты, которая, как было обнаружено, обладает способностью стимулировать пролиферацию клеток рака простаты и снижать скорость апоптоза. При новообразованиях щитовидной железы TAFAZZIN позволяет отличить фолликулярные аденомы от фолликулярных карцином, в то время как при раке шейки матки уровни тафазцина повышаются от нормальной ткани до плоскоклеточных интраэпителиальных поражений и плоскоклеточного рака шейки матки. Основываясь на исследованиях прогрессирования рака шейки матки, считается, что ТАФАЗЗИН может вызывать рак, подавляя апоптоз и способствуя росту, жизнеспособности и туморогенезу раковых клеток.

Взаимодействия

Было показано, что тафаззин имеет белок-белковые взаимодействия со следующими и многими другими веществами .

История

Белок был открыт в 1996 году итальянскими учеными Сильвией Бион и соавт. . Из-за сложной процедуры, необходимой для идентификации тафаззина, белок был назван в честь Тафаззи , итальянского комедийного персонажа, который с энтузиазмом бьет себя в пах пластиковой бутылкой.

Примечания

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в общественном достоянии .