Ric-8

Lisa lingid
Allikas: Vikipeedia

Ric-8 (inglise keeles resistant to inhibitors of cholinesterase 8) on evolutsiooni käigus konserveerunud tsütosoolne guaniini nukleotiidivahetusfaktor (inglise keeles guanine exchange factor, GEF)[1][2], mis mängib olulist rolli sünaptilisel info ülekandmisel ning asümmeetrilisel rakujagunemisel nematoodides ja kärbestes.[3][4][5][6][7] Imetajates esineb Ric-8 kahe paraloogina, Ric-8a ja Ric-8b, mis on samuti GEF aktiivsusega ning liiguvad plasmamembraanile, vastates erinevatele G-valguga seotud retseptorite (inglise keeles G protein-coupled receptor, GPCR) ligandidele.[2][7][8][9] Ric-8 valgud on olulised, et säilitada rakkudes G-valkude rohkus. Nad hoiavad G-valkude taset, olles nn molekulaarsed lapsehoidjad (inglise keeles molecular chaperones), mis soodustavad G-valkude α-alaühikute biosünteesi.[10]

Ric-8a mutantsed hiired on hüpoaktiivsed ja ei suuda ennast õigeks pöörata. Vasakul ja paremal on mutantsed kolmepäevased hiired, keskel on sama vana normaalne pesakonnakaaslane

Geen[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 geen kodeerib samanimelist valku, millele ingliskeelsetes allikates viidatakse mõnel juhul kui synembryn.

Homoloogid[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8a geen on konserveerunud inimesel, šimpansil, reesusmakaagil, koeral, lehmal, hiirel, rotil, kanal, sebrakalal, äädikakärbsel, sääsel ning konnal.[11] Ric-8b geen on konserveerunud lisaks inimesele veel šimpansil, koeral, lehmal, hiirel, rotil, kanal, sebrakalal ja konnal.[12]

Ortoloogid[muuda | muuda lähteteksti]

Inimese Ric-8a geeniga on ortoloogid ehk ühest eellasgeenist evolutsioneerunud geenid 151 organismil.[11] Inimese Ric-8b geeniga leidub ortolooge 167 organismil.[12]

Asukoht peamistes mudelorganismides[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 geen ja selle paraloogid on leitavad paljudes organismides, kuid asukoht on kõigis erinev. Ric-8a asub koduhiire (Mus musculus) 7. kromosoomis ning sisaldab 10 eksonit [13], Ric-8b seevastu 10. kromosoomis 13 eksoniga.[14] Varbussil (Caenorhabditis elegans) paikneb Ric-8 4. kromosoomis ja sisaldab 11 eksonit.[1][15] Inimesel (Homo sapiens) on Ric-8a geen 11. kromosoomis 10 eksoniga.[11], selle paraloog Ric-8b asub aga 12. kromosoomis ning sisaldab 16 eksonit [12]

Avastamine[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 on 63 kDa suurune valk, mis leiti esmalt varbussi mutageneesi uuringutel, mille käigus otsiti mutatsioone geenidel, mis on olulised signaali ülekandeks ühelt neuronilt teisele.[3][16] Varbussi geneetilised uuringud osutasid faktile, et Ric-8 seondub G-valkudega. Füüsilist seondumist näidati esialgu imetajate G-valkudega. Imetajatel leiti kaks varbussi Ric-8 homoloogi, Ric-8a ja Ric-8b, mis identifitseeriti pärmiga läbi viidud katsete käigus. Nende katsete eesmärgiks oli tuvastada uusi ühendeid, mis seonduvad aktiveeritud GTP-ga seotud Gα alaühikute o ja s-iga.[2][8] Katsete tulemusena leiti, et Ric-8a ja Ric-8b seonduvad erinevatele Gα alaühikutele, ühiseks oli vaid q-alaühik. Ühte Ric-8 geeni on kirjeldatud nii varbussil kui harilikul äädikakärbsel (Drosophila melanogaster), imetajatel on kirjeldatud geeni kahte paraloogi: Ric-8a-d ja Ric-8b-d.[2]

Seondumismehhanism[muuda | muuda lähteteksti]

Üldiselt[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 seondumine G-valkudega on ensüümidele sarnane. Suur osa G-valkudest on heterotrimeerid ehk nad koosnevad kolmest erinevast polüpeptiidist: α-alaühikust, mis seob ja hüdrolüüsib GTP-d, β-alaühikust ning γ-alaühikust.[17] Kanoonilises heterotrimeerses G-valgu signaalirajas seondub ligand G-valguga seotud retseptorile ning võimaldab seeläbi G-valgu α-alaühikul vahetada GDP GTP-ks. Protsessi tulemusena eraldub α-alaühik βγ-heterodimeerist ning võimaldab mõlemal üksusel seonduda edasi erinevate allavoolu efektoritega. Kui GTP on hüdrolüüsitud, seondub Gα-GDP taas βγ-heterodimeeri ja retseptoriga, ning lõpetab signaali.[2][18][19]

Ric-8a ja Ric-8b[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8a on mitteretseptoorne guaniini nukleotiidivahetusfaktor G-valgu α-alaühikutele nende varases biosünteesis. Puhastatud Ric-8a võimendab GTPγS-i (guanosiin 5’-O-[gamma-tio]trifosfaat) seondumist puhastatud Gαi, Gαq ja Gα13 alaühikutele, kuid mitte Gαs-ile. Ric-8a osaleb nimetatud alaühikute konformatsiooni saavutamisel ja alaühikute transpordil õigetele endomembraanidele, et G-valgud saaksid moodustada heterotrimeeri.[20] Imetajate Ric-8b ja Xenopus’e Ric-8 toimisid GEF-idena Gαs/Gαolf-idele.[21][22]

Peamised mõjualad[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 mõju uurimiseks on tehtud palju katseid nii mudelorganismide kui imetaja rakkudega. Tulemused on näidanud, et Ric-8 homoloogid mõjutavad kollektiivselt kõigi nelja klassi G-valkude α-alaühikute signalisatsiooni omadusi. Katseliselt on tõestatud, et Ric-8 avaldub nii emasorganismis kui ka embrüos.[3]

Embrüogenees[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 mõjutab suurel määral embrüogeneesi. Paljud Ric-8 mutantsed embrüod ei ole võimelised läbima embrüogeneesi, sest neil esinevad erinevates arenguetappides ja organites defektid, mis põhjustavad embrüonaalset hukkumist, mõnedel puhkudel neonataalset (inglise keeles neonatal – vastsündinute) suremust.

Gastrulatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Hiireembrüod, kellel on välja lülitatud Ric-8a, jõuavad gastrulatsioonini, kuid surevad embrüonaalses vanuses 6,5–8,5 päeva (inglise keeles embryonic development, E6.5-E8.5) defektide tõttu gastrulatsioonis. Mutantsed embrüod on väiksemad kui nende pesakonnakaaslased ning gastrulatsiooni läbimiseks olulised organid arenevad neil välja hiljem ja on tavaliselt defektsed.[23]

Närvisüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 on olemas nii noorte kui täiskasvanud varbussi isendite (peaaegu) kõikides neuronites ning asub pigem neuronite kehades kui nende aksonites. Ric-8 esinemine neuronites annab alust arvata, et Ric-8 saab seonduda ka teiste Gαo-Gαq signaalraja osadega. Varbussi Ric-8 ja imetajate Ric-8a reguleerivad positiivselt Gαq-sõltuvat info ülekannet neuronites.[1]

Väikeaju[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8a ekspresseerub väikeajus laialt molekulaar- ja granulaarkihis ning nende vahel asuvates Bergmanni gliias ja Purkinje rakkude kehades.[24][25] Ric-8a kustutamine väikeajust viib tõsiste defektideni sagarike moodustumises, granulaarrakkude migratsioonis, Purkinje rakkude lokaliseerumises ja Bergmanni gliia "laudise" (inglise keeles scaffold) organiseerumises. Ric-8a mutatsioon ei mõjuta eriliselt granulaarrakkude eellasrakkude jagunemist, kasvu ega diferentseerumist. Väikeajus mõjutab Ric-8a ka basaalmembraani korrektset moodustumist kurdude tekkeks nii embrüonaalses kui ka postnataalses (inglise keeles postnatal – pärast sündi) arengus.[26]

Rakujagunemine[muuda | muuda lähteteksti]

Mitoosikäävi moodustumise ajal kiigub posterioorne tsentrosoom edasi-tagasi ja ületab selle käigus embrüo keskosa neljal kuni kuuel korral.[27] Selline tsentrosoomi liikumine tagab mitoosikäävi suunatuse embrüo posterioorsele poolele ja järgnevad lõigustumised, millega tagatakse suuremad anterioorsed ja väiksemad posterioorsed rakud. Ric-8 mutantidel on tsentrosoomi kiikumine nõrk või puudub üldse, mistõttu paikneb valesti ka mitoosikääv. Seega põhjustab Ric-8 rakkude asümmeetrilist jagunemist.[3]

Lõhnasignaalid[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8b ekspresseerub tavaliselt sensoorsetes lõhna edastavates neuronites ja seondub Gαolf-iga [28], mis omakorda tugevdab lõhnaretseptorite ekspressiooni heteroloogsetes rakkudes. Arvatakse, et Ric-8b võib olla oluline ka endogeensele lõhnasignaalirajale. Seetõttu peaks Ric-8b avaldumine tagama, et lõhnaretseptorid tunneksid lõhnaaineid paremini ära.[29]

Molekulaarsed lapsehoidjad[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8 GEF-id on molekulaarsed lapsehoidjad, aidates G-valgu α-alaühikutel seonduda rakusiseste membraanidega. Selle tõestuseks tehti katsed hiire embrüonaalsete tüvirakkudega (mES cells, inglise keeles mouse embryonic stem cells), kust kustutati Ric-8a või Ric-8b. Nähti, et G-valgu α-alaühikute tavaliselt püsiv arvukus langes, mille põhjustasid G-valkudega seotud retseptorite signaali edastamise defektid. See viis aga tõdemusele, et Ric-8 valgud on olulised G-valkude biosünteesil nii ussides, kärbestes kui imetajates ja käituvad kui molekulaarsed lapsehoidjad.[10]

Immuunsüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Ric-8a mõju on uuritud ka immuunsüsteemis, kus ta mõjutab Gαi2, Gαi3, Gα13, ja Gαq normaalset taset hematopoieetilistes rakkudes, kuid Gα12 taset mitte. On leitud, et Ric-8a kadumine immuunsüsteemi rakkudest põhjustab hiirtel kerget aneemiat, vähendab nende eluiga ja B-rakkude arvukust lümfisõlmedes ja koondlümfifolliikulis ehk Peyer’i naastudes. Samuti on häirunud B-rakkude areng põrnas, nende diferentseerumine ja kemotaksis. T-rakkude areng toimub Ric-8a puudusel normaalselt ning sekundaarsed lümfoidorganid sisaldavad normaalselt hulgal T-rakke.[30]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Miller, K.G., Emerson, M., McManus, J., Rand, J.B. (2000) RIC-8 (Synembryn): a novel conserved protein that is required for G(q)alpha signaling in the C. elegans nervous system. Neuron 27:289–299
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Tall, G.G., Krumins, AM, Gilman, A.G. (2003) Mammalian Ric-8A (Synembryn) is a heterotrimeric G alpha protein guanine nucleotide exchange factor. J. Biol. Chem. 278:8356–8362
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Miller, K.G., Rand, J.B. (2000) A role for RIC-8 (Synembryn) and GOA-1 (G(o)alpha) in regulating a subset of centrosome movements during early embryogenesis in C. elegans. Genetics 156:1649–1660
  4. ↑ David, N.B., Martin, C.A., Segalen, M., Rosenfeld, F., Schwisguth, F., Bellaiche, Y. (2005) Drosophila Ric-8 regulates Gαi cortical localization to promote Gαi-dependent planar orientation of the mitotic spindle during asymmetric cell division. Nat. Cell Biol. 7:1083–1090
  5. ↑ Reynolds, N.K., Schade, M.A., Miller, K.G. (2005) Convergent, RIC-8-depentent Galpha signaling pathways in the Caenorhabditis elegans synaptic signaling network. Genetics 169:651–670
  6. ↑ Hampoelz, B., Hoeller, O., Bowman, S.K., Dunican, D., Knoblich, J.A. (2005) Drosophila Ric-8 is essential for plasma-membrane localization of heterotrimeric G proteins. Nat. Cell Biol. 7:1099–1105
  7. ↑ 7,0 7,1 Hinrichs, M.V., Torrejon, M., Montecino, M., Olate, J. (2012) Ric-8: different cellular roles for a heterotrimeric G-protein GEF. J. Cell. Biochem. 113:2797–2805
  8. ↑ 8,0 8,1 Klattenhoff, C., Montecino, M., Soto, X., Guzman, L., Romo, X., Garcia, MA., Mellstrom, B., Naranjo, J.R., Hinrichs, M.V., Olate, J. (2003) Human brain synembryn interacts with Gsalpha and Gqalpha and is translocated to the plasma membrane in response to isoproterenol and carbachol. J. Cell. Physiol. 195:151–157
  9. ↑ Nishimura, A., Okamoto, M., Sugawara, Y., Mizuno, N., Yamauchi, J., Itoh, H. (2006) Ric-8A potentiates Gq-mediated signal transduction by acting downstream of G protein-coupled receptor in intact cells. Genes Cells 11:487–498
  10. ↑ 10,0 10,1 Gabay, M., Pinter, M.E., Wright, F.A., Chan, P.Y., Murphy, A.J., Valenzuela, D.M., Yancopoulos, G.D., Tall, G.G. (2011) Ric-8 Proteins Are Molecular Chaperones That Direct Nascent G Protein α Subunit Membrane Association. Sci Signal 4(200):10,1126/scisignal 2002223
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/60626
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/55188
  13. ↑ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/101489
  14. ↑ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/237422
  15. ↑ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/177048
  16. ↑ Miller, K.G., Alfonso, A., Nguyen, M., Crowell J.A., Johnson, C.D., Rand, J.B. (1996) A genetic selection for Caenorhabditis elegans synaptic transmission mutants. PNAS 93:12593–12598
  17. ↑ Hurowitz, E.H., Melnyk, J.M., Chen, Y.J., Kouros-Mehr, H., Simon, M.I., Shizuya, H. (2000) Genomic Characterization of the Human Heterotrimeric G Protein α, β, and γ Subunit Genes. DNA Research 7:111–120
  18. ↑ Neer, E.J. (1995) Heterotrimeric G Proteins: Organizers of Transmembrane Signals. Cell 80:249–257
  19. ↑ Afshar, K., Willard, F.S., Colombo, K., Johnston, C.A., McCudden, C.R., Siderovski, D.P., Gonczy, P. (2004) RIC-8 is required for GPR-1/2-dependent Galpha function during asymmetric division of C. elegans embryos. Cell 119:219–230
  20. ↑ Tall, G.G. (2013) Ric-8 regulation of heterotrimeric G proteins. Author manuscript. J Recept Signal Transduct Res. 33(3):10,3109/10799893,2013,763828
  21. ↑ Chan, P., Gabay, M., Wright, F.A., Tall, G.G. (2011) Ric-8B is a GTP-dependent G protein alphas guanine nucleotide exchange factor. J Biol Chem. 286:19932–19942
  22. ↑ Ximena, R., Pasten, P., MartÌnez, S., et al. (2008) xRic-8 is a GEF for Gsα and participates in maintaining meiotic arrest in Xenopus laevis oocytes. J Cell Physiol. 214:673–680
  23. ↑ Tõnissoo, T., Lulla, S., Meier, R., Saare, M., Ruisu, K., Pooga, M., Karis, A. (2010) Nucleotide exchange factor RIC-8 is indispensable in mammalian early development. Dev Dyn 239:3404–3415
  24. ↑ Tõnissoo, T., Meier, R., Talts, K., Plaas, M., Karis, A. (2003) Expression of ric-8 (synembryn) gene in the nervous system of developing and adult mouse. Gene Expr Patterns 3:591–594
  25. ↑ Lein, E.S., Hawrylycz, M.J., Ao, N., Ayres, M., Bensinger, A., Bernard, A., Boe, A.F., Boguski, M.S., Brockway, K.S., Byrnes, E.J., Chen, L., Chen, L., Chen, T.M., Chin, M.C., Chong, J., Crook, B.E., Czaplinska, A., Dang, C.N., Datta, S., Dee, N.R., et al. (2007) Genome-wide atlas of gene expression in the adult mouse brain. Nature 445:168–176
  26. ↑ Ma, S., Kwon, H.J., Huang, Z. (2012) Ric-8a, a Guanine Nucleotide Exchange Factor for Heterotrimeric G Proteins, Regulates Bergmann Glia-Basement Membrane Adhesion during Cerebellar Foliation. The Journal of Neuroscience 32(43):14979-14993
  27. ↑ Strome, S., Wood, W.B. (1983) Generation of asymmetry and segregation of germ-line granules in early C. elegans embryos. Cell 35:15–25
  28. ↑ Von Dannecker, L.E., Mercadante, A.F., Malnic, B. (2005) Ric-8B, an olfactory putative GTP exchange factor, amplifies signal transduction through the olfactory-specific G-protein Galphaolf. J Neurosci 25(15):3793-800
  29. ↑ Von Dannecker, L.E., Mercadente, A.F., Malnic, B. (2006) Ric-8B promotes functional expression of odorant receptors. Proc Natl Acad Sci USA 103(24):9310–9314
  30. ↑ Boularan, C., Hwang, I.Y., Kamenyeva, O., Park, C., Harrison, K., Huang, Z., Kehrl, J.H. (2015) B Lymphocyte-Specific Loss of Ric-8A Results in a Gα Protein Deficit and Severe Humoral Immunodeficiency. The Journal of Immunology 195(5):2090–2102
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Ric-8&oldid=5278181"