Аутоиммунный регулятор - Autoimmune regulator

AIRE
PBB Protein AIRE image.jpg
Доступные конструкции
PDB Ортолог поиск: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы AIRE , AIRE1, APECED, APS1, APSI, PGA1, аутоиммунный регулятор
Внешние идентификаторы OMIM : 607358 MGI : 1338803 HomoloGene : 327 GeneCards : AIRE
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Entrez
Ансамбль
UniProt
RefSeq (мРНК)

NM_000383
NM_000658
NM_000659

RefSeq (белок)

NP_000374

Расположение (UCSC) Chr 21: 44.29 - 44.3 Мб Chr 10: 78.03 - 78.04 Мб
PubMed поиск
Викиданные
Просмотр / редактирование человека Просмотр / редактирование мыши

Аутоиммунного регулятора ( AIRE ) представляет собой белок , который у человека кодируется AIRE гена . Это ген размером 13kb на хромосоме 21q22.3, содержащий 545 аминокислот. AIRE - это фактор транскрипции, экспрессирующийся в мозговом веществе (внутренней части) вилочковой железы . Это часть механизма, который устраняет самореактивные Т-клетки, которые могут вызвать аутоиммунное заболевание. Он подвергает Т-клетки действию нормальных, здоровых белков из всех частей тела, а Т-клетки, которые реагируют на эти белки, разрушаются.

Каждая Т-клетка распознает определенный антиген, когда он представлен в комплексе с молекулой главного комплекса гистосовместимости (MHC) антигенпрезентирующей клеткой . Это распознавание осуществляется рецепторами Т-клеток, экспрессируемыми на поверхности клетки. Рецепторы Т-клеток генерируются случайным образом перетасованными сегментами генов, в результате чего образуется очень разнообразная популяция Т-клеток, каждая из которых обладает уникальной антигенной специфичностью. Следовательно, необходимо удалить Т-клетки с рецепторами, которые распознают собственные белки организма, еще находясь в тимусе. Под действием AIRE медуллярные эпителиальные клетки тимуса (mTEC) экспрессируют основные белки из других частей тела (так называемые «тканеограниченные антигены» - TRA), а Т-клетки, которые отвечают на эти белки, удаляются посредством гибели клеток ( апоптоза ). Таким образом, AIRE управляет негативным отбором самоопознавающихся Т-клеток. При дефекте AIRE Т-клетки, распознающие антигены, обычно вырабатываемые организмом, могут покинуть вилочковую железу и войти в кровоток. Это может привести к множеству аутоиммунных заболеваний .

Впервые о гене сообщили две независимые исследовательские группы Aaltonen et al. и Нагамин и др. в 1997 году, которым удалось выделить и клонировать ген из хромосомы 21q22.3 человека. Их работа смогла показать, что мутации в гене AIRE ответственны за патогенез аутоиммунного полигландулярного синдрома типа I. Более глубокое понимание белка Aire было позже предоставлено Heino et al. в 2000 г. Они показали, что белок Aire в основном экспрессируется в эпителиальных клетках мозгового вещества тимуса с использованием иммуногистохимии.

Функция

В тимусе AIRE вызывает транскрипцию широкого набора органоспецифических генов, которые создают белки , которые обычно экспрессируются только в периферических тканях, создавая «иммунологическую собственную тень» в тимусе. Важно, чтобы аутореактивные Т-клетки, которые прочно связываются с аутоантигеном, удалялись в тимусе (посредством процесса отрицательной селекции ), иначе они могут позже встретиться и связываться со своими соответствующими аутоантигенами и инициировать аутоиммунную реакцию. Таким образом, экспрессия нелокальных белков с помощью AIRE в тимусе снижает угрозу аутоиммунитета , способствуя устранению аутореактивных Т-клеток, которые связывают антигены, которые обычно не обнаруживаются в тимусе. Кроме того, было обнаружено, что AIRE экспрессируется в популяции стромальных клеток, расположенных во вторичных лимфоидных тканях, однако эти клетки, по-видимому, экспрессируют особый набор TRA по сравнению с mTEC.

Исследования на мышах с нокаутом показали, что AIRE функционирует, инициируя транскрипцию разнообразного набора аутоантигенов, таких как инсулин , в тимусе . Эта экспрессия затем позволяет созревающим тимоцитам становиться толерантными к периферическим органам, тем самым подавляя аутоиммунное заболевание.

Ген AIRE также экспрессируется во многих других тканях. Ген AIRE также экспрессируется в подмножестве 33D1 + дендритных клеток мышей и дендритных клеток человека.

Состав

AIRE состоит из многодоменной структуры, которая способна связываться с хроматином и действовать как регулятор транскрипции генов. Специфический состав AIRE включает домен активации и рекрутирования каспаз (CARD), сигнал ядерной локализации (NLS), домен SAND и два пальца гомеодомена растений (PHD). Домен SAND расположен в середине аминокислотной цепи (а.о. 180–280) и опосредует связывание AIRE с фосфатными группами ДНК. Другая потенциальная роль этого домена заключается в закреплении AIRE на гетерологичных белках. Два богатых цистеином пальцевых домена PHD на С-конце AIRE - это PHD1 (аминокислотные остатки 299-340) и PHD2 (аминокислотные остатки 434-475), которые разделены богатой пролином областью аминокислот. Эти домены пальца служат для считывания меток хроматина по степени метилирования в хвосте гистона H3. Более конкретно, PHD1 способен распознавать неметилирование в хвосте H3 как эпигенетическую метку.

Неотъемлемой характеристикой AIRE является его способность гомомеризоваться в димеры и тримеры, что позволяет ему связываться со специфическими олигонуклеотидными мотивами. Это свойство проистекает из области гомогенного окрашивания (HSR), расположенной на N-конце. Из-за α-спиральной структуры пучка с четырьмя спиралями HSR чувствительны к конформационным изменениям гена. Варианты и делеции с участием этого домена вызывают неспособность активировать транскрипцию гена, предотвращая образование олигомеров, и могут привести к APS-1.

Механизм

Вместо связывания с консенсусными последовательностями промоторов гена-мишени, такими как обычные факторы транскрипции, AIRE участвует в скоординированных последовательностях, которые выполняются его мультимолекулярными комплексами. Первым партнером AIRE, который был идентифицирован, является CREB-связывающий белок (CBP), который локализован в ядерных телах и является коактиватором многих факторов транскрипции. Другие партнеры AIRE включают положительный фактор элонгации транскрипции b (P-TEFb) и ДНК-активированную протеинкиназу (DNA-PK). DNA-PK фосфорилирует AIRE in vitro по Thr68 и Ser156. Другой партнер - ДНК-топоизомераза (DNA-TOP) IIα. Этот фермент изомераза воздействует на топологию ДНК и удаляет положительные и отрицательные суперспирали ДНК, вызывая временные разрывы ДНК. В свою очередь, это вызывает релаксацию локального хроматина и помогает инициировать и пост-инициации транскрипции гена. Выполняя разрывы двухцепочечной ДНК, DNA-TOPIIα рекрутирует ДНК-PK и поли- (АДФ-рибоза) полимеразу (PARP1), которые участвуют в разрыве и репарации ДНК посредством негомологичного соединения концов.

Патология

Ген AIRE мутирован при редком аутоиммунном синдроме аутоиммунной полиэндокринопатии типа 1 (APS-1), также известном как аутоиммунная полиэндокринопатия-кандидоз-эктодермальная дистрофия (APECED). Различные мутации чаще встречаются среди определенных групп населения в мире. Наиболее частые мутации AIRE происходят в экзонах 1, 2, 6, 8 и 10. Экзоны 1 и 2 кодируют HSR, экзон 6 кодирует домен SAND, экзон 8 находится в домене PHD-1, а экзон 10 расположен в богатой пролином области между двумя пальцевыми доменами PHD. Известные мутации в AIRE включают Arg139X, Arg257X и Leu323SerfsX51.

Нарушение AIRE приводит к развитию ряда аутоиммунных заболеваний, наиболее частыми клиническими состояниями синдрома являются гипопаратиреоз , первичная недостаточность коры надпочечников и хронический кожно-слизистый кандидоз .

Нокаут гена мышиного гомолога Aire создал трансгенную модель мыши , которая используется для изучения механизма болезни у больных людей.

Взаимодействия

Было показано, что аутоиммунный регулятор взаимодействует со связывающим белком CREB .

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки