MyoD - MyoD
MyoD olarak da bilinen, miyoblast belirlenmesi protein 1 , a, bir protein düzenlenmesinde önemli bir rol oynar hayvanlarda kas farklılaşmasını . Harold M. Weintraub'un laboratuvarında keşfedilen MyoD, miyojenik düzenleyici faktörler (MRF'ler) olarak bilinen bir protein ailesine aittir . Bu bHLH (temel sarmal halka sarmalı) transkripsiyon faktörleri , miyojenik farklılaşmada sırayla hareket eder. Omurgalı MRF ailesi üyeleri arasında MyoD1, Myf5 , myogenin ve MRF4 (Myf6) bulunur. İçinde omurgalı olmayan hayvanlar , tek bir MyoD proteini tipik bulunmuştur.
MyoD, miyojenik bağlılığın en erken belirteçlerinden biridir. MyoD, hareketsiz uydu hücrelerinde son derece düşük ve esasen saptanamayan seviyelerde eksprese edilir , ancak MyoD'nin ekspresyonu, egzersiz veya kas dokusu hasarına yanıt olarak aktive edilir. MyoD'nin uydu hücreler üzerindeki etkisi doza bağlıdır; yüksek MyoD ekspresyonu hücre yenilenmesini baskılar, terminal farklılaşmayı destekler ve apoptozu indükleyebilir. MyoD, miyoblast bağlılığını işaret etse de, MyoD geninden yoksun fare mutantlarında kas gelişimi önemli ölçüde kesilmez. Bu muhtemelen Myf5 ve/veya Mrf4'ün işlevsel fazlalığından kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, MyoD ve Myf5'in kombinasyonu, miyogenezin başarısı için hayati öneme sahiptir .
Tarih
MyoD, 1987'de Davis, Weintraub ve Lassar tarafından Cell'de rapor edilen kas oluşumu için fonksiyonel bir deneyle klonlandı. İlk olarak 1988 yılında Tapscott, Davis, Thayer, Cheng, Weintraub ve Lassar in Science tarafından bir nükleer fosfoprotein olarak tanımlandı . Araştırmacılar, murin MyoD proteininin tamamlayıcı DNA'sını (cDNA) farklı bir hücre dizisinde ( fibroblast ve adipoblast ) eksprese etti ve MyoD'nin bunları miyojenik hücrelere dönüştürdüğünü buldu. Ertesi yıl, aynı araştırma ekibi, proteinin hem yapısını hem de işlevini belirlemek için birkaç test gerçekleştirdi ve proteinin aktif bölgesinin helis ilmek sarmalından (şimdi temel sarmal ilmek sarmalı olarak anılmaktadır) oluştuğu yönündeki ilk önerilerini doğruladı . dimerizasyon ve bu bHLH bölgesinin yukarı akışındaki temel bir bölge, yalnızca bir protein dimeri haline geldiğinde DNA bağlanmasını kolaylaştırdı . MyoD, işlevinin birçok yönü hakkında hala nispeten az şey bilindiği için aktif bir araştırma alanı olmuştur.
İşlev
MyoD'nin gelişimdeki işlevi, mezoderm hücrelerini bir iskelet miyoblast soyuna bağlamak ve daha sonra bu devam eden durumu düzenlemektir. MyoD ayrıca kas onarımını da düzenleyebilir. MyoD mRNA seviyelerinin de yaşlanan iskelet kasında yükseldiği bildirilmektedir.
MyoD'nin ana eylemlerinden biri , p21 ve miyogenin transkripsiyonunu artırarak hücreleri hücre döngüsünden çıkarmaktır ( farklılaşmış miyositlerde terminal hücre döngüsü durması için proliferasyonu durdurmak ) . MyoD, sikline bağımlı kinazlar ( CDK'ler ) tarafından inhibe edilir . CDK'ler sırayla p21 tarafından inhibe edilir. Böylece MyoD, hücredeki kendi aktivitesini ileriye dönük bir şekilde geliştirir.
Sürekli MyoD ifadesi, kasla ilgili genlerin ifadesini korumak için gereklidir.
MyoD ayrıca hızlı kasılan kas lifi (tip IIA, IIX ve IIB) fenotipi için önemli bir efektördür.
mekanizmalar
MyoD bir transkripsiyon faktörüdür ve ayrıca E-kutusu olarak bilinen bir DNA motifine bağlanma yoluyla kromatin yeniden modellemesini yönlendirebilir . MyoD'nin yüzlerce kas geni promotörü ile bağlanma etkileşimlerine sahip olduğu ve miyoblast proliferasyonuna izin verdiği bilinmektedir . Tamamen anlaşılmamakla birlikte, MyoD'nin KAP1 (KRAB [Krüppel benzeri ilişkili kutu] ile ilişkili protein 1) fosforilasyonunun aracılık ettiği bir açma/kapama anahtarı birlikteliğinde büyük bir miyogenez kontrolörü olarak işlev gördüğü düşünülmektedir . KAP1, hem MyoD hem de Mef2 (bir miyosit transkripsiyon arttırıcı faktör) ile birlikte miyoblastlardaki kasla ilgili genlerde lokalizedir . Burada, bir iskele görevi görür ve G9a ve Histon deasetilaz HDAC1'i içeren birkaç koruyucuya ek olarak p300 ve LSD1 koaktivatörlerini işe alır . Bu koaktivatör/koruyucu alımının sonucu, kas genleri üzerindeki teşvik edici bölgelerin susturulmasıdır. Kinaz MSK1, KAP1'i fosforile ettiğinde, daha önce yapı iskelesine bağlı olan koruyucular, MyoD ve Mef2'nin transkripsiyonu aktive etmesine izin vererek serbest bırakılır.
"Ana kontrolör" MyoD aktif hale geldikten sonra, SETDB1 hücre içinde MyoD ekspresyonunu korumak için gereklidir. Setdb1 hem MyoD ekspresyonunu hem de kas dokularına özgü genleri korumak için gerekli görünmektedir, çünkü Setdb1 ekspresyonunun azalması, miyoblast farklılaşması ve belirlenmesinde ciddi bir gecikmeye neden olur. Eksojen MyoD ile tedavi edilen Setdb1 tükenmiş miyoblastlarda, miyoblastik farklılaşma başarıyla geri yüklenir. MyoD üzerindeki Setdb1 eyleminin bir modelinde, Setdb1, MyoD'nin bir inhibitörünü bastırır. Bu tanımlanamayan inhibitör, tipik hücresel çoğalma sırasında muhtemelen MyoD'ye karşı rekabetçi bir şekilde hareket eder. Bu model için kanıt, Setdb1'in azalmasının, bilinmeyen MyoD inhibitörünün salınmasından kaynaklanabilecek miyoblast farklılaşmasının doğrudan inhibisyonu ile sonuçlanmasıdır.
MyoD'nin ayrıca , terminal olarak farklılaşmış miyoblastlarda hücre döngüsü durmasına neden olmak için tümör baskılayıcı gen olan Retinoblastoma (pRb) ile işbirliği içinde çalıştığı gösterilmiştir . Bu, Siklin , Siklin D1'in düzenlenmesi yoluyla yapılır . Hücre döngüsü durması (miyoblastların miyogenezin sonucunu gösterdiği), D1 siklininin sürekli ve kararlı baskısına bağlıdır. Hem MyoD hem de pRb, siklin D1'in baskılanması için gereklidir, ancak doğrudan siklin D1 üzerinde hareket etmek yerine, siklin D1'in hemen başında olan Fra-1 üzerinde hareket ederler. MyoD ve pRb'nin her ikisi de Fra-1'in (ve dolayısıyla siklin D1'in) baskılanması için gereklidir, çünkü MyoD veya pRb tek başına siklin D1 baskılanmasını ve dolayısıyla hücre döngüsü durmasını indüklemek için tek başına yeterli değildir. Fra-1'in bir intronik geliştiricisinde , keşfedilen iki korunmuş MyoD bağlanma bölgesi vardı. Güçlendiriciyi baskılayan, dolayısıyla siklin D1'i baskılayan ve sonuçta terminal olarak farklılaşmış miyoblastlar için hücre döngüsü durmasıyla sonuçlanan Fra-1 intronik güçlendiricide MyoD ve pRb'nin ortak etkisi vardır.
Wnt sinyali MyoD'yi etkileyebilir
Komşu dokulardan Wnt sinyal ifade etmek üzere bu Wnt sinyalleri almak Somitlerin hücreleri oluşturmak için gösterilmiştir Pax3 ve Pax7 ek olarak miyojenik düzenleyici faktörler de dahil olmak üzere, Myf5 ve MyoD. Spesifik olarak, Wnt3a , bir uzak güçlendirici ve Wnt yanıt elemanı ile cis-element etkileşimleri yoluyla MyoD ifadesini doğrudan indükleyebilir . Dorsal nöral tüpten Wnt1 ve yüzey ektoderminden Wnt6/ Wnt7a da somitte miyogenezin teşvik edilmesiyle ilişkilendirilmiştir; ikinci sinyaller öncelikle Myod aracılığıyla hareket edebilir.
Dinlenme durumundaki (fizyolojik stresin olmadığı) tipik yetişkin kaslarında, eksprese edilen spesifik Wnt ailesi proteinleri Wnt5a , Wnt5b, Wnt7a ve Wnt4'tür . Bir kas yaralandığında (böylece rejenerasyon gerektirir) Wnt5a, Wnt5b ve Wnt7a ekspresyonda artar. Kas onarımını tamamladıkça Wnt7b ve Wnt3a da artar. Kas hücresi onarımında Wnt sinyal ifadesinin bu modellenmesi, mevcut uydu hücrelerinin sayısını azaltan progenitör hücrelerin farklılaşmasını indükler. Wnt, uydu hücre regülasyonu ve iskelet kası yaşlanması ve ayrıca rejenerasyonda çok önemli bir rol oynar. Wnt'lerin, Myf5 ve MyoD'nin Wnt1 ve Wnt7a tarafından ifadesini aktifleştirdiği bilinmektedir. Wnt4, Wnt5 ve Wnt6, her iki düzenleyici faktörün ifadesini artırma işlevi görür, ancak daha ince bir düzeyde. Ek olarak, MyoD, miyoblastlar farklılaşmaya uğradığında Wnt3a'yı arttırır. MyoD'nin Wnt tarafından cis-düzenleme doğrudan hedefleme yoluyla mı yoksa dolaylı fizyolojik yollar aracılığıyla mı etkinleştirildiği henüz açıklığa kavuşturulmamıştır.
Koaktivatörler ve baskılayıcılar
IFRD1 , MEF2C'nin transkripsiyonel aktivitesini indüklemede ( HDAC4'ü MEF2C'den değiştirerek) MyoD ile işbirliği yaptığından, MyoD'nin pozitif bir kofaktörüdür ; ayrıca IFRD1 , MyoD mRNA birikimini engellediği bilinen NF- KB'nin transkripsiyonel aktivitesini de bastırır .
NFATc1 , fiber tipinin bileşimini düzenleyen bir transkripsiyon faktörüdür ve aerobik egzersizden kaynaklanan hızlı-yavaş seğirme geçişi, NFATc1'in ekspresyonunu gerektirir. MyoD ekspresyonu, oksidatif lif tiplerinde NFATc1 tarafından inhibe edilen hızlı seğirme liflerinde önemli bir transkripsiyon faktörüdür. NFATc1 gerekli kopyalayıcı ortak aktifleştirici inhibe toplanması ile sonuçlanan MyoD, N-terminal aktivasyon alanı ile fiziksel bir etkileşim yoluyla MyoD inhibe çalışır p300 . NFATc1, MyoD ve p300 arasındaki etkileşimi fiziksel olarak bozar. Bu, NFATc1 ve MyoD için karşıt rollerle egzersiz yoluyla lif türlerinin in vivo geçiş yaptığı moleküler mekanizmayı kurar. NFATc1, yavaş kasılan kas lifi tiplerinde MyoD'nin fiziksel inhibisyonu ile bu dengeyi kontrol eder.
Histon deasetiltransferaz p300, MyoD'nin aracılık ettiği fibroblastlardan myotube üretimi için gerekli olan bir etkileşimde MyoD ile çalışır. p300'ün alınması, fibroblastların miyotüplere dönüştürülmesinde hız sınırlayıcı süreçtir. P300 ilave olarak, MyoD da Set7, işe bilinmektedir H3K4me1 , H3K27ac ve RNAP II ile bağlı olduğu güçlendiriciye ve bu durum spesifik ve MyoD işe tarafından kurulmuştur kas geninin aktivasyonu için izin verir. Endojen p300, MyoD'nin temel bir koaktivatör olarak işlev görmesi için gereklidir. MyoD, her ikisinin de belirli ve etkin olmayan bir konformasyonda kurulmasına ve korunmasına yardımcı olan bir yer tutucu "varsayılan öncü faktör" ile bağlantılı olarak güçlendirici bölgeye ilişkisel olarak bağlanır. Güçlendiriciye bağlı yer tutucu proteinin çıkarılması veya inaktivasyonu üzerine, arttırıcı aktivitesini pozitif olarak düzenlemeye yardımcı olan ek transkripsiyon faktörleri grubunun alımına izin verilir ve bu, MyoD-transkripsiyon faktörü-arttırıcı kompleksinin transkripsiyonel olarak aktif bir durum almasıyla sonuçlanır. .
Etkileşimler
MyoD'nin şunlarla etkileşime girdiği gösterilmiştir :
Referanslar
Dış bağlantılar
- ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi'nde MyoD+Protein Tıbbi Konu Başlıkları (MeSH)
- Uygun yapısal bilginin her genel PDB için UniProt : P10085 de (fare miyoblast belirlenmesi protein 1) PDBe-KB .