- ลักษณะเฉพาะ
- โครงสร้าง
- ไอโซฟอร์ม "ทั้งหมด" หรือ "สมบูรณ์"
- ไอโซฟอร์ม "สั้น"
- คุณสมบัติ
- เสถียรภาพของเมมเบรน
- การส่งสัญญาณ
- อ้างอิง
dystrophinเป็นโปรตีนรูปแท่งหรือคันที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ของกระดูกเรียบและกล้ามเนื้อหัวใจเซลล์ประสาทยังอวัยวะปัจจุบันและอื่น ๆ ของร่างกายมนุษย์
มีหน้าที่คล้ายกับโปรตีนในเซลล์โครงร่างอื่น ๆ และเชื่อกันว่าทำงานเป็นหลักในความเสถียรของเยื่อหุ้มเส้นใยกล้ามเนื้อและการยึดเกาะของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกกับเซลล์โครงกระดูกภายในเซลล์
โครงสร้างโมเลกุลของ Dystrophin (ที่มา: Norwood, FL, Sutherland-Smith, AJ, Keep, NH, Kendrick-Jones, J.; ผู้สร้างภาพ: ผู้ใช้: Astrojan ผ่าน Wikimedia Commons)
มันถูกเข้ารหัสบนโครโมโซม X ซึ่งเป็นหนึ่งในยีนที่ใหญ่ที่สุดที่อธิบายไว้สำหรับมนุษย์ซึ่งการกลายพันธุ์บางส่วนเกี่ยวข้องกับพยาธิสภาพที่เชื่อมโยงกับโครโมโซมเพศเช่น Duchenne muscle dystrophy (DMD)
พยาธิวิทยานี้เป็นความผิดปกติทางกรรมพันธุ์ที่พบบ่อยเป็นอันดับสองของโลก มีผลต่อผู้ชายหนึ่งในทุกๆ 3,500 คนและจะเห็นได้ชัดระหว่างอายุ 3 ถึง 5 ขวบเนื่องจากการสูญเสียกล้ามเนื้ออย่างเร่งด่วนซึ่งสามารถลดช่วงชีวิตลงเหลือไม่เกิน 20 ปี
ยีน dystrophin ถูกแยกออกเป็นครั้งแรกในปี 1986 และมีลักษณะเฉพาะโดยใช้การโคลนตำแหน่งซึ่งหมายถึงความก้าวหน้าอย่างมากสำหรับอณูพันธุศาสตร์ในยุคนั้น
ลักษณะเฉพาะ
Dystrophin เป็นโปรตีนที่มีความหลากหลายสูงซึ่งเกี่ยวข้องกับพลาสมาเมมเบรนของเซลล์กล้ามเนื้อ (sarcolemma) และเซลล์อื่น ๆ ในระบบต่างๆของร่างกาย
ความหลากหลายของมันเกิดจากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เข้ารหัสซึ่งเป็นหนึ่งในยีนที่ใหญ่ที่สุดที่อธิบายไว้สำหรับมนุษย์ เนื่องจากมีคู่เบสมากกว่า 2.5 ล้านคู่ซึ่งคิดเป็นประมาณ 0.1% ของจีโนม
ยีนนี้แสดงออกอย่างเด่นชัดในเซลล์โครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจและในสมองแม้ว่าจะอยู่ในระดับที่น้อยกว่ามากก็ตาม ประกอบด้วยอินตรอนประมาณ 99% และภูมิภาคการเข้ารหัสจะแสดงโดยเอ็กซอน 86 เท่านั้น
ไอโซฟอร์มที่แตกต่างกันสามแบบของโปรตีนนี้ได้รับการยอมรับว่ามาจากการแปลของผู้ส่งสารที่ถอดความจากผู้ก่อการที่แตกต่างกันสามตัว: อันที่พบได้เฉพาะในเซลล์ประสาทเยื่อหุ้มสมองและฮิปโปแคมปาลอีกเซลล์หนึ่งในเซลล์ Purkinje (ในสมองด้วย) และเซลล์สุดท้ายในเซลล์กล้ามเนื้อ (โครงร่างและหัวใจ)
โครงสร้าง
เนื่องจากยีน dystrophin สามารถ "อ่าน" ได้จากตัวส่งเสริมภายในที่แตกต่างกันจึงมีไอโซฟอร์มที่แตกต่างกันของโปรตีนนี้ซึ่งมีขนาดต่างกัน จากสิ่งนี้โครงสร้างของไอโซฟอร์ม "เต็ม" และ "สั้น" ได้อธิบายไว้ด้านล่าง
ไอโซฟอร์ม "ทั้งหมด" หรือ "สมบูรณ์"
ไอโซฟอร์ม "ทั้งหมด" ของ dystrophin เป็นโปรตีนรูปแท่งที่มีโดเมนที่จำเป็น 4 โดเมน (N-terminal, central domain, cysteine-rich domain และ C-terminal domain) ซึ่งรวมกันแล้วมีน้ำหนักเพียง 420 kDa และประมาณ กรดอะมิโน 3,685 ตกค้าง
โดเมน N-terminal คล้ายกับα-actinin (โปรตีนที่จับกับแอกติน) และสามารถอยู่ระหว่าง 232 ถึง 240 กรดอะมิโนขึ้นอยู่กับไอโซฟอร์ม แกนหลักหรือโดเมนแกนประกอบด้วยการทำซ้ำสามเกลียวเหมือนสเปกตรัม 25 ครั้งและมีกรดอะมิโนตกค้างประมาณ 3000
บริเวณ C-terminal ของโดเมนกลางซึ่งประกอบด้วยโดเมนที่อุดมไปด้วยการทำซ้ำของ cysteine มีสารตกค้างประมาณ 280 ชนิดและคล้ายคลึงกับแรงจูงใจที่จับกับแคลเซียมในโปรตีนเช่นคาโมดูลิน, α-actinin และβ -spectrine โดเมน C-terminal ของโปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 420 ชนิด
ไอโซฟอร์ม "สั้น"
เนื่องจากยีน dystrophin มีตัวส่งเสริมภายในอย่างน้อยสี่ตัวจึงอาจมีโปรตีนที่มีความยาวต่างกันซึ่งแตกต่างกันเนื่องจากไม่มีโดเมนใด ๆ
โปรโมเตอร์ภายในแต่ละตัวมี exon ตัวแรกที่ไม่ซ้ำกันซึ่งแยกออกเป็น exons 30, 45, 56 และ 63 สร้างผลิตภัณฑ์ 260 kDa (Dp260), 140 kDa (Dp140), 116 kDa (Dp116) และ 71 kDa (Dp71) ) ซึ่งแสดงออกในบริเวณต่างๆของร่างกาย
Dp260 แสดงออกในเรตินาและอยู่ร่วมกับรูปแบบของสมองและกล้ามเนื้อ "เต็ม" Dp140 พบได้ในสมองเรตินาและไตในขณะที่ Dp116 พบในเส้นประสาทส่วนปลายของผู้ใหญ่เท่านั้นและ Dp71 พบได้ในเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ที่ไม่ใช่กล้ามเนื้อ
คุณสมบัติ
ตามที่ผู้เขียนหลายคนกล่าวว่า dystrophin มีหน้าที่ต่างๆที่ไม่เพียง แต่บ่งบอกถึงการมีส่วนร่วมในฐานะโปรตีนของโครงร่างเซลล์
เสถียรภาพของเมมเบรน
หน้าที่หลักของ dystrophin ในฐานะโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเมมเบรนของเซลล์ประสาทและเซลล์กล้ามเนื้อคือการทำปฏิกิริยากับโปรตีนเมมเบรนที่แตกต่างกันอย่างน้อยหกชนิดซึ่งจะจับตัวเป็นคอมเพล็กซ์ dystrophin-glycoprotein
การก่อตัวของคอมเพล็กซ์นี้ทำให้เกิด "สะพาน" ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์กล้ามเนื้อหรือซาร์โคเลมมาและเชื่อมต่อ "ยืดหยุ่น" ลามินาฐานของเมทริกซ์นอกเซลล์กับโครงกระดูกภายใน
การทำงานที่ซับซ้อนของ dystrophin-glycoprotein ในการรักษาเสถียรภาพของเมมเบรนและในการป้องกันเส้นใยกล้ามเนื้อจากเนื้อร้ายหรือความเสียหายที่เกิดจากการหดตัวที่เกิดขึ้นเป็นเวลานานซึ่งแสดงให้เห็นผ่านทางพันธุกรรมย้อนกลับ
"การทำให้คงตัว" นี้มักถูกมองว่าคล้ายคลึงกับโปรตีนที่คล้ายกันซึ่งเรียกว่าสเปกตรัมให้เซลล์ต่างๆเช่นเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ไหลเวียนในเลือดเมื่อผ่านเส้นเลือดฝอยแคบ ๆ
การส่งสัญญาณ
Dystrophin หรือค่อนข้างซับซ้อนของโปรตีนที่สร้างด้วยไกลโคโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์ไม่เพียง แต่มีหน้าที่โครงสร้างเท่านั้น แต่ยังชี้ให้เห็นว่ามันอาจมีหน้าที่บางอย่างในการส่งสัญญาณและการสื่อสารของเซลล์
ตำแหน่งของมันแสดงให้เห็นว่ามันอาจมีส่วนร่วมในการส่งผ่านความตึงเครียดจากเส้นใยแอกตินในเนื้อเยื่อของเส้นใยกล้ามเนื้อผ่านเมมเบรนในพลาสมาไปยังเมทริกซ์นอกเซลล์เนื่องจากสิ่งนี้มีความสัมพันธ์ทางกายภาพกับเส้นใยเหล่านี้และกับพื้นที่นอกเซลล์
หลักฐานของการทำงานอื่น ๆ ในการถ่ายทอดสัญญาณได้เกิดขึ้นจากการศึกษาบางชิ้นที่ดำเนินการกับยีน dystrophin ที่กลายพันธุ์ซึ่งมีข้อบกพร่องในการลดทอนสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้หรือการป้องกันเซลล์
อ้างอิง
- Ahn, A. , & Kunkel, L. (1993). ความหลากหลายของโครงสร้างและหน้าที่ของ dystrophin พันธุศาสตร์ธรรมชาติ, 3, 283-291
- ดูเด็ค, RW (1950) Histology ที่ให้ผลผลิตสูง (2nd ed.) ฟิลาเดลเฟียเพนซิลเวเนีย: Lippincott Williams & Wilkins
- Ervasti, J. , & Campbell, K. (1993). Dystrophin และโครงกระดูกเมมเบรน ความคิดเห็นปัจจุบันทางชีววิทยาของเซลล์, 5, 85–87
- Hoffman, EP, Brown, RH, & Kunkel, LM (1987) Dystrophin: ผลิตภัณฑ์โปรตีนของ Duchenne Muscular Dystrophy Locus เซลล์, 51, 919-928
- Koenig, M. , Monaco, A. , & Kunkel, L. (1988). Cytoskeletal ของ Dystrophin Protein แบบเรียงลำดับสมบูรณ์ทำนายก. เซลล์, 53, 219-228
- Le, E. , Winder, SJ, & Hubert, J. (2010). Biochimica et Biophysica Acta Dystrophin: มากกว่าผลรวมของชิ้นส่วน Biochimica et Biophysica Acta, 1804 (9), 1713–1722
- Love, D. , Byth, B. , Tinsley, J. , Blake, D. , & Davies, K. (1993). Dystrophin และ Dystrophin ที่เกี่ยวข้องกับโปรตีน: การทบทวนการศึกษาโปรตีนและ RNA Neuromusc Disord , 3 (1), 5–21.
- Muntoni, F. , Torelli, S. , & Ferlini, A. (2003). Dystrophin และการกลายพันธุ์: ยีนเดียวโปรตีนหลายตัวฟีโนไทป์หลายตัว มีดหมอประสาทวิทยา, 2, 731–740.
- พาสเตอร์, C. , Wong, S. , & Elson, EL (1995) กลไกการทำงานของ Dystrophin ในเซลล์กล้ามเนื้อ วารสารชีววิทยาของเซลล์, 128 (3), 355-361.
- Sadoulet-Puccio, HM และ Kunkell, LM (1996) Dystrophin และ lsoforms Brain Pathology, 6, 25–35