PAX6
Upareni kutijski protein Pax-6, znan i kao aniridijski protein tip II (AN2) ili okulorombin, je protein koji je kod ljudi kodiran genom PAX6.[5]
Aminokiselinska sekvenca
[uredi | uredi izvor]Dužina polipeptidnog lanca je 422 aminokiseline, a molekulska težina 46.683 Da.[6]
10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MQNSHSGVNQ | LGGVFVNGRP | LPDSTRQKIV | ELAHSGARPC | DISRILQVSN | ||||
GCVSKILGRY | YETGSIRPRA | IGGSKPRVAT | PEVVSKIAQY | KRECPSIFAW | ||||
EIRDRLLSEG | VCTNDNIPSV | SSINRVLRNL | ASEKQQMGAD | GMYDKLRMLN | ||||
GQTGSWGTRP | GWYPGTSVPG | QPTQDGCQQQ | EGGGENTNSI | SSNGEDSDEA | ||||
QMRLQLKRKL | QRNRTSFTQE | QIEALEKEFE | RTHYPDVFAR | ERLAAKIDLP | ||||
EARIQVWFSN | RRAKWRREEK | LRNQRRQASN | TPSHIPISSS | FSTSVYQPIP | ||||
QPTTPVSSFT | SGSMLGRTDT | ALTNTYSALP | PMPSFTMANN | LPMQPPVPSQ | ||||
TSSYSCMLPT | SPSVNGRSYD | TYTPPHMQTH | MNSQPMGTSG | TTSTGLISPG | ||||
VSVPVQVPGS | EPDMSQYWPR | LQ |
Specijska distribucija
[uredi | uredi izvor]Funkcija proteina PAX6 je visoko konzerviranana kod bilaterijskih vrsta. Naprimjer, mišji PAX6 može pokrenuti razvoj oka u Drosophila melanogaster. Osim toga, mišji i ljudski PAX6 imaju identične aminokiselinske sekvence.[7]
Genomska organizacija lokusa PAX6 razlikuje se među vrstama, uključujući broj i distribuciju egzona, cis-regulatornih elemenata i mjesta početka transkripcije s,[8][9] iako se većina elemenata na razred Vertebrata međusobno poravnavaju.[10][11] Prvi rad na organizaciji genoma izveden je na prepelicama, ali je slika lokusa miša najcjelovitija do sada. Sastoji se od tri potvrđena promotora (P0, P1, Pα), 16 egzona i najmanje šest pojačivača. 16 potvrđenih egzona numerirano je od 0 do 13 sa dodacima egzona α koji se nalazi između egzona 4 i 5, i alternativno prerađenim egzonom 5a. Svaki promotor je povezan sa svojim proksimalnim egzonom (egzon 0 za P0, egzon 1 za P1), što rezultira transkriptima koji su alternativno prerađeni u 5' neprevedenoj regiji.[12] Po dogovoru, egzoni za ortologe iz drugih vrsta imenuju se u odnosu na numeriranje čovjeka/miša, sve dok je organizacija razumno dobro konzervirana.[11]
Od četiri Pax6 ortologa u Drosophila smatra se da proizvodi gena bez oka (ey) i bezoki blizanac (toy) dijele funkcionalnu homologiju sa kanonskom izoformom Pax6 kičmenjaka, dok genski proizvodi eyegone (eyg) i twin of eyegone (toe) dijele funkcionalnu homologiju sa izoformom Pax6 (5a) kičmenjaka. Bezoke oči i oči s okom nazvane su po odgovarajućim mutiranim fenotipovima. Ovi paralozi također igmju ulogu u razvoju cijelog očno-antenskog diska, a posljedično i u formiranju glave, a[13] toy pozitivno regulira ekspresiju gena ey.[14]
Funkcija
[uredi | uredi izvor]PAX6 je član porodice gen Pax, koja je odgovorna za prijenos genetičkih informacija koje će kodirati protein Pax-6. Djeluje kao gen "glavne kontrole" za razvoj očiju i drugih čulnih organa, određenih neuronskih i epidermnih tkiva, kao i drugih homolognih struktura, obično izvedenih iz ektoderma svih tkiva . Međutim, prepoznato je da je niz gena neophodan za razvoj oka, pa stoga izraz "glavni kontrolni gen" može biti netačan.[15] Pax-6 se eksprimira kao faktor transkripcije kada neuronski ektoderm primi kombinaciju slabih soničnog ježa (SHH) i jakih TGF-beta) signalnih gradijenata. Ekspresija se prvi put vidi u prednjem, stražnjem, glavnom dijelu ektoderma i leđnoj moždini, a zatim u srednjem mozgu. Ovaj transkripcijski faktor je najzapaženiji po svojoj upotrebi u međuspecijski induciranoj ekspresiji ektopijskih očiju i od medicinske je važnosti jer heterozigotni mutanti proizvode širok spektar očnih defekata kao što je aniridija kod ljudi.[16]
Pax6 služi kao regulator u koordinaciji i formiranju obrazaca potrebnih za uspješnu diferencijaciju i proliferaciju, osiguravajući da se procesi neurogeneze i okulogeneze uspješno provode. Kao transkripcijski faktor, Pax6 djeluje na molekulnom nivou u signalizaciji i formiranju centralnog nervnog sistema. Karakteristični upareni DNK vezujući domen Pax6 koristi dva domena koji se vezuju za DNK, upareni domen (PD) i upareni tip homeodomena (HD). Ovi domeni funkcioniraju odvojeno pomoću Pax6 za izvođenje molekulne signalizacije, koja regulira posebne funkcije Pax6. Primjer toga leži u regulatornom uključivanju HD-a u formiranju leće i retine tokom okulogeneze, za razliku od molekulnih mehanizama kontrole izloženih na obrascima neurogeneze u razvoju mozga pomoću PD. HD i PD domeni djeluju u uskoj koordinaciji, dajući Pax6 njegovu multifunkcionalnu prirodu u usmjeravanju molekulske signalizacije u formiranju CNS-a. Iako su mnoge funkcije Pax6 poznate, molekuldki mehanizmi ovih funkcija ostaju uglavnom neriješeni.[17] High-throughput studies uncovered many new target genes of the Pax6 transcription factors during lens development.[18] Oni uključuju aktivator transkripcije BCL9, nedavno identificiran, zajedno s Pygo2, kao nizvodne efekte funkcija Pax6.[19]
Izoforme
[uredi | uredi izvor]Lokus PAX6 kikmenjaka kodira najmanje tri različite proteinske izoforme, a to su kanonski PAX6, PAX6 (5a) i PAX6 (ΔPD). Kanonski protein PAX6 sadrži N-terminalni upareni domen, povezan regijom veze s uparenom homeodomenom, i C-terminalni domen bogat prolinom/serinom/treoninom (P/S/T). Upareni domen i domaćinski domen uparenog tipa imaju aktivnosti vezivanja za DNK, dok domen bogat P/S/T oma funkciju aktivacije. PAX6 (5a) je proizvod alternativno prerađenog egzona 5a koji rezultira insercijom 14 ostataka u upareni domen, što mijenja specifičnost ove aktivnosti vezivanja DNK. Nukleotidna sekvenca koja odgovara linkerskoj regiji kodira skup od tri alternativna kodona za početak translacije. iz kojih potiče treća izoforma PAX6. Zajedno poznate kao PAX6 (ΔPD) ili uparene izoforme, ova tri genska proizvoda nemaju upareni domen. Upareni proteini imaju molekulsku težinu od 43, 33 ili 32 kDa, ovisno o određenom početnom kodonu koji se koristi. Funkcija transaktivacije PAX6 pripisuje se C-terminalnom domenu bogatom P/S/T, promjenjive dužine, koja se proteže na 153 ostatka u ljudskim i mišjim proteinima.
Napredovanje istraživanja u ovom području moglo bi nas dovesti do boljeg razumijevanja složenosti koja se vidi u neuronskom razvoju i možda će jednog dana uspjeti rasti tkivo oka in vitro. Tokom razvoja embriona, gen PAX6, pronađen na hromosomu 2, može se vidjeti eksprimiran u više ranih struktura kao što su leđna moždina, zadnji mozak, prednji mozak i oči.[20] Mutacije gena PAX6 kod sisarskih vrsta mogu imati drastičan učinak na fenotip organizma. To se može vidjeti kod miševa koji sadrže homozigotne mutacije 422-aminokiselinskih transkripcijskih faktora, kodiranih PAX6 u kojima ne razvijaju oči ili nosne šupljine nazvane mišje „male oči“ (PAX10sey/sey).[20][21] Delecija PAX6 inducira iste abnormalne fenotipove koji ukazuju na to da mutacije uzrokuju gubitak proteina. PAX6 je bitan za stvaranje retine, leće i rožnjače, zbog njegove uloge u ranoj determinaciji ćelija pri formiranju prekursora ovih struktura, poput optičkog mjehurića i nadređenog površinskog ektoderm.[21] PAX10 mutacije također ometaju razvoj nosne šupljine, zbog sličnih prekursorskih struktura koje u malih očnih miševa ne eksprimiraju PAX10-ovu iRNK.[22] Miševi kojima nedostaje bilo koji funkcionalni pax6 počinju se fenotipski razlikovati od normalnih mišjih embrija oko 9. do 10. dana trudnoće.[23] Potpuno razjašnjenje preciznih mehanizama i molekulskih komponenti pomoću kojih gen PAX6 utiče na razvoj oka, nazalnog i centralnog nervnog sistema još se istražuje, međutim, proučavanje PAX6 je donijelo više razumijevanja za razvoj i genetičke složenosti ovih tjelesnih sistema sisara.
Klinički značaj
[uredi | uredi izvor]Eksperimenti na miševima pokazuju da nedostatak Pax-6 dovodi do smanjenja veličine mozga, abnormalnosti strukture mozga dovode do autizma, nedostatka stvaranja šarenice ili tanke rožnjače. Nokaut-eksperimenti proizveli su fenotipove bez očiju koji su potvrdili uloge gena u razvoju oka.[16]
Također pogledajte
[uredi | uredi izvor]Reference
[uredi | uredi izvor]- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000007372 - Ensembl, maj 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000027168 - Ensembl, maj 2017
- ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ Jordan T, Hanson I, Zaletayev D, Hodgson S, Prosser J, Seawright A, Hastie N, van Heyningen V (august 1992). "The human PAX6 gene is mutated in two patients with aniridia". Nature Genetics. 1 (5): 328–32. doi:10.1038/ng0892-328. PMID 1302030. S2CID 13736351.
- ^ "UniProt, P26367". Pristupljeno 25. 8. 2021.
- ^ Gehring WJ, Ikeo K (septembar 1999). "Pax 6: mastering eye morphogenesis and eye evolution". Trends in Genetics. 15 (9): 371–7. doi:10.1016/S0168-9525(99)01776-X. PMID 10461206.
- ^ Irvine SQ, Fonseca VC, Zompa MA, Antony R (maj 2008). "Cis-regulatory organization of the Pax6 gene in the ascidian Ciona intestinalis". Developmental Biology. 317 (2): 649–59. doi:10.1016/j.ydbio.2008.01.036. PMC 2684816. PMID 18342846.
- ^ Fabian P, Kozmikova I, Kozmik Z, Pantzartzi CN (2015). "Pax2/5/8 and Pax6 alternative splicing events in basal chordates and vertebrates: a focus on paired box domain". Frontiers in Genetics. 6: 228. doi:10.3389/fgene.2015.00228. PMC 4488758. PMID 26191073.
- ^ Bhatia S, Monahan J, Ravi V, Gautier P, Murdoch E, Brenner S, van Heyningen V, Venkatesh B, Kleinjan DA (mart 2014). "A survey of ancient conserved non-coding elements in the PAX6 locus reveals a landscape of interdigitated cis-regulatory archipelagos". Developmental Biology. 387 (2): 214–28. doi:10.1016/j.ydbio.2014.01.007. PMID 24440152.
- ^ a b Ravi V, Bhatia S, Gautier P, Loosli F, Tay BH, Tay A, Murdoch E, Coutinho P, van Heyningen V, Brenner S, Venkatesh B, Kleinjan DA (2013). "Sequencing of Pax6 loci from the elephant shark reveals a family of Pax6 genes in vertebrate genomes, forged by ancient duplications and divergences". PLOS Genetics. 9 (1): e1003177. doi:10.1371/journal.pgen.1003177. PMC 3554528. PMID 23359656.
- ^ Anderson TR, Hedlund E, Carpenter EM (juni 2002). "Differential Pax6 promoter activity and transcript expression during forebrain development". Mechanisms of Development. 114 (1–2): 171–5. doi:10.1016/s0925-4773(02)00051-5. PMID 12175506. S2CID 15085580.
- ^ Zhu J, Palliyil S, Ran C, Kumar JP (juni 2017). "Drosophila Pax6 promotes development of the entire eye-antennal disc, thereby ensuring proper adult head formation". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (23): 5846–5853. doi:10.1073/pnas.1610614114. PMC 5468661. PMID 28584125.
- ^ Punzo C, Plaza S, Seimiya M, Schnupf P, Kurata S, Jaeger J, Gehring WJ (august 2004). "Functional divergence between eyeless and twin of eyeless in Drosophila melanogaster". Development. 131 (16): 3943–53. doi:10.1242/dev.01278. PMID 15253940.
- ^ Fernald RD (2004). "Eyes: variety, development and evolution". Brain, Behavior and Evolution. 64 (3): 141–7. doi:10.1159/000079743. PMID 15353906. S2CID 7478862.
- ^ a b Davis LK, Meyer KJ, Rudd DS, Librant AL, Epping EA, Sheffield VC, Wassink TH (maj 2008). "Pax6 3' deletion results in aniridia, autism and mental retardation". Human Genetics. 123 (4): 371–8. doi:10.1007/s00439-008-0484-x. PMC 2719768. PMID 18322702.
- ^ Walcher T, Xie Q, Sun J, Irmler M, Beckers J, Öztürk T, Niessing D, Stoykova A, Cvekl A, Ninkovic J, Götz M (mart 2013). "Functional dissection of the paired domain of Pax6 reveals molecular mechanisms of coordinating neurogenesis and proliferation". Development. 140 (5): 1123–36. doi:10.1242/dev.082875. PMC 3583046. PMID 23404109.
- ^ Sun J, Rockowitz S, Xie Q, Ashery-Padan R, Zheng D, Cvekl A (august 2015). "Identification of in vivo DNA-binding mechanisms of Pax6 and reconstruction of Pax6-dependent gene regulatory networks during forebrain and lens development". Nucleic Acids Research. 43 (14): 6827–46. doi:10.1093/nar/gkv589. PMC 4538810. PMID 26138486.
- ^ Cantù C, Zimmerli D, Hausmann G, Valenta T, Moor A, Aguet M, Basler K (septembar 2014). "Pax6-dependent, but β-catenin-independent, function of Bcl9 proteins in mouse lens development". Genes & Development. 28 (17): 1879–84. doi:10.1101/gad.246140.114. PMC 4197948. PMID 25184676.
- ^ a b Freund C, Horsford DJ, McInnes RR (1996). "Transcription factor genes and the developing eye: a genetic perspective". Human Molecular Genetics. 5 Spec No: 1471–88. doi:10.1093/hmg/5.Supplement_1.1471. PMID 8875254.
- ^ a b Walther C, Gruss P (decembar 1991). "Pax-6, a murine paired box gene, is expressed in the developing CNS". Development. 113 (4): 1435–49. PMID 1687460.
- ^ Grindley JC, Davidson DR, Hill RE (maj 1995). "The role of Pax-6 in eye and nasal development". Development. 121 (5): 1433–42. PMID 7789273.
- ^ Kaufman MH, Chang HH, Shaw JP (juni 1995). "Craniofacial abnormalities in homozygous Small eye (Sey/Sey) embryos and newborn mice". Journal of Anatomy. 186 (3): 607–17. PMC 1167018. PMID 7559133.
Dopunska literatura
[uredi | uredi izvor]- Callaerts P, Halder G, Gehring WJ (1997). "PAX-6 in development and evolution". Annual Review of Neuroscience. 20 (1): 483–532. doi:10.1146/annurev.neuro.20.1.483. PMID 9056723.
- Prosser J, van Heyningen V (1998). "PAX6 mutations reviewed". Human Mutation. 11 (2): 93–108. doi:10.1002/(SICI)1098-1004(1998)11:2<93::AID-HUMU1>3.0.CO;2-M. PMID 9482572.
- Hever AM, Williamson KA, van Heyningen V (juni 2006). "Developmental malformations of the eye: the role of PAX6, SOX2 and OTX2". Clinical Genetics. 69 (6): 459–70. doi:10.1111/j.1399-0004.2006.00619.x. PMID 16712695. S2CID 5676139.
- Glaser T, Walton DS, Maas RL (novembar 1992). "Genomic structure, evolutionary conservation and aniridia mutations in the human PAX6 gene". Nature Genetics. 2 (3): 232–9. doi:10.1038/ng1192-232. PMID 1345175. S2CID 26794244.
- Ton CC, Hirvonen H, Miwa H, Weil MM, Monaghan P, Jordan T, van Heyningen V, Hastie ND, Meijers-Heijboer H, Drechsler M (decembar 1991). "Positional cloning and characterization of a paired box- and homeobox-containing gene from the aniridia region" (PDF). Cell. 67 (6): 1059–74. doi:10.1016/0092-8674(91)90284-6. hdl:2027.42/28976. PMID 1684738. S2CID 34641827.
- O'Donnell FE, Pappas HR (februar 1982). "Autosomal dominant foveal hypoplasia and presenile cataracts. A new syndrome". Archives of Ophthalmology. 100 (2): 279–81. doi:10.1001/archopht.1982.01030030281009. PMID 7065945.
- Martha A, Strong LC, Ferrell RE, Saunders GF (1995). "Three novel aniridia mutations in the human PAX6 gene". Human Mutation. 6 (1): 44–9. doi:10.1002/humu.1380060109. PMID 7550230. S2CID 33125924.
- Hanson I, Brown A, van Heyningen V (juni 1995). "A new PAX6 mutation in familial aniridia". Journal of Medical Genetics. 32 (6): 488–9. doi:10.1136/jmg.32.6.488. PMC 1050493. PMID 7666404.
- Mirzayans F, Pearce WG, MacDonald IM, Walter MA (septembar 1995). "Mutation of the PAX6 gene in patients with autosomal dominant keratitis". American Journal of Human Genetics. 57 (3): 539–48. PMC 1801269. PMID 7668281.
- van Heyningen V, Little PF (1995). "Report of the fourth international workshop on human chromosome 11 mapping 1994". Cytogenetics and Cell Genetics. 69 (3–4): 127–58. doi:10.1159/000133953. PMID 7698003.
- Auffray C, Behar G, Bois F, Bouchier C, Da Silva C, Devignes MD, Duprat S, Houlgatte R, Jumeau MN, Lamy B (februar 1995). "[IMAGE: molecular integration of the analysis of the human genome and its expression]". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série III. 318 (2): 263–72. PMID 7757816.
- Martha A, Ferrell RE, Mintz-Hittner H, Lyons LA, Saunders GF (maj 1994). "Paired box mutations in familial and sporadic aniridia predicts truncated aniridia proteins". American Journal of Human Genetics. 54 (5): 801–11. PMC 1918271. PMID 7909985.
- Glaser T, Jepeal L, Edwards JG, Young SR, Favor J, Maas RL (august 1994). "PAX6 gene dosage effect in a family with congenital cataracts, aniridia, anophthalmia and central nervous system defects". Nature Genetics. 7 (4): 463–71. doi:10.1038/ng0894-463. PMID 7951315. S2CID 11622431.
- Epstein JA, Glaser T, Cai J, Jepeal L, Walton DS, Maas RL (septembar 1994). "Two independent and interactive DNA-binding subdomains of the Pax6 paired domain are regulated by alternative splicing". Genes & Development. 8 (17): 2022–34. doi:10.1101/gad.8.17.2022. PMID 7958875.
- Davis A, Cowell JK (decembar 1993). "Mutations in the PAX6 gene in patients with hereditary aniridia". Human Molecular Genetics. 2 (12): 2093–7. doi:10.1093/hmg/2.12.2093. PMID 8111379.
- Hanson IM, Fletcher JM, Jordan T, Brown A, Taylor D, Adams RJ, Punnett HH, van Heyningen V (februar 1994). "Mutations at the PAX6 locus are found in heterogeneous anterior segment malformations including Peters' anomaly". Nature Genetics. 6 (2): 168–73. doi:10.1038/ng0294-168. PMID 8162071. S2CID 12270847.
- Hanson IM, Seawright A, Hardman K, Hodgson S, Zaletayev D, Fekete G, van Heyningen V (juli 1993). "PAX6 mutations in aniridia". Human Molecular Genetics. 2 (7): 915–20. doi:10.1093/hmg/2.7.915. PMID 8364574.
- Azuma N, Nishina S, Yanagisawa H, Okuyama T, Yamada M (juni 1996). "PAX6 missense mutation in isolated foveal hypoplasia". Nature Genetics. 13 (2): 141–2. doi:10.1038/ng0696-141. PMID 8640214. S2CID 22671179.
Vanjski linkovi
[uredi | uredi izvor]- PAX6 protein na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Anophthalmia / Microphthalmia Overview
- GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Aniridia
- OMIM entries on Aniridia
- Gene Expression Patterns[mrtav link] from the Allen Brain Atlases
- P26367