DNA -skada -inducerbart transkript 3 - DNA damage-inducible transcript 3

DDIT3
Identifierare
Alias DDIT3 , CEBPZ, CHOP, CHOP-10, CHOP10, GADD153, DNA-skada-inducerbart transkript 3, DNA-skada inducerbart transkript 3, C/EBPzeta, AltDDIT3
Externa ID: n OMIM : 126337 MGI : 109247 HomoloGene : 3012 GenKort : DDIT3
Ortologer
Arter Mänsklig Mus
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_001290183
NM_007837

RefSeq (protein)

NP_001277112
NP_031863

Plats (UCSC) Chr 12: 57,52 - 57,52 Mb Chr 10: 127,29 - 127,3 Mb
PubMed sökning
Wikidata
Visa/redigera människa Visa/redigera mus

DNA-skada-inducerbart transkript 3 , även känt som C/EBP-homologt protein (CHOP) , är en pro- apoptotisk transkriptionsfaktor som kodas av DDIT3- genen . Det är medlem i CCAAT/enhancer-binding protein (C/EBP) -familjen av DNA-bindande transkriptionsfaktorer. Proteinet fungerar som en dominant-negativ hämmare genom att bilda heterodimerer med andra C/EBP-medlemmar, vilket förhindrar deras DNA-bindande aktivitet. Proteinet är inblandat i adipogenes och erytropoies och har en viktig roll i cellens stressrespons .

Strukturera

C/EBP-proteiner är kända för att ha en bevarad C-terminal struktur, basisk leucin-dragkedjedomän (bZIP), som är nödvändig för bildandet av DNA-bindande kapabla homodimerer eller heterodimerer med andra proteiner eller medlemmar av C/EBP-proteinfamiljen. CHOP är ett relativt litet (29 kDa) protein som skiljer sig från de flesta C/EBP-proteiner i flera aminosyrasubstitutioner, vilket påverkar dess DNA-bindande förmåga.

CHOP proteinstruktur skapad med PyMOL

Reglering och funktion

På grund av en mängd olika uppströms och nedströms regulatoriska interaktioner, CHOP spelar en viktig roll i ER påfrestning -inducerad apoptos som orsakas av en mängd olika stimuli, såsom patogena mikrobiella eller virala infektioner , aminosyra svält, mitokondriell stress, neurologiska sjukdomar och neoplastiska sjukdomar.

Under normala fysiologiska förhållanden förekommer CHOP allestädes närvarande vid mycket låga nivåer. Under överväldigande ER -stressförhållanden stiger uttrycket av CHOP kraftigt tillsammans med aktiveringen av apoptotiska vägar i en mängd olika celler. Dessa processer regleras huvudsakligen av tre faktorer: proteinkinas RNA-liknande endoplasmatiskt retikulumkinas (PERK), aktiverande transkriptionsfaktor 6 (ATF6) och inositol som kräver protein 1 (IRE1α)

Uppströms regleringsvägar

Under ER -stress induceras CHOP huvudsakligen via aktivering av de integrerade stressresponsvägarna genom den efterföljande nedströms fosforyleringen av en translationsinitieringsfaktor, eukaryot initieringsfaktor 2α (eIF2α) och induktion av en transkriptionsfaktor, aktiveringstranskriptionsfaktor 4 ( ATF4 ), som konvergerar på promotorerna för målgener, inklusive CHOP.

Integrerat stressrespons, och därmed CHOP -uttryck, kan induceras av

Under ER-stress translokerar aktiverat transmembranprotein ATF6 till kärnan och interagerar med ATF/cAMP-svarselement och ER-stress-responselement, bindar promotorerna och inducerar transkription av flera gener som är inblandade i utvecklat proteinsvar (inklusive CHOP, XBP1 och andra). Således aktiverar ATF6 transkriptionen av både CHOP och XBP-1 , medan XBP-1 också kan uppreglera uttrycket av CHOP.

ER -stress stimulerar också transmembranprotein IRE1a -aktivitet. Vid aktivering skarvar IRE1α XBP-1-mRNA-intronerna för att producera ett moget och aktivt XBP-1-protein, som uppreglerar CHOP-uttryck IRE1α stimulerar också aktiveringen av apoptotisk-signalering-kinas-1 (ASK1) , som sedan aktiverar nedströms kinaser, Jun-N-terminal kinas (JNK) och p38 mitogenaktiverat proteinkinas ( p38 MAPK ), som deltar i apoptosinduktion tillsammans med CHOP. Den P38 MAP-kinasfamiljen fosforylerar Ser78 och Ser81 av CHOP, som inducerar cellapoptos. Dessutom fann forskningsstudier att JNK -hämmarna kan undertrycka CHOP -uppreglering, vilket indikerar att JNK -aktivering också är involverad i moduleringen av CHOP -nivåer.

Nedströms vägar

Apoptosinduktion via mitokondrier-beroende väg

Som en transkriptionsfaktor kan CHOP reglera uttrycket av många anti-apoptotiska och pro-apoptotiska gener, inklusive gener som kodar för BCL2-familjens proteiner, GADD34 och TRB-3 . I den CHOP-inducerade apoptotiska vägen reglerar CHOP uttrycket av BCL2-proteinfamiljen , som inkluderar anti-apoptotiska proteiner ( BCL2 , BCL-XL , MCL-1 och BCL-W ) och pro-apoptotiska proteiner (BAK, BAX , BOK , BIM , PUMA och andra).

Under ER -stress kan CHOP fungera antingen som en transkriptionell aktivator eller repressor . Den bildar heterodimerer med andra C / EBP familj transkriptionsfaktorer via bZIP-domäninteraktioner för att hämma expressionen av gener som svarar på C / EBP familj transkriptionsfaktorer, samtidigt stärka uttrycket av andra gener som innehåller en specifik 12-14 bp DNA -cis -verkande elementet . CHOP kan nedreglera uttrycken av anti-apoptotiska BCL2-proteiner och uppreglera uttrycket av proapoptotiska proteiner (BIM-, BAK- och BAX-uttryck). BAX-BAK-oligomerisering orsakar att cytokrom c och apoptosinducerande faktor (AIF) frigörs från mitokondrier, vilket så småningom orsakar celldöd .

TRB3-pseudokinas uppregleras av den ER-stressinducerbara transkriptionsfaktorn ATF4-CHOP . CHOP interagerar med TRB3, vilket bidrar till induktion av apoptos. Uttrycket av TRB3 har en pro-apoptotisk kapacitet. Därför reglerar CHOP också apoptos genom uppreglering av uttrycket av TRB3 -genen.

Apoptosinduktion via Death-Receptor Pathway

Dödsreceptor -medierad apoptos sker via aktivering av dödsligander (Fas, TNF och TRAIL) och dödsreceptorer . Vid aktivering bildar receptorproteinet, Fas-associerat dödsdomänprotein , dödsinducerande signalkomplex , vilket aktiverar nedströms caspas-kaskad för att inducera apoptos .

En sammanfattning av CHOP uppströms och nedströms vägar

PERK-ATF4-CHOP-vägen kan inducera apoptos genom att binda till dödsreceptorerna och uppreglera uttrycket av dödsreceptor 4 (DR4) och DR5 . CHOP interagerar också med den fosforylerade transkriptionsfaktorn JUN för att bilda ett komplex som binder till promotorregionen för DR4 i lungcancerceller. Den N-terminala domänen hos CHOP interagerar med fosforylerad JUN för att bilda ett komplex som reglerar uttrycket av DR4 och DR5 . CHOP uppreglerar också uttrycket av DR5 genom att binda till 5'-regionen i DR5-genen.

Under långvariga ER-stressförhållanden kommer aktivering av PERK-CHOP-vägen att tillåta DR5- proteinnivåer att stiga, vilket påskyndar bildandet av det dödsframkallande signalkomplexet (DISC) och aktiverar caspase-8 , vilket leder till apoptos

Apoptosinduktion genom andra nedströmsvägar

Dessutom förmedlar CHOP även apoptos genom att öka uttrycket av ERO1α (ER reduktas) -genen, vilket katalyserar produktionen av H2O2 i ER . ER: s starkt oxiderade tillstånd resulterar i H2O2 -läckage in i cytoplasman, vilket inducerar produktion av reaktiva syrearter (ROS) och en serie apoptotiska och inflammatoriska reaktioner.

Den överuttryck av CHOP kan leda till cellcykelstillestånd och resultat i cell apoptos. Samtidigt kan CHOP-inducerad apoptos också utlösa celldöd genom att hämma uttrycket av cellcykelreglerande protein, p21 . Den p21-protein inhiberar G1-fasen av cellcykeln samt reglerar aktiviteten av i förväg-apoptotiska faktorer. Identifierat CHOP-p21-förhållande kan spela en roll för att ändra celltillståndet från att anpassa sig till ER-stress mot pre-apoptotisk aktivitet.

Under de flesta förhållanden kan CHOP binda direkt till promotorerna för nedströms relaterade gener. Under specifikt tillstånd kan dock CHOP samarbeta med andra transkriptionsfaktorer för att påverka apoptos. Nyligen genomförda studier har visat att Bcl-2-associerad athanogen 5 (Bag5) är överuttryckt vid prostatacancer och hämmar ER-stressinducerad apoptos. Överuttryck av Bag5 resulterar i minskat CHOP- och BAX- uttryck och ökat Bcl-2- genuttryck. Bag5 -överuttryck inhiberade ER -stressinducerad apoptos i det veckade proteinsvaret genom att undertrycka PERK - eIF2 - ATF4 och förbättra IRE1 - Xbp1 -aktiviteten.

I allmänhet reglerar nedströms mål för CHOP aktiveringen av apoptotiska vägar, men de molekylära interaktionsmekanismerna bakom dessa processer återstår att upptäcka.

Interaktioner

DNA-skada-inducerbart transkript 3 har visat sig interagera med [proteiner]:

Klinisk signifikans

Roll i fet lever och hyperinsulinemi

CHOP förmedlar betacell ER -ombyggnad

Chop gendeletion har demonstrerats skyddande mot diet inducerade metabolt syndrom hos möss. Möss med germline Chop -gen -knockout har bättre glykemisk kontroll trots oförändrad fetma. En trolig förklaring till den observerade dissociationen mellan fetma och insulinresistens är att CHOP främjar insulinhögsekretion från pankreatiska β -celler.

Dessutom visade sig Chop- utarmning av ett GLP1-ASO-leveranssystem ha terapeutiska effekter av insulinreduktion och fettleverkorrigering, i prekliniska musmodeller.

Roll i mikrobiell infektion

CHOP-inducerade apoptosvägar hade identifierats i celler infekterade av

Eftersom CHOP har en viktig roll som apoptosinduktion under infektion, är det ett viktigt mål för ytterligare forskning som kommer att bidra till att fördjupa den nuvarande förståelsen av patogenes och eventuellt ge en möjlighet för uppfinning av nya terapeutiska tillvägagångssätt. Till exempel kan småmolekylhämmare av CHOP -uttryck fungera som terapeutiska alternativ för att förhindra ER -stress och mikrobiella infektioner. Forskning hade visat att små molekylhämmare av PERK-eIF2α-vägen begränsar PCV2- virusreplikation.

Roll i andra sjukdomar

Regleringen av CHOP -uttryck spelar en viktig roll vid metabola sjukdomar och i vissa cancerformer genom dess funktion vid förmedling av apoptos. Regleringen av CHOP -uttryck kan vara ett potentiellt tillvägagångssätt för att påverka cancerceller genom induktion av apoptos. I tarmepitelet har CHOP visats vara nedreglerat under inflammatoriska tillstånd (vid inflammatoriska tarmsjukdomar och experimentella modeller av kolit). I detta sammanhang verkar CHOP hellre reglera cellcykeln än apoptotiska processer.

Mutationer eller fusioner av CHOP (t.ex. med FUS för att bilda FUS-CHOP ) kan orsaka Myxoid liposarkom .

Referenser

Vidare läsning

externa länkar

Denna artikel innehåller text från United States National Library of Medicine , som är offentligt .