Värmechockprotein 90kDa alfa (cytosoliskt), medlem A1 - Heat shock protein 90kDa alpha (cytosolic), member A1
Värmechockprotein HSP 90-alfa är ett protein som hos människor kodas av HSP90AA1- genen .
Fungera
Genen, HSP90AA1, kodar för det mänskliga stressinducerbara 90 kDa värmechockproteinet alfa (Hsp90A). Kompletterat med den konstitutivt uttryckta paralogen Hsp90B som delar över 85% aminosyrasekvensidentitet initieras Hsp90A -uttryck när en cell upplever proteotoxisk stress. När de har uttryckts fungerar Hsp90A-dimerer som molekylära chaperoner som binder och viker andra proteiner till deras funktionella tredimensionella strukturer. Denna molekylära chaperoneringsförmåga hos Hsp90A drivs av en cykel av strukturella omläggningar som drivs av ATP -hydrolys. Aktuell forskning om Hsp90A fokuserar i sin roll som läkemedelsmål på grund av dess interaktion med ett stort antal tumörfrämjande proteiner och dess roll i cellulär stressanpassning.
Genstruktur
Human HSP90AA1 är kodad på komplementsträngen i Chromosome 14q32.33 och sträcker sig över 59 kbp. Flera pseudogener av HSP90AA1 finns i hela det mänskliga genomet som finns på kromosomer 3, 4, 11 och 14. HSP90AA1 -genen kodar för två distinkta mRNA -transkript som initieras från separata transkriptionsstartplatser (TSS). Inga mRNA -skarvvarianter av HSP90AA1 har för närvarande verifierats. Transkriptvariant 1 (TV1, NM_001017963.2) kodar för den sällan observerade 854 aminosyraisoformen 1 av Hsp90A (NP_001017963) från ett 3 887 bp mRNA -transkript som innehåller 12 exoner som spänner över 59, 012 bp. Transkriptvariant 1 ligger direkt bredvid WDR20 -genen, som är kodad på den motsatta kodande strängen. Transkriptvariant 2 (TV2, NM_005348.3) kodar för den välstuderade 732 aminosyraisoform 2 (NP_005339) från ett 3 366 bp mRNA-transkript som innehåller 11 exoner som sträcker sig över 6 438 bp. DYNC1H1 kodar för genprodukten på andra sidan av HSP90AA1, som av misstag har visat sig interagera med Hsp90A. Hsp90A TV1 och TV2 är identiska med undantag för ytterligare 112 aminosyror på N-terminalen för isoform 1 som kodas av dess första 2 exoner. Funktionen för den utökade N-terminaldomänen på isoform 1 är för närvarande inte förstådd. Denna information samlades in från både NCBI Gene och UCSC Genome Browser.
Uttryck
Trots att de delar liknande aminosyrasekvens regleras Hsp90A -uttrycket på ett annat sätt än Hsp90B. Hsp90A är den stressinducerbara isoformen medan Hsp90B uttrycks konstitutivt. Flera värmechockelement (HSE) är placerade uppströms Hsp90A vilket möjliggör dess inducerbara uttryck. RNA -nivåer uppmätta i cellinjer som samlats in från cancerpatienter såväl som normal vävnad finns på The Human Protein Atlas.
Promotor
Transkription av HSP90AA1 -genen för närvarande förstås induceras av stress genom bindning av master -transkriptionsfaktorn (TF) HSF1 till HSP90AA1 -promotorn. Men flera fokuserade studier av HSP90AA1 -promotorn tillsammans med omfattande global analys av det mänskliga genomet indikerar att olika andra transkriptionskomplex reglerar HSP90AA1 -genuttryck. Däggdjur HSP90AA1 tillsammans med HSP90AB1 genuttryck kännetecknades först i transformerade musceller där det visades att HSP90AB1 uttrycks konstitutivt 2,5 gånger högre än HSP90AA1 under normala förhållanden. Vid värmechock ökade HSP90AA1-uttrycket dock 7,0 gånger medan HSP90AB1 bara ökar 4,5 gånger. Detaljerad analys av HSP90AA1 -promotorn visar att det finns 2 värmechockelement (HSE) inom 1200 bp från transkriptionsstartplatsen. Den distala HSE krävs för värmechockinduktion och den proximala HSE fungerar som en tillåtande förstärkare. Denna modell stöds av ChIP-SEQ-analys av celler under normala förhållanden där HSF1 hittas bunden till den proximala HSE och inte detekteras vid den distala HSE. Proto-onkogen MYC visar sig också inducera HSP90AA1-genuttryck och binder proximalt till TSS som verifierats av ChIP-SEQ. Förtäring av Hsp90A-uttryck indikerar att HSP90AA1 krävs för MYC-driven transformation. I bröstcancerceller inducerar tillväxthormonet prolaktin HSP90AA1 -uttryck genom STAT5. NF-KB eller RELA inducerar också HSP90AA1-uttryck som möjligen förklarar förmågan att överleva NF-KB-driven transkription. Omvänt har STAT1, proto-tumorsuppressorn, visat sig hämma stressinducerad expression av HSP90AA1. Förutom dessa fynd indikerar ChIP-SEQ-analys av det mänskliga genomet att minst 85 unika TF binder till RNA-polymeras II (POLR2A) fotavtryck associerade med promotorregionerna som driver uttrycket av båda HSP90AA1-transkriptvarianterna. Detta indikerar att HSP90AA1 -genuttryck kan vara starkt reglerat och komplext.
Interactome
Kombinerat förutses att Hsp90A och Hsp90B interagerar med 10% av den eukaryota proteomen. Hos människor representerar detta ett nätverk av ungefär 2000 interagerande proteiner. För närvarande har över 725 interaktioner dokumenterats experimentellt för både HSP90A och Hsp90B. Denna anslutning gör att Hsp90 kan fungera som ett nätverksnav som länkar olika proteininteraktionsnätverk. Inom dessa nätverk specialiserar Hsp90 främst på att underhålla och reglera proteiner som är involverade i signaltransduktion eller informationsbehandling. Dessa inkluderar transkriptionsfaktorer som initierar genuttryck, kinaser som överför information genom posttranslationellt modifierande av andra proteiner och E3-ligaser som riktar sig mot proteiner för nedbrytning via proteosomen. Faktum är att en nyligen genomförd studie med LUMIER-metoden har visat att humant Hsp90B interagerar med 7% av alla transkriptionsfaktorer, 60% av alla kinaser och 30% av alla E3-ligaser. Andra studier har visat att Hsp90 interagerar med olika strukturella proteiner, ribosomala komponenter och metaboliska enzymer. Hsp90 har också visat sig interagera med ett stort antal virala proteiner inklusive de från HIV och EBOLA. Detta för att inte tala om de många co-chaperones som modulerar och styr HSP90-aktivitet. Få studier har fokuserat på att urskilja de unika proteininteraktionerna mellan Hsp90A och HSP90B. Arbete utfört med Xenopus-ägg och jäst har visat att Hsp90A och Hsp90B skiljer sig åt i samspelet och klientinteraktioner. Lite förstås dock om de unika funktioner som delegeras till varje mänsklig paralog. Picard -labbet har samlat alla tillgängliga Hsp90 -interaktionsdata till Hsp90Int.DB -webbplatsen. Genontologianalys av både Hsp90A- och Hsp90B -interaktomer indikerar att varje paralog är associerat med unika biologiska processer, molekylära funktioner och cellulära komponenter.
Värmechockprotein 90kDa alfa (cytosoliskt), medlem A1 har visat sig interagera med:
Eftertranslationella ändringar
Eftertranslationella ändringar har stor inverkan på Hsp90-regleringen. Fosforylering, acetylering, S-nitrosylering, oxidation och ubiquitination är sätt på vilka Hsp90 modifieras för att modulera dess många funktioner. En sammanfattning av dessa webbplatser finns på PhosphoSitePlus. Många av dessa platser är bevarade mellan Hsp90A och Hsp90B. Det finns dock några skillnader mellan de två som gör det möjligt för specifika funktioner att utföras av Hsp90A.
Fosforylering av Hsp90 har visat sig påverka dess bindning till klienter, co-chaperones och nukleotid. Specifik fosforylering av Hsp90A -rester har visat sig förekomma. Dessa unika fosforyleringsplatser signalerar Hsp90A för funktioner som utsöndring, gör att den kan lokalisera till områden med DNA-skada och interagera med specifika co-chaperones. Hyperacetylering sker också med Hsp90A vilket leder till utsöndring och ökad cancerinvasivitet.
Klinisk signifikans
Uttryck av Hsp90A korrelerar också med sjukdomsprognos. Ökade nivåer av Hsp90A finns i leukemi, bröstcancer och bukspottskörtelcancer samt hos patienter med kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL). I humana T-celler ökas HSP90AA1-uttrycket med cytokinerna IL-2, IL-4 och IL-13. HSP90, tillsammans med andra bevarade chaperoner och co-chaperones som interagerar för att skydda proteostas, undertrycks i åldrande mänskliga hjärnor. Denna förtryck visade sig förvärras ytterligare i hjärnan hos patienter med neurodegenerativa sjukdomar som börjar med ålder, såsom Alzheimers eller Huntingtons sjukdom.
Cancer
Under de senaste två decennierna har HSP90 framträtt som ett spännande mål i kriget mot cancer. HSP90 interagerar och stöder många proteiner som främjar onkogenes, och därmed särskiljer Hsp90 som en canceraktiverare eftersom det anses vara viktigt för malign transformation och progression. Dessutom, genom sina omfattande interaktomer, är båda paralogerna associerade med varje kännetecken för cancer. HSP90AA1 -genen förändras dock inte i de flesta tumörer enligt The Cancer Genome Atlas (TCGA). För närvarande visar det sig att blåscancer har det största antalet förändringar följt av bukspottskörtelcancer. Detta kanske inte kommer som en överraskning eftersom de totala Hsp90 -expressionsnivåerna hålls på en så hög nivå jämfört med de flesta andra proteiner i cellen. Därför kan ytterligare ökande Hsp90 -nivåer inte ge någon fördel för cancertillväxt. Dessutom avslöjar hela genom -sekvensering över alla tumörtyper och cancercellinjer att det för närvarande finns 115 olika mutationer inom den öppna HSP90AA1 -läsramen. Effekterna av dessa mutationer på HSP90A -funktionen är dock fortfarande okända. Anmärkningsvärt nog är i ett antal tumörer HSP90AA1 -genen homozygotiskt borttagen, vilket tyder på att dessa tumörer kan ha en minskad malignitet. Detta stöds av en jämförande genomomfattande analys av 206 magcancerpatienter som rapporterade förlust av HSP90AA1 är verkligen associerad med gynnsamma resultat efter enbart operation. Detta stöder möjligheten att frånvaron av Hsp90A i tumörbiopsier kan fungera som en biomarkör för positiva kliniska resultat. Biologiskt skiljer sig Hsp90A från Hsp90B genom att Hsp90A för närvarande förstås fungera som ett utsöndrat extracellulärt medel vid sårläkning och inflammation utöver dess intracellulära roller. Dessa två processer kapas ofta av cancer vilket möjliggör malign cellmotilitet, metastaser och extravasion. Aktuell forskning om prostatacancer indikerar att extracellulär Hsp90A transducerar signaler som främjar kronisk inflammation i cancerassocierade fibroblaster. Denna omprogrammering av den extracellulära miljön som omger maligna adenokarcinomceller uppfattas stimulera progression av prostatacancer. Extracellulärt HSP90A inducerar inflammation genom aktivering av NF-κB (RELA) och STAT3-transkriptionsprogram som inkluderar de proinflammatoriska cytokinerna IL-6 och IL-8. Av en slump inducerar NF-κB också uttryck Hsp90A., Vilket ger en modell där nyuttryckt Hsp90A också skulle utsöndras från den stimulerade fibroblasten och därigenom skapa positiva autokrina och parakrina återkopplingsslingor som resulterar i en inflammatorisk storm på malignitetsplatsen. Detta koncept kräver ytterligare uppmärksamhet eftersom det kan förklara korrelationen mellan ökade nivåer av Hsp90A i plasma hos patienter med avancerade stadier av malignitet.
Hsp90 -hämmare
Hsp90 utnyttjas av cancerceller för att stödja aktiverade onkoproteiner, inklusive många kinaser och transkriptionsfaktorer. Dessa klienter muteras, amplifieras eller translokeras ofta i malignitet, och Hsp90 arbetar för att buffra dessa cellulära påfrestningar inducerade av malign transformation. Hämning av Hsp90 leder till nedbrytning eller instabilitet hos många av dess klientproteiner. Således har Hsp90 blivit ett attraktivt mål för cancerterapi. Som med alla ATPaser är ATP -bindning och hydrolys av avgörande betydelse för chaperoneringsfunktionen hos Hsp90 in vivo. Hsp90-hämmare stör denna cykel i sina tidiga stadier genom att ersätta ATP, vilket leder till reglerad ubiquitination och proteasomförmedlad nedbrytning av de flesta klientproteiner. Som sådan förblir nukleotidbindningsfickan den som är mest mottaglig för inhibitorgenerering. Hittills finns det 23 aktiva Hsp90 -hämmare onkologiska studier, och 13 HSP90 -hämmare genomgår för närvarande klinisk utvärdering hos cancerpatienter, varav 10 har kommit in på kliniken under de senaste åren. Medan den N-terminala nukleotidbindande fickan för Hsp90 är mest studerad och därmed riktad, har senaste studier föreslagit att en andra ATP-bindningsplats är belägen i Hsp90 C-terminalen. Inriktning på denna region har resulterat i specifika reducerade Hsp90-hormoninteraktioner och har visat sig påverka Hsp90-nukleotidbindning. Även om ingen av de C-terminala Hsp90-hämmarna ännu har kommit in på kliniken, representerar användningen av både N- och C-terminala Hsp90-hämmare i kombination en spännande ny strategi för kemoterapi. Även om många av de ovan nämnda hämmarna delar samma Hsp90-bindningsställe (antingen N- eller C-terminal), har det visat sig att vissa av dessa läkemedel företrädesvis har åtkomst till distinkta Hsp90-populationer, som differentieras med omfattningen av deras posttranslationella modifiering. Även om ingen publicerad hämmare ännu har åtskillnad mellan Hsp90A och Hsp90B, har en ny studie visat att fosforylering av en viss rest i Hsp90 N-terminalen kan ge isoformspecificitet för inhibitorbindning. .
Anteckningar
Referenser
Vidare läsning
- Csermely P, Schnaider T, Soti C, Prohászka Z, Nardai G (aug 1998). "Den 90 kDa molekylära chaperonfamiljen: struktur, funktion och kliniska tillämpningar. En omfattande översyn". Farmakologi och terapi . 79 (2): 129–68. doi : 10.1016/S0163-7258 (98) 00013-8 . PMID 9749880 .
- Young JC, Moarefi I, Hartl FU (juli 2001). "Hsp90: ett specialiserat men viktigt proteinvikningsverktyg" . Journal of Cell Biology . 154 (2): 267–73. doi : 10.1083/jcb.200104079 . PMC 2150759 . PMID 11470816 .
- Hamblin AD, Hamblin TJ (dec 2005). "Funktionell och prognostisk roll för ZAP-70 vid kronisk lymfatisk leukemi". Expert yttrande om terapeutiska mål . 9 (6): 1165–78. doi : 10.1517/14728222.9.6.1165 . PMID 16300468 . S2CID 20808988 .
- Lattouf JB, Srinivasan R, Pinto PA, Linehan WM, Neckers L (nov 2006). "Sjukdomsmekanismer: värmechockprotein 90: s roll vid genitourinär malignitet" . Naturklinik Urologi . 3 (11): 590–601. doi : 10.1038/ncpuro0604 . PMID 17088927 . S2CID 23054181 .