IKBKAP

IKBKAP (inhibitor pojačivača gena kappa lahkog polipeptida u B-ćelijama, protein povezan s kompleksom kinaza) je ljudski gen koji kodira protein IKAP, sveprisutno eksprimiran na razinama razinama u svim tipovima tkiva, uključujući moždane ćelije. Smatra se da IKAP protein sudjeluje kao podjedinica u sastavu šest proteina navodnog ljudskog kompleksa holo-elongatora, što omogućava produženje transkripcije pomoću RNK- polimeraze II. Daljnji dokazi ukazuju na to da je protein IKAP kritičan u razvoju neurona i upućuje na to da je smanjena ekspresija IKAP-a u određenim tipovima ćelija molekulska osnova za teški poremećaj neurorazvoja kod porodične disautonomije. Ostali putevi koji su povezani s funkcijom proteina IKAP u različitim organizmima uključuju modifikaciju tRNK, pokretljivost čelija, i citosolnu signalizaciju stresa.

Homolozi gena IKBKAP identificirani su u više drugih eukariotskih modelnih organizama. Značajni homolozi uključuju Elp1 u kvasaca, mišji Ikbkap, i D-elp1 kod vinskih mušica. Homolog vinske mušice (D-elp1) ima aktivnost RNK-ovisne RNK-polimeraze i uključen je u interferenciju RNK,

Gen IKBKAP nalazi se na dugom (q) kraku hromosoma 9, na poziciji 31, od baznog para 108.709.355 do para 108.775.950.

Funkcija i mehanizam Izvorno je predloženo da gen IKBKAP kod ljudi kodira protein skele (IKAP) za kompleks enzima IκB kinaza (IKK), koji je uključen u proupalno djelovanje transdukcije citokinskog signala na signalnom putu NF-κB. Međutim, to je naknadno opovrgnuto kada je primijen metod gelne filtracije i nisu mogli identificirati IKK komplekse sadržane u frakcijama s IKAP-om, čime su odvojili IKAP od uloge u signalnom putu NF-κB. thumb|Dimerizacija Elp1 je esencijalna za sklapanje elongacijskog kompleksa . Kasnije je otkriveno da IKAP funkcionira kao protein citoplazmatske skele kod sisara JNK-signalnog puta koji se aktivira kao odgovor na stresne podražaje. U eksperimentu in vivo, istraživači su pokazali direktnu interakciju između IKAP-a i JNK-a, izazvanu primjenom stresora kao što su ultraljubičasto svjetlo i TNF-α (proupalni citokin).

Za IKAP je sada općepriznato da ima ulogu u produženju transkripcije kod ljudi. Holoenzim RNK polimeraze II čini djelimično element s više podjedinica histon-acetiltransferaza, element poznat kao kompleks elongatora RNK-polimeraze II, od kojih je IKAP jedna podjedinica. Povezivanje kompleksa elongatora s holoenzimom RNK-polimeraze II potrebno je za kasnije vezivanje za nascentne pre-mRNK određenih ciljnih gena, a time i za njihovu uspješnu transkripciju. Konkretno, unutar ćelije je otkriveno da iscrpljivanje funkcionalnih kompleksa elongatora zbog niske ekspresije IKAP-a ima duboko utuče na transkripciju gena uključenih u ćelijske migracije.

Kod kvasaca, eksperimentalni podaci pokazuju da kompleks elongatora funkcionira u različitim procesima – od egzocitoza do modifikacija tRNK. Ovaj nalaz pokazuje da funkcija kompleksa elongatora nije konzervirana među vrstama.

Vezana stanja

Porodična disautonomija Porodična disautonomija (poznata i kao "Riley-Dayov sindrom ") je složena prirođena neurorazvojna bolest, koju karakterizira neobično mali broj neurona u senzornom i autonomnom nervnom sistemu. Rezultirajući simptomi pacijenata uključuju gastrointestinalnu disfunkciju, skoliozu i neosjetljivost na bol. Ova bolest je posebno rasprostranjena u populaciji Jevreja Aškenazi, gdje 1/3600 živorođene djece ima porodičnu disautonomiju.

Do 2001. genetički uzrok porodične disautonomije bio je lokaliziran u disfunkcionalnu regiju koja se proteže na 177 KB na hromosomu 9q31. Korištenjem uzoraka krvi dijagnosticiranih pacijenata, implicirana regija je uspješno sekvencirana. Utvrđeno je da gen IKBKAP, jedan od pet gena identificiranih u toj regiji, ima jednobaznu mutaciju u više od 99,5% slučajeva porodične disautonomije.

Mutacija s jednom bazom, koja je u velikoj većini zabilježena kao translokacija iz citozina u timin, prisutna je na donorskom mjestu prerađenog 5' introna 20 u IKBKAP-u pre iRNK. Ovo sprečava regrutovanje mekanizama prerade, pa se egzon 19 prerađuje direktno u egzon 21 u konačnom proizvodu iRNK-egzon 20 se uklanja sa pre-mRNK sa intronima. Nenamjerno uklanjanje egzona iz konačnog proizvoda iRNK naziva se preskakanje egzona. Stoga postoji smanjeni nivo funkcionalne ekspresije proteina IKAP unutar zahvaćenog tkiva. Međutim, ovaj poremećaj je specifičan za tkivo. Limfoblasti, čak i uz prisutnu mutaciju, mogu nastaviti eksprimirati neki funkcionalni IKAP protein. Nasuprot tome, moždano tkivo s jednobaznom mutacijom u genu IKBKAP pretežno eksprimira rezultirajući krnji, mutirani IKAP-protein koji je nefunkcionalan. Tačan mehanizam kako se inducira fenotip porodične disautonomije uslijed smanjene ekspresije IKAP-a je nejasan; ipak, kao za protein koji je uključen u regulaciju transkripcije, postojali su različiti predloženi mehanizmi. Jedna takva teorija sugerira da su kritični geni u razvoju divljeg tipa čulnih i autonomnih neurona nepravilno transkribirani. Proširenje ovog istraživanja sugerira da su geni u nervnom sistemu uključeni u migraciju ćelija oštećeni, stvarajući osnovu za ovaj poremećaj.

U malom broju prijavljenih slučajeva porodične disautonomije, istraživači su identifikovali druge mutacije koje uzrokuju promjenu aminokiselina (gradivnih elemenata proteina). U tim slučajevima, arginin se zamjenjuje sa prolinom na poziciji 696 u lancu aminokiselina proteina IKAP (također pisanog kao Arg696Pro), ili se prolin zamjenjuje leucinom na pozicija 914 (takođe pisano kao Pro914Leu). Zajedno, ove mutacije uzrokuju kvar rezultirajućeg IKAP proteina.

Kao autosomno recesivni poremećaj, za njegovo ispoljavanje potrebna su dva mutirana alela gena IKBKAP da bi se poremećaj manifestovao. Međutim, unatoč tome što je ista mutacija s jednom bazom smatrana uzrokom porodične disautonomije, težina zahvaćenog fenotipa varira unutar i između porodica.

Utvrđeno je da kinetin (6-furfurilaminopurin) ima sposobnost popraviti defekt prerade i povećati ekspresiju iBKAP mRNA divljeg tipa in vivo. Još su potrebna daljnja istraživanja kako bi se procijenila prikladnost kinetina kao mogućeg budućeg oralnog lijeka.

Modelni organizmi

+Fenotip Ikbkap nokaut-miša Svojstvo Fenotip Vijabilnost homozigotaNenormalan Studija ecesivne letalnosti Nenormalan Plodnost Normalan Tjeelsna težinaNormalan Anksioznost otvorenog polja Normalan Neurološka procjenaNormalan Snaga stiskaNormalan Test vriće ploče Normalan Dismorfologija Normalan Indirektna kalorimetrija Normalan Test tolerancije glukoze Normalan Slušni odgovor moždanog stabla Normalan DEXA Normalan Radiografija NormalanTjelesna temperaturaNormalan Morfologija oka Normalan Klinička hemija Normalan Plazmatski imunoglobulini Normalan Hematologija Normalan Limfociti periferne krvi Normalan Mikronukleus test Normalan Težina srca Normalan Potpunost repne epiderme Normalan Histopatologija mozga Normalan Citrobacterska infekcija Normal Svi testo vi i analize su prema:Mouse Resources Portal, Wellcome Trust Sanger Institute. U studiji funkcije gena IKBKAP korišteni su i modelni organizmi.

Miš Uslovna linija nokaut-miša, tzv Ikbkaptm1a(KOMP)Wtsi generirana je kao dio programa Međunarodnog konzorcija za nokaut-miševe, programa-projekta velike mutageneze za generiranje i distribuciju životinjskih modela bolesti zainteresiranim naučnicima na Wellcome Trust Sanger Institute.

Mužjaci i ženke podvrgnuti su standardiziranom fenotipskom pregledu, kako bi se utvrdili efekti delecij. Izvedeno je 25 testova, a prijavljena su dva nenormalna fenotipa. Nijedan homozigot ni mutantni embrion nije identifikovan tokom gestacije, a u posebnoj studiji nijedan nije preživio do odvikavanja. Preostali testovi su provedeni na heterozigotnim mutantnim odraslim miševima; kod ovih životinja nisu uočene značajne abnormalnosti.

Saccharomyces cerevisiae Homologni protein za IKAP u kvascu je Elp1, sa 29% identiteta i 46% sličnosti među proteinima. Protein kvasca Elp1 je podjedinica kompleksa elongatora povezanog s tri proteina RNK-polimeraze II.

Drosophila melanogaster Homolog gena IKBKAP u vinskim mušicama je gen CG10535, koji kodira protein D-elp1-najveću od tri podjedinice, koje čine kompleks elongatora jedarne RNK-polimeraze II. Ova podjedinica ima aktivnost RNK-ovisne RNK polimeraze, putem koje bi mogla sintetizirati dvolančanu RNK iz jednolančanih RNK šablona.

Također pogledajte Porodična dusautonomija

Reference

Dopunska literatura

Full text

Vanjski linkov i GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Familial Dysautonomia

Kategorija:Mišji mutirani geni Kategorija:EC 2.7.11 Kategorija:Geni na hromosomu 9 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika