Proteini Jun predstavljaju porodicu transkripcijskih faktora koji sudjeluju u regulaciji ekspresije gena i kontroli brojnih staničnih procesa. Prvi član porodice otkriven je kao virusni onkoprotein v-Jun u virusu ptičjeg sarkoma 17, dok su kasnije identificirani sisavački homolozi c-Jun, JunB i JunD. Proteini Jun pripadaju skupini bZIP proteina (bazni leucinski zatvarač) koji se mogu povezivati u dimere te tvoriti AP-1 kompleks (aktivacijski protein-1) zajedno s proteinima porodica Fos i ATF. Ap-1 regulira proliferaciju, upalni odgovor, odgovor na stres, apoptozu i remodeliranje tkiva.
Otkriće Strukturu proteina omogućile su dvije metode. Godine 1995. rendgenskom kristalografijom određena je atomska struktura bZIP domene kod heterodimera Fos/Jun vezanog za DNA. Ovime je omogućeno razumijevanje interakcije proteina na atomskoj razini zbog toga što se prepoznavanje specifičnog AP-1 mjesta temelji na izravnim kontaktima aminokiselina s bazama DNA. Druga metoda je fazna analiza pomoću koje je postalo moguće određivanje kuta i orijentacije prilikom savijanja DNA. Do toga dolazi uslijed vezanja proteina.
Struktura i domene mini|Heterodimer Fos/Jun vezan na DNA Proteini porodice Jun imaju modularnu strukturu sastavljenu od nekoliko funkcionalnih domena. Na N-terminalnom dijelu nalazi se transaktivacijska domena odgovorna za interakciju s transkripcijskom mašinerijom stanice. Prema ovoj domeni se proteini unutar porodice razlikuju. C-terminalni dio sadrži leucinski zatvarač koji omogućuje dimerizaciju dviju proteinskih molekula stvaranjem superzavojnica. Superzavojnica se stvara na svakom sedmom mjestu gdje se ponavlja leucin te ona omogućuje da leucini budu poravnati duž kontaktne površine. Zatvarač se na proteinima nalazi iza 270 aminokiseline. Neposredno uz leucinski zatvarač nalazi se bazna regija bogata pozitivno nabijenim aminokiselinama koja omogućuje vezanje na DNA. c-Jun dodatno sadrži delta domenu koja služi kao mjesto vezanja JNK kinaze (Jun N-terminalna kinaza) i regulira fosforilaciju proteina.
c-Jun c-Jun je najpotentniji član porodice proteina Jun. Njegova N-terminalna domena sadrži serinske ostatke (Ser63 i Ser73) koje fosforilira JNK i tako povećava njegovu aktivnost. c-Jun potiče rast stanica izravnom indukcijom ciklina D1. Osim toga, djeluje kao represor tumorskih supresora p53 i p21. U istraživanju na pticama dokazan je i onkogeni potencijal obzirom da protein može samostalno transformirati zdrave stanice u tumorske.
Homolozi – JunB i JunD JunB identičan je svom homologu, osim manjka serinskih ostataka. Zbog toga djeluje kao antagonist c-Jun-a. JNK ne fosforilira jednaka mjesta kao i kod homologa, a osim toga JunB koči ciklin D1 i inducira ekspresiju p16 te na taj način koči staničnu diobu.
JunD najslabiji je regulator rasta u porodici što pokazuje da mu je sposobnost aktivacije gena vezanih za rast znatno manja.
Osnovne funkcije transkripcijskog faktora Jun Transkripcijski faktor Jun svoju biološku ulogu ostvaruje u obliku AP-1 transkripcijskog kompleksa. Regulira stanične odluke poput proliferacije, poticanje upalnih odgovora, odgovor na stres, apoptozu stanice te remodeliranje tkiva. Ulogu ostvaruje ovisno o vanjskim stresnim signalima koji aktiviraju kaskadu signalnih puteva MAPK/JNK. Stresni signali uključuju genotoksičan stres, upalne citokine, oksidativan stres, fizičke i kemijske čimbenike te metabolički stres i hipoksiju. Fosforilacijom aktivirani JNK ulazi u staničnu jezgru u kojoj fosforilira proteina Jun.
Fosforilacija transkripcijskog faktora c-Jun Fosforilacija posredovana JNK kinazom može se odvijati na N-terminalnom kraju proteina c-Jun i na C-terminalnom kraju. Fosforilacija N-terminalnog kraja proteina na serinskim aminokiselinama 63 i 73 povećava transkripcijsku aktivnost proteina povećavajući mu afinitet za koaktivatore i smanjenjem ubikvitinacije proteina. Suprotno, fosforilacija C-terminalnog kraja na serin 243 i 239 aminokiselini i treonin 231 i 239 aminokiselini ima inhibitorni učinak na protein.
Formacija AP-1 kompleksa AP-1 transkripcijski kompleks nastaje dimerizacijom proteina Jun ili proteina Jun s proteinom Fos. Dimerizacija je ostvarena hidrofobnim vezama između leucinskih aminokiselina čime se stvara leucinski zatvarač. Ispravna dimerizacija i stvaranje leucinskog zatvarača omogućuje konformacijske promjene u običnoj DNA veznoj domeni čime se omogućuje vezanje dimera za DNA molekulu. Zbog stvaranja stabilnijih stanja, heterodimeri su češći oblik dimerizacije. AP-1 kompleks regrutira koaktivatore poput CBP i p300 koji dodatno pojačavaju i reguliraju ekspresiju ciljanih gena acetilacijom histona.
Transkripcija gena Transkripcija ciljanih gena omogućena je dimerom AP-1 i koaktivatorima koji omogućavaju vezanje RNA polimeraze II za DNA molekulu. Za kontroliranje staničnog ciklusa i proliferacije stanice, provodi se transkripcija ciklin D1 i p53 gena. Upalni odgovor ostvaren je transkripcijom IL-2, IL-6 i GM-CSF. Odgovor na stres i apoptozu reguliraju FasL i Bcl-3 geni. Tkivno remodeliranje ostvareno je transkripcijom fibronektina i CD44.
Metode istraživanja funkcije proteina Za ispitivanje i dokazivanje funkcije proteina c-Jun kombinirano je više metoda kojima je cilj bio odrediti gdje se i kako c-Jun veže, s kojim proteinima integrira te kako utječe na transkripciju. Jedna studija istraživala je ulogu proteina c-Jun u regulaciji ekspresije gena ccl2 tijekom upalnog odgovora izazvanog IL-1 signalizacijom. Metode koje su korištene su gene knockout, RT-PCR, Western blot, kromatin imunoprecipitacija (ChIP analiza), mutacijska analiza, koimunoprecipitacija i DNA microarray. Metodom gene knockout dokazano je da su c-Jun i JNK bitni za aktivaciju ccl2 gena, pri čemu njihov gubitak dovodi do smanjene ekspresije ccl2 gena. Western blot analizom zaključeno je da je za aktivnost proteina c-Jun potrebna fosforilacija. Kromatin imunoprecipitacija posebno se ističe kao bitna metoda za dokaz funkcije jer je pomoću nje dokazano da se c-Jun nalazi vezan na regulatorne regije ccl2 gena u kromatinu. Kod mutacijske analize mutirana su vezna mjesta AP-1 unutar ccl2 gena na temelju čega je zaključeno da c-Jun djeluje direktno preko AP-1 mjesta te da su ta mjesta ključna za aktivaciju ccl2 gena. Za istraživanje interakcija c-Jun-a s drugim proteinima korištena je koimunoprecipitacija. Ovom metodom dokazano je da c-Jun funkcionira unutar kompleksa s regulatornim proteinima. DNA microarray pokazala je da c-Jun utječe na ekspresiju velikog broja upalnih gena. Ovi rezultati potvrđuju da c-Jun djeluje kao važan regulator transkripcije i staničnog odgovora na upalu.
Povezanost c-Juna i raka Poremećena regulacija proteina c-Jun povezana je s razvojem raznih malignih bolesti. Kod određenih tipova karcinoma kao na primjer kod karcinoma pluća, kolorektalnog adenokarcinoma i raka dojke zabilježena je povećana ekspresija proteina c-Jun. Također, povećana ekspresija otkrivena je kod Hodgkinovog limfoma i akutne mijeloične leukemije. c-Jun potiče proliferaciju stanica, stimulira angiogenezu te pojačava migraciju i invaziju stanica. Zbog toga se njegova aktivnost često povezuje s agresivnijim ponašanjem tumora te lošijim preživljenjem pacijenata. AP-1 i c-Jun predstavljaju potencijalne mete za razvoj novih terapijskih pristupa za liječenje malignih bolesti.
Izvori
Kategorija:Bjelančevine