Endoglin (ENG) je tip I membranskog glikoproteina na ćelijskoj površini i dio je receptorskog kompleksa TGF-beta. Često se označava i kao CD105, END, FLJ41744, HHT1, ORW i ORW1. Ima ključnu ulogu u angiogenezi, stoga ga čini važnim proteinom za rast tumora, preživljavanje i metastaziranje ćelija raka na druga mjesta u tijelu. Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 658 aminokiselina, а molekulska težina 70.578 Da.
1020304050 MDRGTLPLAVALLLASCSLSPTSLAETVHCDLQPVGPERGEVTYTTSQVS KGCVAQAPNAILEVHVLFLEFPTGPSQLELTLQASKQNGTWPREVLLVLS VNSSVFLHLQALGIPLHLAYNSSLVTFQEPPGVNTTELPSFPKTQILEWA AERGPITSAAELNDPQSILLRLGQAQGSLSFCMLEASQDMGRTLEWRPRT PALVRGCHLEGVAGHKEAHILRVLPGHSAGPRTVTVKVELSCAPGDLDAV LILQGPPYVSWLIDANHNMQIWTTGEYSFKIFPEKNIRGFKLPDTPQGLL GEARMLNASIVASFVELPLASIVSLHASSCGGRLQTSPAPIQTTPPKDTC SPELLMSLIQTKCADDAMTLVLKKELVAHLKCTITGLTFWDPSCEAEDRG DKFVLRSAYSSCGMQVSASMISNEAVVNILSSSSPQRKKVHCLNMDSLSF QLGLYLSPHFLQASNTIEPGQQSFVQVRVSPSVSEFLLQLDSCHLDLGPE GGTVELIQGRAAKGNCVSLLSPSPEGDPRFSFLLHFYTVPIPKTGTLSCT VALRPKTGSQDQEVHRTVFMRLNIISPDLSGCTSKGLVLPAVLGITFGAF LIGALLTAALWYIYSHTRSPSKREPVVAVAAPASSESSSTNHSIGSTQST PCSTSSMA
Struktura
Glikoprotein se sastoji od homodimera od 180 kDA stabiliziranog međumolekulskim disulfidnim vezama. Ima veliki vanćelijski domen od oko 561 aminokiselina, hidrofobni transmembranski domen i kratki citoplazmatski repni domen od 45 aminokiselina. Regija od 260 aminokiselina, najbliža vanćelijskoj membrani naziva se ZP domen (ili, tačnije, ZP modul). Najudaljenije vanćelijsko područje naziva se orfanski domen (ili orfanska regija) i dio je koji veže ligande, poput BMP-9.
Postoje dvije izoforme endoglina nastale alternativnom preradom: duga izoforma (L-endoglin) i kratka izoforma (S-endoglin). Međutim, L-izoforma je eksprimirana u većoj mjeri od S-izoforme. Topljivi oblik endoglina može se proizvesti djelovanjem proteolitskog cijepanja metaloproteinaze MMP-14 u vanćelijskom domenu u blizini membrane. Pronađen je na endotelnim ćelijama u svim tkivima, aktiviranim makrofagima, aktiviranim monocitima, limfoblastnim fibroblastiima i ćelijama glatkih mišića. Endoglin je prvi put identificiran upotrebom monoklonskih antitijela (mAb) 44G4, ali je otkriveno više mAbs protiv endoglina, što daje više načina za njegovu identifikaciju u tkivima.
Predlaže se da endoglin ima pet potencijalnih N-vezanih mjesta glikozilacije u N-terminalnom domenu i O-glikanski domen u blizini membranskog domena, koji je bogat serinom i treoninom. Citoplazmatski rep sadrži PDZ -vezujući motiv koji mu omogućava da se veže za proteine koji sadrže PDZ i stupi u interakciju s njima. Sadrži tripeptidnu sekvencu arginin-glicin-asparaginska kiselina (RGD) koja omogućava ćelijsku adheziju, vezanjem integrina ili drugih RGD veznih receptora koji u vanćelijskom matriksu (ECM) Ova RGD sekvenca na endoglinu je prva RGD sekvenca identificirana na endotelnom tkivu.
Rendgenske kristalografske strukture ljudskog endoglina (5I04 | 5HZV) i njegovog kompleksa sa ligandom BMP-9 (5HZW) otkrile su da se orfansko područje proteina sastoji od dva domena (OR1 i OR2) sa novim preklopom, koji je rezultat duplikacije gena i kružne permutacije. Domen ZP module, čiji su dijelovi ZP-N i ZP-C blisko povezani jedan s drugim, posreduje u homodimerizaciji endoglina, stvaranjem međumolekulske disulfidne veze koja uključuje cistein 516. Zajedno s drugim međumolekulskim disulfidom, uključujući cistein 582, ovo stvara molekulsku stezaljku koja učvršćuje ligand, interakcijom dvije kopije OR1 s regijama zglobova homodimera BMP-9. Osim racionalizacije velikog broja mutacija HHT1, kristalna struktura endoglina pokazuje da se epitop anti-ENG monoklonskog antitijela TRC105 preklapa sa mjestom vezivanja za BMP-9.
Funkcija
Utvrđeno je da je endoglin pomoćni receptor za kompleks TGF-beta receptora. Stoga je uključen u moduliranje odgovora na vezivanje TGF-beta1, TGF-beta 3, aktivin-A, BMP-2, BMP-7 i BMP-9. Osim TGF-beta signalizacije, endoglin može imati i druge funkcije. Pretpostavlja se da je endoglin uključen u citoskeletnu organizaciju, utičući na morfologiju i migraciju ćelija. Endoglin ima ulogu u razvoju kardiovaskularnog sistema i u remodeliranju krvnih sudova. Njegoa ekspresija je regulirana tokom razvoja srca. Eksperimentalni miševi bez endoglinskog gena uginu zbog kardiovaskularnih abnormalnosti.
Gen i ekspresija
Ljudski gen za endoglin nalazi se na ljudskomhromosomu 9 sa lokacijom na sekvenci 9q34.11. Endoglinski glikoprotein kodira 39.757 bp i translatira ih u 658 aminokiselina.
Ekspresija endoglinskog gena obično je niska u endotelnim ćelijama u mirovanju. To se, međutim, mijenja kada započne neoangiogeneza i endotelne ćelije postanu aktivne na mjestima poput tumorskih sudova, upaljenih tkiva, kože s psorijazom, vaskularnih ozljeda i tokom embriogeneze. Ekspresija u vaskularnom sistemu počinje oko 4. sedmice i nastavlja se nakon toga. Ostale ćelije u kojima je endoglin ekdprimiran sastoje su monociti, posebno oni koji prelaze u makrofag[]e, niske ekspresije u normalnim ćelijama glatkih mišića, visoke ekspresije vaskularnih glatkim mišićnim ćelijama i tkivima bubrega i jetre podvrgnutim fibrozi.
Interakcije
Pokazalo se da endoglin stupa u interakciju s visokim afinitetom prema TGF-beta receptoru 3 i TGF-beta receptoru 1, a sa manjim afinitetom premaTGF-beta receptoru 2. Ima veliku sličnost sekvence s drugim proteinom za vezivanje TGF beta, betaglikanom, koji je bio jedan od prvih znakova koji je pokazao da je endoglin protein koji se veže za TGF. Međutim, pokazalo se da se TGF-beta veže s visokim afinitetom na samo malu količinu raspoloživog endoglina, što sugerira da postoji još jedan faktor koji regulira ovo vezivanje.
Endoglin sam ne veže TGF-beta ligande, ali je prisutan sa TGF-beta receptorima kada je ligand vezan, što ukazuje na važnu ulogu endoglina. Punom dužinom endoglin će se vezati za TGF-beta receptorski kompleks, bez obzira na to je li TGF-beta vezan ili ne, ali krnji oblici endoglina imaju specifičnije vezanje. Aminokiselinska (aa) regija 437-555 u vanćelijskom domenu endoglina veže se za TGF-beta receptor II. TGF-beta receptor I veže se za 437-588 aa regiju i za aminokiselinsku (aa) regiju između 437 i N-kraja. Za razliku od TGF-beta receptora I koji može vezati citoplazmatski rep samo kad je njegov kinazni domen neaktivan, TGF-beta receptor II može vezati endoglin i s neaktivnim i aktivnim domenom kinaze. Kinaza je aktivna kada je fosforilirana. Nadalje, TGF-beta receptor I će se disocirati od endoglina ubrzo nakon što fosforilira svoj citoplazmatski rep, ostavljajući TGF-beta receptor I neaktivnim. Endoglin je konstitutivno fosforiliran na ostacima serina i treonina u citoplazmatskom domenu. Visoka interakcija između citoplazmatskog i vanćelijskog repa endoglina sa kompleksima receptora TGF ukazuje na važnu ulogu endoglina u moduliranju odgovora TGF-beta, poput ćelijske lokalizacije i migracije. Endoglin također može posredovati u dinamici F-aktina, fokusnim adhezijama, mikrotubulnim strukturama, endocitnom vezikulskom transportu kroz interakciju sa ziksinom, ZRP-1, beta-arestinom i Tctex2beta, LK1, ALK5, TGF-beta receptorom II i GIPC. U jednoj studiji s mišjim fibroblastima, prekomjerna ekspresija endoglina rezultirala je smanjenjem nekih komponenti ECM-a, smanjenom ćelijskom migracijom, promjenom morfologije ćelija i stvaranjem međućelijskog klastera.
Klinički značaj
Kod ljudi, endoglin može biti uključen u autosomno dominantnu bolest poznatu kao nasljedna hemoragijska telangiektazija (HHT) tip 1. "/> HHT je zapravo prva ljudska bolest povezana sa kompleksom TGF-beta receptora. Ovo stanje dovodi do čestih krvarenja iz nosa, telangiektaza na koži i sluznici te može uzrokovati arteriovenske malformacije u različitim organima, uključujući mozak, pluća i jetru.
Mutacije koje uzrokuju HHT
Neke mutacije koje dovode do ovog poremećaja su: Zamena citozina (C) u guanin (G) koja pretvara tirozin u stop kodonu Delecija 39 parova baza Delecija dva bazna para koji stvara rani stop kodon
Utvrđeno je da je nivo endoglina povišen kod trudnica koje su kasnije razvile preeklampsiju.
Uloga u kanceru
Uloga endoglina u angiogenezi i modulaciji signalizacije TGF-beta receptora, koja posreduje u ćelijskoj lokalizaciji, migraciji, morfologiji, proliferaciji , stvaranju klastera itd., čini endoglin važnim igračem u rastu tumora i metastazama. Mogućnost ciljanja i efikasnog smanjenja ili zaustavljanja neoangiogeneze u tumorima spriječila bi metastaze primarnih ćelija raka u drugim područjima tijela. Također, predloženo je da se endoglin može koristiti za snimanje i prognozu tumora.
Uloga endoglina u raku ponekad može biti kontradiktorna, jer je potrebna za neoangiogenezu u tumorima, koja je potrebna za rast i preživljavanje tumora, ali smanjenje ekspresije endoglina u mnogim je tipovima raka, povezano s negativnim ishodom tog raka. Kod raka dojke, naprimjer, smanjenje punog oblika endoglina i povećanje njegovog topljivog oblika koreliraju s metastazama ćelija raka. Kompleksni relej TGF-beta receptor-endoglin prenosi kontradiktorne signale i iz TGF-beta. TGF-beta može djelovati kao supresor tumora u predmalignoj fazi dobroćudne neoplazme, inhibirajući njen rast i izazivajući apoptozu. Međutim, kada su ćelije raka prošle kroz obilježja raka, igubeći inhibitorni odgovori na rast, TGF-beta posreduje u invaziji ćelija, angiogenezi (uz pomoć endoglina), izbjegavanju odgovora imunskog sistema i njihovog ECM sastava, dopuštajući im da postanu zloćudni
Rak prostate i ekspresija endoglina Pokazano je da su ekspresija endoglina i lučenje TGF-beta oslabljeni u stromnim ćelijama koštane srži kada se kokulturiraju s ćelijama raka prostate.
Također, nizvodni signalni put TGF-beta/koštano-morfogenog proteina (BMP), koji uključuje Smad1 i Smad2/3, oslabljen je zajedno sa transkripcijom gena ovisnom o Smadu. Drugi rezultat u ovoj studiji je pokazao da su i Smad1/5/8-zavisni inhibitor ekspresije vezivanja DNK 1 i Smad2/3-zavisni inhibitor aktivatora plazminogena I imali smanjenje ekspresije i ćelijsku proliferaciju. Na kraju, kokultivirane ćelije raka prostate promijenile su TGF-beta signalizaciju u strominim ćelijama kosti, što sugerira da je ova modulacija mehanizam metastaza raka prostate koji olakšava njihov rast i preživljavanje u reaktivnoj koštanoj stromi. Ova studija naglašava važnost endoglina u signalnim putevima TGF-beta u drugim tipovima ćelija osim endotelnih.
Kao meta lijekova TRC105 je eksperimentalno antitijelo usmjereno na endoglin kao antiagiogenezni tretman za sarkom mehkog tkiva.
Također pogledajte Diferencijacija klastera
Reference
Vanjski linkovi GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia
Kategorija:Klasteri diferencijacije Kategorija:Faktori rasta Kategorija:Transdukcija signala Kategorija:Geni na hromosomu 9 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika