Proteina acidă fibrilară a gliei

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Glia Acid Fibrillar Protein (GFAP) este denumirea histologică utilizată pentru a indica unitatea esențială de proteine din care sunt fabricate filamentele intermediare de tip III ale astrocitelor .

Modelul de expresie a genei GFAP [1]

Expresie

Proteina acidă fibrilară a gliei a fost descrisă pentru prima dată în 1971 [2] , este codificată de gena GFAP [3] care codifică filamentele de tip III, la om se găsește pe cromozomul 17 la 17q21 40,34-40,35 Mb [4] . Această proteină este strâns legată de familia non-epitelială care include, de asemenea: vimentina și desminul , care sunt toate proteinele implicate în structura și funcția citoscheletului celulei . Expresia GFAP conduce celula la creșterea rezistenței sale mecanice, precum și la menținerea formei celulei, dar funcția sa exactă nu este încă pe deplin înțeleasă.

Cantitatea de GFAP exprimată de celulă este reglementată de numeroși factori, cum ar fi modificări ale nivelului de citokine și hormoni . Expresia crescută a acestei proteine ​​devine evidentă într-o serie de circumstanțe denumite în mod obișnuit „activare astrocitară”. În timpul dezvoltării , vimentina, un alt filament intermediar de tip III, este localizată împreună cu GFAP imatur în celulele gliale, așa cum se întâmplă și în gliom (tumoare), dar nu și în astrocitele mature [5] .

În celulele mature, filamentul suferă o schimbare conformațională în urma evenimentelor de fosforilare GFAP, care pot apărea în cinci situri diferite ale proteinei [6] . Această modificare post-translațională are loc la nivelul domeniului capului și modifică încărcătura proteinei, rezultând întreruperea și spargerea descendentă a filamentelor. Relația dintre nivelul GFAP filamentos prezent este de obicei în echilibru stabil cu proteinele libere, în prezent importanța funcțională a modificărilor nivelurilor GFAP nu este pe deplin înțeleasă.

Structura

Filamentele intermediare de tip III conțin trei domenii proteice , dintre care cel mai conservat este domeniul tijei . Secvențele ADN care codifică în mod specific pentru această regiune a proteinei pot diferi, dar structura proteinei este foarte conservată în toate organismele vii. Domeniul unui alt filament este înfășurat în jurul domeniului tijei pentru a forma un dimer, cu capătul N și capătul C al fiecărui filament aliniat reciproc. Filamentele de tip III, cum ar fi GFAP, sunt capabile să formeze atât homodimeri, cât și heterodimeri ; GFAP se poate polimeriza cu alte proteine ​​de tip III sau cu neurofilamente (NF-L) [5] , GFAP și alte proteine ​​de tip III nu se pot asambla cu citokeratine , filamentele intermediare de tip I și II. În celulele care exprimă atât citokeratina, cât și proteinele de tip I și II, se formează două rețele de filamente intermediare distincte, care pot permite o specializare și variabilitate celulară mai mari.

Asamblarea proteinelor dă naștere la rețele moleculare, dimerii se aranjează inițial în tetramere eșalonate, acești tetrameri sunt subunitățile de bază ale unui filament intermediar, domeniile neelicoidale sunt necesare pentru formarea filamentului [5] . Celelalte două regiuni ale capului și cozii au o variabilitate mai mare a secvenței și a structurii. Cu toate acestea, capul GFAP conține două arginine și un reziduu aromatic care s-au dovedit a fi necesare pentru asamblarea corectă [2] . Mărimile regiunilor capului și cozii sunt foarte diferite între GFAP și vimentină și omologii lor mai comuni.

Proteina fibrilară acidă Glia poate fi utilă în evidențierea astrocitelor într-un preparat histologic datorită reacției sale cu o imunoperoxidază specifică (colorare imunohistochimică pentru GFAP). Prin urmare, prezența proteinei în cauză este luată ca referință în identificarea celulelor astrocitice, deoarece este prezentă numai în acestea din urmă. [7]

Mai multe studii efectuate pe serul pacienților cu glioblastom multiform (GBM) (care se pot forma dintr-un astrocitom anaplastic sau dintr-un astrocitom difuz ) au constatat prezența proteinei fibrilare acide într-o cantitate medie corespunzătoare 0,18 micrograme / l (în timp ce proteina este absentă în serul pacienților cu tumori non-GBM) și, prin urmare, este considerată în mod rezonabil un marker pentru acest tip de neoplasme. [8]

Fiziologie

GFAP este exprimat în sistemul nervos central (SNC) în astrocite. Este implicat în multe procese de funcționare celulară, cum ar fi menținerea structurii celulare, mișcarea, comunicarea celulară și funcționarea barierei hematoencefalice .

GFAP este implicat în reglarea mitozei , deoarece participă la formarea rețelei de filamente intra-celulare care constituie suportul mecanic al celulelor. În timpul mitozei, există o creștere a cantității de fosforilare a proteinei GFAP, mai multe kinaze funcționează pe GFAP: Cdc2-kinaza acționează numai în timpul tranziției către faza G2, în timp ce alte kinaze care operează pe GFAP sunt active exclusiv la nivelul clivajului sulcus [9]. ] . Această specificitate de localizare permite reglarea precisă a distribuției GFAP către celulele fiice. În celulele adulte, folosind șoareci knockout, funcții multiple au fost asociate cu expresia GFAP. Acești șoareci knockout pentru lipsa de filamente intermediare în hipocampus și în substanța albă a măduvei spinării suferă multiple procese degenerative, inclusiv mielinizarea anormală a substanței albe, deteriorarea structurală și modificări ale barierei hematoencefalice , GFAP este implicat în menținerea integritatea mielinei SNC [10] .

GFAP joacă, de asemenea, un rol în interacțiunile celulare ale astrocitelor. In vitro, folosind ARN antisens, astrocitele cu deficit de GFAP sunt incapabile să producă proeminențele tipice prezente de obicei. Studiile au arătat, de asemenea, că celulele Purkinje la șoarecii knockout GFAP nu au o structură normală, acești șoareci sunt, de asemenea, deficienți în experimentele de condiționare, GFAP joacă un rol important în menținerea comunicării celulare în celulele Purkinje.

Marker tumoral

Fibroza progresivă

Au fost identificate erori în reglarea expresiei GFAP, ceea ce induce celulele gliale să reacționeze într-un mod negativ, cu formarea de cicatrici gliale și, prin urmare, o boală neurodegenerativă consecventă, cicatricile sunt formate de astrocite care, interacționând cu țesutul fibros, încercați să restabiliți marginile gliale în jurul nucleului central al cicatricii, cu toate acestea apar întotdeauna noi cicatrici în zonele compromise care se acumulează în timp și începe procesul de fibroză , acest lucru este în general asociat cu o hiper expresie a GFAP, cicatricile, crescând o dată fibroza a început, acționează ca o barieră fizică și chimică în calea creșterii neuronale și previne regenerarea neuronală, deoarece țesutul conjunctiv izolează transmisia electrică a creierului [11] .

Boala lui Alexandru

O altă afecțiune direct legată de GFAP este boala Alexander, această boală este o boală neurodegenerativă genetică rară, mecanismul celular care stă la baza bolii este prezența acumulărilor citoplasmatice care conțin GFAP și proteine ​​de șoc termic, cunoscute sub numele de fibre Rosenthal, aceste fibre compromit integritatea structurală a substanța albă [12] ; Relația dintre GFAP și boala Alexander nu este pe deplin cunoscută, dar mutațiile din regiunea codificatoare a genei GFAP sunt asociate cu debutul acestei boli [13] ; Se crede că relația dintre fibrele Rosenthal și fenotipul observabil se datorează interferenței în interacțiunile cu alte astrocite și unei posibile incapacități de a menține bariera hematoencefalică intactă.

Relația cu patologiile

Unele izoforme GFAP sunt asociate cu un răspuns scăzut la infecții acute sau neurodegenerative [14] . GFAP poate fi fosforilat în cinci situri (Thr7, Ser8, Ser13, Ser17 și Ser38) ca răspuns la numeroși stimuli. Expresia unor izoforme GFAP este redusă în comparație cu normalul ca răspuns la factorul de necroză tumorală-alfa, acest factor este esențial pentru creșterea fibroblastelor și a glucocorticoizilor în culturile celulare. Glicoproteina virală I-1 gp120 este capabilă să inhibe direct fosforilarea GFAP, care este scăzută ca răspuns la infecția cronică cu HIV-1, varicela zoster și pseudorabie. s-au constatat scăderi ale expresiei GFAP: în sindromul Down, schizofrenie, tulburare bipolară și depresie [14] ; Într-un studiu efectuat pe 22 de copii supuși oxigenării extracorporale (ECMO), copiii cu niveluri anormal de ridicate de GFAP au fost de 13 ori mai predispuși să moară și de 11 ori mai probabil să sufere de leziuni cerebrale decât copiii cu niveluri normale de GFAP; Nivelurile de GFAP sunt utilizate ca un marker al afectării neurologice la adulții care suferă de accident vascular cerebral și leziuni cerebrale traumatice [15] .

Interacțiuni

Proteina fibrilară acidă Glia poate forma interacțiuni proteină-proteină cu MEN1 [16] și PSEN1 . [17]

Notă

  1. ^ AI, Wiltshire T, Batalov S, și colab. (2004). "Un atlas genetic al șoarecilor și transcriptomilor care codifică proteinele umane". Proc. Natl. Acad. SUA 101 (16): 6062-7. doi: 10.1073 / pnas.0400782101. PMID 15075390 .
  2. ^ a b Fuchs E, Weber K, Filamente intermediare: structură, dinamică, funcție și boală , în Annu. Pr. Biochem. , vol. 63, 1994, pp. 345–82, DOI : 10.1146 / annurev.bi.63.070194.002021 , PMID 7979242 .
  3. ^ GFAP este acronimul care identifică atât proteina, cât și gena
  4. ^ Bongcam-Rudloff, E.; Nister, M.; Betsholtz, C.; Wang, J.-L.; Stenman, G.; Huebner, K.; Crucea, CM; Westermark, B., Proteină acidă fibrilară glială umană: clonarea ADN-ului complementar, localizarea cromozomilor și expresia ARN mesager în liniile celulare ale gliomului uman de diferite fenotipuri , în Cancer Res. , Vol. 51, nr. 5, 1991, pp. 1553–60, PMID 1847665 .
  5. ^ a b c Reeves SA, Helman LJ, Allison A, Israel MA, Clonarea moleculară și structura primară a proteinei acidului fibrilar glial uman , în Proc. Natl. Acad. Sci. SUA , vol. 86, nr. 13, 1989, pp. 5178–82, DOI : 10.1073 / pnas.86.13.5178 , PMC 297581 , PMID 2740350 .
  6. ^ Inagaki M, Gonda Y, Nishizawa K, Kitamura S, Sato C, Ando S, Tanabe K, Kikuchi K, Tsuiki S, Nishi Y, Siturile de fosforilare legate de dezasamblarea filamentelor gliale localizate in vitro într-un domeniu al capului non-alfa-elicoidal ( abstract ), în J. Biol. Chem. , vol. 265, nr. 8, 1990, pp. 4722-9, PMID 2155236 .
  7. ^ Wheater, histologie și anatomie microscopică
  8. ^ Serul GFAP este un marker de diagnostic pentru glioblastom multiform. Jung CS, Foerch C, Schänzer A, Heck A, Plate KH, Seifert V, Steinmetz H, Raabe A, Sitzer M. Departamentul de Neurochirurgie, Universitatea Ruprecht Karls Heidelberg, Im Neuenheimer Feld 400, 69120 Heidelberg, Germania.
  9. ^ Tardy M, Fages C, Le Prince G, Rolland B, Nunez J, Reglarea proteinei acide glial fibrilare (GFAP) și a mARN-ului său de codificare în creierul în curs de dezvoltare și în astrocitele cultivate , în Adv. Exp. Med. Biol. , vol. 265, 1990, pp. 41–52, PMID 2165732 .
  10. ^ Goss JR, Finch CE, Morgan DG, modificări legate de vârstă în ARNm proteic acid fibrilar glial în creierul șoarecelui , în Neurobiol. Îmbătrânirea , vol. 12, nr. 2, 1991, pp. 165–70, DOI : 10.1016 / 0197-4580 (91) 90056-P , PMID 2052130 .
  11. ^ Liedtke W, Edelmann W, Bieri PL, Chiu FC, Cowan NJ, Kucherlapati R, Raine CS, GFAP este necesar pentru integritatea arhitecturii SNC de substanță albă și menținerea pe termen lung a mielinizării , în Neuron , vol. 17, n. 4, 1996, pp. 607–15, DOI : 10.1016 / S0896-6273 (00) 80194-4 , PMID 8893019 .
  12. ^ HealthLink, Boala Alexander , la healthlink.mcw.edu , Colegiul Medical din Wisconsin, 25 noiembrie 2007.
  13. ^ Brenner M, Johnson AB, Boespflug-Tanguy O, Rodriguez D, Goldman JE, Messing A, Mutații în GFAP, care codifică proteina acidă fibrilară glială, sunt asociate cu boala Alexander , în Nat. Genet. , vol. 27, n. 1, 2001, pp. 117-20, DOI : 10.1038 / 83679 , PMID 11138011 .
  14. ^ a b Johnston-Wilson NL, Sims CD, Hofmann JP, Anderson L, Shore AD, Torrey EF, Yolken RH, Modificări specifice bolii în proteinele cerebrale ale cortexului frontal în schizofrenie, tulburare bipolară și tulburare depresivă majoră. Consorțiul de neuropatologie Stanley , în Mol. Psihiatrie , vol. 5, nr. 2, 2000, pp. 142-9, DOI : 10.1038 / sj.mp.4000696 , PMID 10822341 .
  15. ^ Proteine ​​găsite pentru a prezice leziuni cerebrale la copii pe ECMO Life Support , la hopkinschildrens.org , Johns Hopkins Children's Center , 19 noiembrie 2010. Accesat la 11 decembrie 2010 .
  16. ^ Juan Lopez-Egido, Cunningham Janet, Berg Mikael, Oberg Kjell, Bongcam-Rudloff Erik, Gobl Anders, interacțiunea Menin cu proteina acidă fibrilară glială și vimentina sugerează un rol pentru rețeaua de filamente intermediare în reglarea activității meninei , în Exp. Cell Res. . , vol. 278, nr. 2, Statele Unite, august 2002, pp. 175–83, DOI : 10.1006 / excr . 2002.5575 , ISSN 0014-4827 ( WC ACNP ) , PMID 12169273 .
  17. ^ Anders Lade Nielsen, Holm Ida E, Johansen Marianne, Bonven Bjarne, Jørgensen Poul, Jørgensen Arne Lund, O nouă variantă de îmbinare a proteinei acide glial fibrilare, GFAP epsilon, interacționează cu proteinele presenilinei , în J. Biol. Chem. , vol. 277, nr. 33, Statele Unite, august 2002, pp. 29983–91, DOI : 10.1074 / jbc.M112121200 , ISSN 0021-9258 ( WC ACNP ) , PMID 12058025 .

Bibliografie

  • Kristjan R. Jessen și Rhona Mirsky Celulele gliale din sistemul nervos enteric conțin proteine ​​acide fibrilare gliale Nature 286, 736 - 737 (14 august 1980); doi: 10.1038 / 286736a0
  • J Rafael Gorospe; În: Pagon RA, Bird TD, Dolan CR, Stephens K, editori. SourceGeneReviews. Seattle (WA): Universitatea din Washington, Seattle; 1993-.2002 noiembrie 15. Boala Alexander PMID 20301351
  • Kraig RP, Dong LM, Thisted R, Jaeger CB. Depresia răspândită crește colorarea imunohistochimică a proteinei acide fibrilare gliale. J Neurosci. 1991 iulie; 11 (7): 2187-98. PMID 1906091
  • Moskowitz MA, Nozaki K, Kraig RP. Depresia de răspândire neocorticală provoacă expresia imunoreactivității asemănătoare proteinei c-fos în cadrul nucleului trigeminal caudalis prin mecanisme trigeminovasculare. J Neurosci. 1993 mar; 13 (3): 1167-77. PMID 8382735
  • Bonthius DJ, Steward O. Inducerea depresiei de răspândire corticală cu clorură de potasiu reglează nivelurile de ARN mesager pentru proteina acidă fibrilară glială în cortex și hipocamp: inhibare de MK-801. rain Res. 1993 30 iulie; 618 (1): 83-94. PMID 8402181
  • Lian XY, Stringer JL. Eșecul energetic în astrocite crește vulnerabilitatea neuronilor la răspândirea depresiei. Eur J Neurosci. 2004 mai; 19 (9): 2446-54. PMID 15128398
  • Bonthius DJ, Lothman EW, Steward O. Rolul modificărilor ionice extracelulare în reglarea în sus a ARNm pentru proteina acidă fibrilară glială după răspândirea depresiei. Brain Res. 1995 20 mart; 674 (2): 314-28. PMID 7796112
  • Kelley MS, Steward O. Rolul convulsiilor postlesionice și al răspândirii depresiei în reglarea ascendentă a ARNm proteic acid fibrilar glial după leziunile cortexului entorhinal. Exp Neurol. 1996 mai; 139 (1): 83-94. PMID 8635571
  • Bonthius DJ, Stringer JL, Lothman EW, Steward O. Deprimarea răspândirii și convulsiile reverberatorii induc reglarea în sus a ARNm pentru proteina acidă fibrilară glială. Brain Res. 1994, 9 mai; 645 (1-2): 215-24. PMID 8062084
  • Anderová M, Kubinová S, Mazel T, Chvátal A, Eliasson C, Pekny M, Syková E. Efectul K crescut (+), stres hipotonic și depresie de răspândire corticală asupra umflării astrocitelor la șoarecii cu deficit de GFAP. Glia. 2001 septembrie; 35 (3): 189-203. PMID 11494410
  • Schmidt-Kastner R, Wietasch K, Weigel H, Eysel UT. Colorarea imunohistochimică pentru proteina acidă fibrilară glială (GFAP) după deaferentare sau infarct ischemic în sistemul vizual al șobolanilor: caracteristici ale astrocitelor reactive și deteriorate. Int J Dev Neurosci. 1993 apr; 11 (2): 157-74. PMID 7687085
  • Caggiano AO, Kraig RP. Eicosanoidele și oxidul nitric influențează inducerea gliozei reactive de la răspândirea depresiei în microglie, dar nu și a astrocitelor. J Comp Neurol. 1996 20 mai; 369 (1): 93-108. PMID 8723705
  • Shen PJ, Gundlach AL. Inducția prelungită a expresiei și activității neuronale NOS după depresia cu răspândire corticală (SD): implicații pentru neuroprotecția mediată de SD și NO. Exp Neurol. Decembrie 1999; 160 (2): 317-32. PMID 10619550
  • Steward O, Kelley MS, ER Tower. Procesul de reinervare în girusul dentat al șobolanilor adulți: relația temporală între modificările nivelurilor de proteine ​​acide fibrilare gliale (GFAP) și ARNm GFAP în astrocitele reactive. Exp Neurol. Decembrie 1993; 124 (2): 167-83. PMID 8287920
  • Vijayan VK, Lee YL, Eng LF. Creșterea proteinelor acide fibrilare gliale după un traumatism neuronal. Mol Chem Neuropathol. 1990 august-oct; 13 (1-2): 107-18. PMID 2095779
  • Monzón-primarul M, Alvarez M, Arbelo-Galván J, Romero-Alemán M, Yanes C, Plaza ML, Rodriguez JR, Rodríguez JJ, Toledano A. Evoluția pe termen lung a locale, proximală și răspunsurile astrocite îndepărtate după basalis diverse nucleu lesioning (un model experimental Alzheimer): studiu imunocitochimic GFAP. Brain Res. 2000 26 mai; 865 (2): 245-58. PMID 10821927
  • Brock TO, O'Callaghan JP. Modificările cantitative ale proteinelor veziculare sinaptice sinapsina I și p38 și proteina specifică a astrocitelor proteine ​​acide fibrilare gliale sunt asociate cu leziuni ale sistemului nervos central șobolan induse chimic. J Neurosci. 1987 apr; 7 (4): 931-42. PMID 3106588
  • Petito CK, Morgello S, Felix JC, Lesser ML. Cele două modele de astrocitoză reactivă în creierul șobolan postischemic. J Cereb Flux de sânge Metab. 1990 noiembrie; 10 (6): 850-9. PMID 2211878
  • Wagemann E, Schmidt-Kastner R, Block F, Sontag KH. Model modificat de colorare imunohistochimică pentru proteina acidă fibrilară glială (GFAP) în creierul anterior și cerebelul șobolanului spastic mutant. J Chem Neuroanat. 1995 mar; 8 (3): 151-63. PMID 7598815
  • Schroeter M, Schiene K, Kraemer M, Hagemann G, Weigel H, Eysel UT, Witte OW, Stoll G. Răspunsuri astrogliale în ischemia focală indusă fotochimic a cortexului șobolanului. Exp Brain Res. 1995; 106 (1): 1-6. PMID 8542965
  • Kálmán M, Hajós F. Distribuția astrocitelor imunoreactive ale proteinelor acide glial fibrilare (GFAP) în creierul șobolanului. I. Creierul dinainte. Exp Brain Res. 1989; 78 (1): 147-63. PMID 2591509
  • Li J, Ding YH, Rafols JA, Lai Q, McAllister JP 2nd, Ding Y. Creșterea proliferării astrocitelor la șobolani după alergare. Neurosci Lett. 2005 7 octombrie; 386 (3): 160-4. PMID 16024173

Alte proiecte

linkuri externe

  • OMIM intră în boala lui Alexander [1]
  • Biblioteca Națională de Medicină - Rubricile subiectului medical [2]
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Acid_fibrillary_protein_della_glia&oldid=121588485 ”