|
CREBBPCREBBP (англ. cyclic AMP response element binding protein), CREB-зв'язувальний білок (англ. CREB binding protein) — білок, який кодується однойменним геном, розташованим у людей на короткому плечі 16-ї хромосоми.[4] CREBBP (як і його близький гомолог, EP300, функціонує як транскрипційний коактиватор, тобто за допомогою білок-білкових взаємодій пов'язує різні білкові трансактиватори транскрипції з основним транскрипційним комплексом[5]. Довжина поліпептидного ланцюга білка становить 2 442 амінокислот, а молекулярна маса — 265 351[6]. Вперше дослідники його описали 1993 року[7]. Послідовність амінокислот
Кодований геном білок за функціями належить до ацилтрансфераз, є активатором, має сайти фосфорилювання. Має сайт для зв'язування з іоном цинку. Задіяний у таких біологічних процесах, як регуляція транскрипції, ацетилювання гістонів та негістонових білків, керування біологічними ритмами, взаємодія хазяїн-вірус тощо. Локалізований у цитоплазмі, ядрі. ГенГен CREBBP у людини розташований на 16-й хромосомі і займає локус 16p13.3. Ген містить 34 екзони і експресується повсюдно[8], зокрема і на ембріональному етапі розвитку. Ген розташований на мінус-ланцюгові[9]. Довжина гена становить близько 190 тисяч пар основ (kb), транскрипція йде від центромери до теломери. Довжина мРНК становить 8,7 kb, з яких на кодувальну послідовність[en] припадає 7,3 kb[10]. Гомологи CREBBP є у багатьох багатоклітинних організмів, зокрема мух, черв'яків і рослин, однак відсутні в нижчих еукаріот, наприклад, дріжджів[11]. У даніо-реріо патерни експресії CREBBP і його метилування відіграють роль у ході розвитку організму[12]. У ящірки анолісу каролінського експресія CBP різна у двох статей[13]. СтруктураCREBBP — це білок з молекулярною масою 265 кДа[14], який складається з 2442 амінокислот. Локалізується в ядрі[10]. За будовою він дуже схожий на гомологічний[10] білок p300, разом з яким CBP становить родину коактиваторів p300-CBP[en][11]. Значна частина функціональних доменів цих двох білків високо консервативна. Серед цих доменів 4 відомі трансактиваційні домени (TAD):
Крім того, і p300, і CBP також містять домен з гістонацетилтрансферазною активністю (НАТ), який ацилює гістони та інші білки. Поруч з ним перебуває бромодомен, який зв'язується з ацильованими амінокислотними залишками лізину і може залучати CBP до специфічних сайтів на хромосомах . Поруч з каталітичною ділянкою розташовується ще одна цистеїн / гістидин-збагачена ділянка (CH2), що включає бромодомен і PHD-палець[en], який зв'язується з коферментом А. Наявність цього мотиву унікальна для CBP, він відсутній в інших білків з гістонацетилтрансферазною активністю[11][15][16].  Дія на клітинному рівніГен CREBBP експресується повсюдно і бере участь у транскрипційній коактиваціі багатьох факторів транскрипції. Білок CREBBP вперше був описаний як ядерний білок, який зв'язується білком CREB. Цей ген, як тепер відомо, відіграє важливу роль в ембріональному розвитку, контролі зростання і підтримці гомеостазу[17]. Показано, що миші, у яких нокаутований ген CREBBP або EP300, який кодує білок Р300, гинуть на ранніх етапах розвитку[18][19]. Крім того, миші, у яких був тільки один функціональний алель кожного з генів CREBBP і EP300 замість двох, також гинули в ході ембріогенезу. Імовірно, для розвитку ембріона критичне значення має загальний сумарний вміст білків CBP і p300, який в обох випадках становив половину від нормального[18]. На відміну від організму в цілому, окремі клітини можуть розвиватися за відсутності білку CBP або p300. Наприклад, у мишей В- і Т-клітини, позбавлені або CBP, або P300, розвивалися нормально в умовах in vivo, а позбавлені обох білків одночасно гинули[20][21]. CBP, як і p300, підвищує експресію генів-мішеней за допомогою таких основних механізмів:
CBP, як і p300, переважно ацилює N-кінцеві хвости гістонів, а саме залишки K12 (лізин 12) і K15 гістона H2B[en], K14 і K18 гістона H3[en] і K5 і K8 гістона H4. Однак CBP ацилює не лише гістони, а й негістонові білки, такі як різні чинники і коактиватори транскрипції. Ці модифікації можуть змінювати білок-білкові взаємодії, взаємодії білків з ДНК, а також ядерну локалізацію білків. Інші важливі партнери CBP і p300 — білки реплікації і репарації ДНК, зокрема, PCNA, FEN1, POLB, TDG. Крім того, CBP і p300 можуть взаємодіяти і з білками, які не мають безпосереднього відношення до хроматину, зокрема, з цикліном Е[en] і циклін-залежною кіназою 2, тим самим беручи участь у регуляції клітинного циклу. CBP і p300 беруть участь в регуляції руйнування транскрипційного фактора p53. Показано, що регіон CH-1 CBP і може проявляти напівубіквітинлігазну активність p53, тим самим безпосередньо впливаючи на його деградацію. Нарешті, CBP, як і p300, можуть ацетилювати білки, пов'язані з ядерним транспортом[en], зокрема, KPNA2 та імпортин-α7[11]. CBP використовується як білок скефолда[en] багатьма транскрипційними факторами, серед яких JUN, c-myb, MYOD1, E2F1, YY1, а також члени надродини рецепторів стероїдних гормонів[en] (повний список білків, з якими взаємодіє CBP, див. нижче)[23]. Результати останніх (станом на 2009 рік) досліджень показали, що CBP-опосередковане посттрансляційне N-глікозилювання[en] змінює конформацію білків, що взаємодіють з CBP, регулюючи таким чином експресію генів, клітинний ріст і диференціацію[24]. Фізіологічні функціїCBP задіяний у сигнальних шляхах G-білків і через них бере участь у відповіді клітини на зв'язування адреналіну. Деякі G-білки в активованому стані стимулюють аденілатциклазу, внаслідок чого рівень цАМФ у клітині підвищується. цАМФ активує протеїнкіназу А (PKA), яка складається з чотирьох субодиниць: двох регуляторних і двох каталітичних. Зв'язування цАМФ з регуляторними субодиницями викликає звільнення каталітичних субодиниць, які внаслідок цього можуть переміститися в ядро і взаємодіяти з транскрипційними факторами, таким чином впливаючи на експресію генів. Транскрипційний фактор CREB зв'язується з послідовністю ДНК, що має назву елемент відгуку на цАМФ (CRE). Він фосфорилюється протеїнкіназою A по залишку серину (Ser 133) в домені KID. Ця модифікація стимулює взаємодію домену KID CREB з доменом KIX CBP або p300, внаслідок чого посилюється транскрипція генів, підконтрольних CREB, зокрема і тих, які беруть участь у глюконеогенезі. Цей сигнальний шлях запускається при зв'язуванні адреналіну з клітиною-мішенню[25]. Величезна кількість експериментальних даних свідчать про ключову роль ацетилювання гістонів у пластичності синапсів у ссавців (зокрема довготривалої потенціації), пам'яті та поведінкової адаптації до навколишнього середовища. Початкові свідоцтва пов'язані зі спостереженням, що стосуються хворих синдромом Рубінштейна — Тейбі: у них мутації, що зачіпають CBP, призводять до розумової відсталості. Крім того, миші, мутантні за CREBBP, мали порушення довготривалої пам'яті[26]. Подальші експерименти показали, що CBP важливий не для нейронної пластичності, але й для виживання нейронів, пов'язаного з їхньою активністю[27], і нейрогенезом[28]. Порушення з боку імунної системи, які проявляються у пацієнтів з синдромом Рубінштейна — Тейбі, свідчать про важливу роль CBP у функціонуванні імунної системи і запальних процесах. Ймовірно, цей ефект обумовлений ненормально зниженою експресією таких важливих для імунітету білків, як CREB, NF-κB, c-jun, c-Fos, BCL2 і c-Myc, обумовленою відсутністю активності CBP[29]. Справді, регулюючи активність транскрипційних факторів NF-κB і AP-1[en], які активують гени, пов'язані з хронічним і гострим запаленням, CBP може відігравати важливу роль у контролі запалення на рівні транскрипції[30]. Встановлено, що CBP задіяний в експресії білка CD59, який бере участь у захисті клітин організму від атак з боку системи комплементу[31]. CBP відіграє важливу роль у функціонуванні жіночої репродуктивної системи. На мишах показано, що він необхідний для експресії лютеїнізуючого гормону-бета і підтримки нормальної фертильності[32]. Крім того, CBP необхідний для експресії генів-мішеней лютеїнізуючого гормону під час овуляції[33]. Він також бере участь у клітинній відповіді на зв'язування естрогену[34]. CBP і p300 відіграють важливу роль у функціонуванні фоторецепторів (паличок і колбочок): колбочко-паличковий гомеобоксовий білок (англ. cone-rod homeobox protein, CRX) залучає їх до промоторів необхідних генів, де вони ацетилюють гістони і сприяють їх експресії. Цікаво, що нокаут одного з генів CREBBP і EP300 не чинив майже ніякого ефекту на фоторецепторні клітини, а нокаут обох генів сильно змінював їхню морфологію і функціонування. Такий ефект був пов'язаний зі зниженням ацетилювання гістонів H3 і H4, що є наслідком дисфункції і p300[35]. Показано можливість участі CBP в адипогенезі[en][36]. РегуляціяАцетилтрансферазна активність CBP позитивно регулюється фосфорилюванням MAP-кінази MAPK1/MAPK3, Cdk2 і протеїнкіназою А. При цьому фосфорилювання консервативного залишку серину в положенні 89 (S89) протеїнкіназою C-δ знижує ацетилтрансферазну активність CBP. Ацетилтрансферазна активність CBP може змінюватися (як в позитивний, так і в негативний бік) при взаємодії з іншими білками. Наприклад, вона посилюється при взаємодії з такими транскрипційними факторами, як C/EBP[en]-α, NFE2 і HNF-1α і знижується при взаємодії з транскрипційним фактором PU.1. При цьому всі перераховані білки взаємодіють з одним і тим самим сайтом CBP — ділянкою CH3. Механізми того, як білки, які взаємодіють з CBP в одному і тому ж сайті, впливають на його активність протилежним чином, станом на 2017 рік не зрозумілі[11]. Станом на 2017 рік розробляються штучні інгібітори CBP, деякі з яких можуть знайти потенційне застосування в медицині (наприклад, ICG-001 пригнічує ріст ракових клітин у підшлунковій залозі[37]). Інгібітори можуть зв'язуватися, наприклад, з бромодоменом CBP[38][39]. Клінічне значенняСиндром Рубінштейна — Тейбі Мутації в гені CREBBP викликають синдром Рубінштейна — Тейбі (RTS)[40]. Однак RTS може розвиватися і при мутаціях гена EP300. Пацієнти з RTS характеризуються множинними вродженими вадами, відставанням у розумовому і післяродовому розвитку, мікроцефалією, характерними лицьовими аномаліями, широкими, часто загостреними пальцями рук і збільшеними пальцями ніг. Частота розповсюдженості цього захворювання становить 1 випадок на 100 тисяч-125 тисяч новонароджених[41]. Зазвичай пацієнти з RTS мають підвищений ризик розвитку пухлин. У людини фенотипи, які проявляються при гаплонедостатності по CREBBP і при дрібних делеціях і мутаціях, що призводять до утворення укороченої форми білка, не розрізняються. У мишей гетерозиготна делеція або вкорочення CBP призводить до фенотипу, який нагадує RTS. Список описаних мутацій CREBBP, що призводять до розвитку RTS, постійно поповнюється[42][43]. У загальному випадку до RTS призводять ті мутації CREBBP, які пригнічують його гістонацетилтрансферазну активність[11]. Гострий мієлоїдний лейкозХромосомні транслокації, що зачіпають CREBBP, пов'язують з гострим мієлоїдним лейкозом (AML)[17][44]. До AML також можуть призводити транслокації в EP300. Ба більше, транслокації, що зачіпають CREBBP і викликають AML, можуть бути наслідком протиракової хіміотерапії (наприклад, при лікуванні раку молочної залози)[45]. У разі цих збалансованих транслокацій 5'-кінець генів MLL, MOZ або MORF зшивається з 3'-кінцем гена CBP або p300, і навпаки. Це призводить до утворення химерних білків, наприклад, MLL-CBP і CBP-MLL. Химерні білки, у яких CBP (p300) зливається з іншим своїм C-кінцем (MLL–CBP, MLL–p300, MOZ–CBP, MOZ–p300, MORF–CBP), мабуть, відіграють ключову роль у розвитку лейкемій, а матричні РНК, що кодують зворотні білки (наприклад, CBP-MLL), у пацієнтів з AML не виявлені. На відміну від RTS, при якому CBP і p300 нефункціональні, в разі описаних вище транслокацій HAT-домени CBP і p300 залишаються інтактними в химерних білках. Однак CBP і p300 починають працювати неправильно (наприклад, вони працюють не з тими послідовностями), тому у випадку AML мають місце мутації набуття, а не втрати функції[11]. Інші ракові захворюванняНа відміну від p300, який є класичним супресором пухлин, ситуація з CBP менш зрозуміла. З одного боку, схильність до пухлиноутворення у пацієнтів з RTS, а також той факт, що і CBP, і p300 є мішенями вірусів, що змінюють ДНК (аденовірус, SV40, вірус папіломи людини), говорить про те, що CBP теж може функціонувати як пухлинний супресор. Однак у тих пухлинних клітинах, у яких були мутації в CREBBP, мутованою виявився тільки один аллель, інший залишився інтактним і функціональним. Це суперечить уявленню про CBP як про класичний пухлинний супресор[11]. Роль CBP показано в таких видах раку, як рак товстої кишки[46], легень[47][48], підшлункової залози[37] та інших ракових захворюваннях. Встановлено, що CBP-залежний сигнальний шлях Wnt / β-Катенін перебуває в постійно активованому стані в ракових клітинах, що стійкі до дії протипухлинного препарату доксорубіцину. Порушення взаємодії CBP з β-катеніном, що зупиняє роботу сигнального шляху, фармакологічним шляхом може відновити чутливість ракових клітин до цього препарату і поліпшити прогноз для пацієнта[49]. Крім того, показано, що інгібітор комплексу CREB-CBP, нафтол-AS-TR-фосфату, можна застосовувати для лікування раку легень[50]. Порушення з боку нервової системиБагато нейродегенеративних захворювань людини (хорея Гантінгтона (HD), синдром Кенеді[en] та інші) пов'язані з подовженням області поліглутамінових повторів у певних білках (зокрема, гантінгтіні в разі HD і андрогеновому рецепторі при синдромі Кенеді), яке призводить до утворення нерозчинних агрегатів. Вони можуть зв'язуватися з поліглутаміновими трактами нормальних білків, зокрема, CBP, який має ділянку з 18 залишків глутаміну (залишки 2199—2216) у своєму Q-збагаченому C-кінці. При зв'язуванні з такими агрегатами відбувається інактивація CBP, яка, мабуть, і обумовлює їх токсичність: ектопічна[en] надекспресія CBP зменшувала смертність клітин в культурі, викликану утворенням глутамінових агрегатів. Експерименти з дрозофілами показали, що розвиток нейродегенеративного фенотипу пригнічувався при обробці інгібіторами деацетилаз, що є доказом необхідності гістонацетилтрансферазної функції CBP для запобігання розвитку нейродегенеративних захворювань[11]. Показано участь CBP (і p300) в апоптозі нейронів, який відбувається при хворобі Альцгеймера (AD). Передбачається, що при цьому CBP руйнується каспазою-6, що знижує рівень ацетилювання гістонів. Цікаво, що збільшення вмісту CBP пов'язане з раннім розвитком AD. Продемонстровано, що опосередковане пресеніліном-1 розрізання N-кадгеринів призводило до утворення пептиду N-Cad / CTF2, який в цитоплазмі зв'язується з CBP і сприяє його протеасомному руйнуванню. Зменшення кількості CBP призводить до пригнічення транскрипції генів, які активуються CREB. Варто відзначити, що мутації пресеніліна-1 спостерігаються при сімейних формах AD, причому вони можуть призводити як втрати, так і набуття функції CBP[11]. Крім того, показано, що CBP функціонує як регулятор циркадних ритмів, і його руйнування, індуковане бета-амілоїдом, призводить до порушення циркадних ритмів при AD[51]. Є дані, що свідчать про зв'язок CBP з розвитком бічного аміотрофічного склерозу. Передбачають, що препарати, які компенсують втрату функції CBP, можна застосовувати в лікуванні нейродегенеративних захворювань[52]. Є дані, що порушення гістонацетилтрансферазної активності CBP викликає проблеми при формуванні довготривалої пам'яті[53]. CBP може бути залучений у розвиток деяких психіатричних порушень. Дослідження 2012 року показало, що однонуклеотидні поліморфізми в гені CREBBP можуть бути асоційовані з розвитком шизофренії[54], значного депресивного розладу і біполярного афективного розладу і впливати на відповідь пацієнтів на лікування[55]. Ба більше, поліморфізми в цьому гені можуть бути пов'язані з чутливістю до наркотичних речовин, наприклад, героїну, а також алкоголю, і слугувати факторами розвитку звикання до них[56]. В прилеглому ядрі CBP регулює індуковане кокаїном ацетилювання гістонів і необхідний для розвитку поведінкових реакцій, пов'язаних з вживанням кокаїну[57]. Інші захворюванняCBP і p300 часто є мішенями вірусів[23]. Наприклад, показано, що коров'ячий білок вірусу гепатиту B підсилює транскрипцію генів, підконтрольних CRE, діючи на шлях CRE/CREB/CBP[58]. У 2012 році було показано участь CBP в розвитку муковісцидоз а[59]. Взаємодії з іншими білкамиУ таблиці нижче перераховані ключові білки, які взаємодіють з різними доменами CREBBP[16].
Література
Примітки
Див. також |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
