مجال مُؤثر الموت
نطاق مُفعِّل الموت ( DED ) هو نطاق تفاعل بروتيني موجود فقط في حقيقيات النوى، وينظم مجموعة متنوعة من مسارات الإشارات الخلوية. [ 2 ] يوجد نطاق DED في البروكاسبازات غير النشطة ( بروتيازات السيستين ) والبروتينات التي تنظم تنشيط الكاسباز في سلسلة موت الخلايا المبرمج، مثل البروتين الحاوي على نطاق الموت المرتبط بـ FAS ( FADD ). يقوم FADD بتجنيد البروكاسباز 8 والبروكاسباز 10 في مُركَّب إشارات مُستحث بالموت (DISC). يتم هذا التجنيد من خلال تفاعل متجانس بين نطاق DED الخاص بالبروكاسباز ونطاق DED آخر، وهو نطاق مُفعِّل الموت في بروتين مُهايئ يرتبط مباشرةً بمستقبلات TNF المُنشَّطة. يسمح تكوين المُركَّب بالتنشيط البروتيني للبروكاسباز إلى شكل الكاسباز النشط، مما يؤدي إلى بدء موت الخلايا المبرمج . من الناحية الهيكلية، تعتبر نطاقات DED فئة فرعية من أنماط البروتين المعروفة باسم طية الموت وتحتوي على 6 حلزونات ألفا، والتي تشبه إلى حد كبير بنية نطاق الموت (DD).
بناء

يُعدّ نطاق DED عائلة فرعية من عائلة DD الفائقة (وتشمل النطاقات الأخرى المعروفة في هذه العائلة الفائقة: نطاق تجنيد الكاسبيز (CARD) ، ونطاق البيرين (PYD) ، ونطاق الموت (DD)). تتشابه العائلات الفرعية بنيويًا، إذ تتكون جميعها (وخاصةً نطاق DED) من حزمة من 6 حلزونات ألفا، لكنها تختلف في خصائص سطحها.
لم يتم تحديد البنية الأولية الكاملة لهذا النطاق البروتيني بشكل متفق عليه. وصفت بعض الدراسات الأحماض الأمينية من 2 إلى 184، لكن لم يتم تحديد الأحماض الأمينية في الطرفين الكربوكسيلي والأميني بعد . وقد سمح وجود الأحماض الأمينية التي تحدد الذوبانية والتجمع في نطاق DED بتحديد نطاقات DED في بروتينات مختلفة، مثل كاسبيز-8 وMC159. وكما ذُكر، تتكون البنية الثانوية لهذا النطاق من 6 حلزونات ألفا.
وُصفت البنية الثلاثية للنطاق من خلال بلورة كاسبيز 8 في الإنسان . استُخدمت تقنية حيود الأشعة السينية لوصف البنية، وبلغت الدقة المُتحصل عليها 2.2 أنغستروم. [ 3 ] تُظهر نطاقات DED في هذا البروتين وحدة ثنائية غير متناظرة ، حيث تحتوي واجهتها على شبكتين من الروابط الهيدروجينية، وتظهر كبنية خيطية. تتحدد وظيفة نطاق DED من خلال بنيته. وحسبما هو معروف، فإن التفاعلات المتجانسة التي تُنشط الكاسبيز وتُحفز الاستماتة الخلوية تتم عبر تلامسات سطحية غير متناظرة بين الشركاء (مثل DED1 وDED2 في حالة كاسبيز 8). [ 4 ] عادةً ما تكون البقايا التي تُشكل الأسطح أحماضًا أمينية مشحونة، ولكن يمكن أيضًا ملاحظة رقعة كارهة للماء قصيرة على السطح التفاعلي للنطاق.
وظيفة
يُعرف نطاق DED بدوره في موت الخلايا المبرمج. ومع ذلك، فإن البروتينات التي تحتوي على نطاق DED تشارك أيضًا في عمليات خلوية أخرى، بحيث تتحكم في قرارات بقاء الخلية وموتها.
موت الخلايا المبرمج الخارجي
[ 5 ] الاستماتة هي موت خلوي مُنظّم ومُبرمج يُكسب الكائن الحي مزايا خلال دورة حياته. يُوجّه المسار الخارجي بواسطة مجموعة من البروتيازات التي تنشط استجابةً لمحفزات الموت. لفهم دور البروتينات المرتبطة بالموت (DEDs) في هذه العملية، من المهم مراقبة تكوين مُركّب إشارات الموت متعدد البروتينات (DISC).
تُعدّ DR4 و TRAIL-R2 و CD95 مستقبلات موت (من عائلة مستقبلات TNF الفائقة ) تتفاعل معًا عبر نطاقات الموت داخل الخلايا (DDs). ويمكن لنطاق الموت الخاص ببروتين FADD، الذي يحتوي على نطاق DED، أن يتفاعل مع نطاقات الموت المذكورة. وتتمثل وظيفة نطاق DED الخاص ببروتين FADD في تكوين بنية مستقرة من خلال تجميع بروتين FADD ذاتيًا.

[ 6 ] تُحدد هذه التفاعلات بواسطة الحلزونات α1/α4 و α2/α3: حيث تتلامس بقايا الأحماض الأمينية Ser1، Val6، His9، Leu43، Asp44، و Glu51 من α1/α4 مع بقايا الأحماض الأمينية Thr21، Phe25، Lys33، Arg34، Glu37، و Glu51 من α2/α3 للجزيء الثاني. يشمل كل تفاعل مساحة 1062 أنغستروممربع، ويساهم فيه كل من السلاسل الجانبية الكارهة للماء، والروابط الهيدروجينية، والجسور الملحية. يتميز ثنائي الوحدات المتجانس النهائي ببنية موجهة بحيث تحتوي كل وحدة فرعية على موقعي التفاعل.
يتمتع بروتين بروكاسباز-8 ، وهو بروتين يحتوي أيضًا على نطاق DED، بألفة لنطاق DED الخاص ببروتين FADD. ولهذا السبب، يتم استقطابه إلى FADD كجزيئات أحادية عبر نطاقات DED الخاصة به. يتم تحديد هذا التفاعل بواسطة α1/α4 من نطاق DED-A لبروكاسباز-8 وα2/α3 أو α1/α4 من نطاق DED الخاص بـ FADD وα2/α5 من نطاق DED-B لبروكاسباز-8. يتفاعل نطاق DED-B لبروكاسباز-8 مع FADD، ويُحفز نطاق DED-A تكوين سلسلة كاسباز-8، أو العكس. في كلتا الحالتين، يؤدي التفاعل إلى تكوين ثنائي بين البروكاسبازات، مما يُحدث تغييرًا في بنيتها. يُعد هذا التثني ضروريًا لتكوين الموقع النشط؛ حيث يتم تحرير الوحدة الفرعية p12، ثم تُعالَج لاحقًا إلى الوحدة الفرعية الصغيرة p10. يرتبط جزيئا البروكاباز-8 بوحدات p10 الفرعية هذه، مما يؤدي إلى موت الخلايا بواسطة البروتياز-8 النشط. [ 7 ] [ 8 ]

موت الخلايا المبرمج
[ 9 ] أثناء تكوين DISC، يمكن أن يشكل procaspase-8 أيضًا ثنائيًا غير متجانس مع بروتين آخر يحتوي على DED يُعرف باسم FLIPL.FLIPLعلى اثنين من DEDs المتتالية التي تشبه إلى حد كبير الطرف N لـ capase-8، ولكن يوجد طفرة مهمة في الموقع النشط (من السيستين إلى التيروسين).
يمنع هذا التغاير الثنائي بين نطاقات DED الخاصة بهما التغاير الثنائي المتجانس الطبيعي، مما يجعل الكاسبيز الزائف غير قادر على تنشيط سلسلة موت الخلايا المبرمج. يتميز الكاسبيز الزائف لـ FLIP L بكفاءة أعلى في إحداث التغيير البنيوي. مع ذلك، لا يمتلك FLIP L نشاطًا إنزيميًا كافيًا، مما يجعل الانقسام بين نطاقات DED وp18 غير ممكن. ونتيجة لذلك، يستحيل إحداث موت الخلايا بواسطة البروتياز النشط. [ 10 ]
يمكن لبروكاسبيز-8 أيضًا أن يشكل ثنائيًا غير متجانس مع FLIP S ، وهو بروتين يحتوي أيضًا على نطاق DED. في هذه الحالة، يفشل تكوين الثنائي غير المتجانس مباشرةً في تنشيط بروكاسباز-8، لأن التغيير التكويني الأولي لا يمكن أن يحدث في نطاق الكاسباز الخاص ببروكاسبيز-8. [ 10 ]

هكذا يمكن لـ DED أيضًا أن يثبط سلسلة موت الخلايا المبرمج، والنتيجة هي موت الخلايا النخري .
عائلة بروتينات DED
البروتينات المحتوية على DED
كاسبيز-8 وكاسبيز-10
[ 11 ] الكاسبازات هيبروتيازات السيستينالمسؤولة عن تفكيك الخلية أثناءموت الخلايا المبرمج.
هذه البروتينات هي بروتينات غير نشطة وتصبح نشطة بعد انقسامها في مواقع محددة داخل الجزيء.
بناء:
- نطاق تأثير الموت (DED) ونطاق تجنيد الكاسبيز (CARD) المضمنان في بنية تسمى النطاق الأولي، والتي تقع في الطرف الأميني.
- نطاق البروتياز التحفيزي في الطرف الكربوكسيلي.
هناك مجموعتان من البروتيازات :
- الكاسبازات المؤثرة: تحفز الجزء الأكبر من التغيرات المورفولوجية التي تحدث أثناء موت الخلايا المبرمج.
- الكاسبازات البادئة: مسؤولة عن تنشيط الكاسبازات المؤثرة. يتم تنشيط هذه الكاسبازات من خلال عملية التجميع والانقسام التي تجعل البروتين وظيفيًا.
يحفز نطاقا DED المتتاليان في النطاق الأولي للكاسبيز التفاعلات بين البروتينات مع بروتينات أخرى مثل FADD .
يُعدّ دراسة الكاسبازات أمرًا بالغ الأهمية، فهي لا تتحكم فقط في موت الخلايا المبرمج، بل تثبطه أيضًا، وذلك بحسب حاجة الخلية. وقد وجد العلماء أنها آلية قادرة على تنظيم حياة الخلية، ولها دورٌ هام في علاجات السرطان.
البروتينات المثبطة الشبيهة بـ FLICE (FLIPs)
البروتينات المثبطة الشبيهة بـ FLICE (FLIPs) هي مثبطات خلوية قادرة على إيقاف إشارة مستقبلات الموت، والتي تسبب موت الخلايا المبرمج.
تم تحديد أولى بروتينات FLIPs التي تم التعبير عنها بواسطة فيروسات الهربس غاما، ولذلك سُميت v-FLIPs. وقد تمكنت هذه البروتينات من الارتباط بالمستقبل في مُركب إشارات تحفيز الموت (DISC) ، مما أدى إلى منع موت الخلايا المبرمج بوساطة CD95.
[ 12 ] تحتوي vFLIPsبشكل أساسي على اثنين من DEDs المتسلسلة، والتي تتشابه بشكل كبير مع الطرف N من كاسبيز-8.
[ 10 ] يتم التعبير عن النظائرالخلويةلـ v-FLIPsبشكل عام في شكلين:
- c-FLIP S (مختصر): يحتوي فقط على تسلسل DEDs مزدوج في الطرف الأميني متبوعًا بجزء قصير في الطرف الكربوكسيلي. يشبه تركيبه تركيب بروتينات FLIP الفيروسية.
- c-FLIP L (طويل): يتكون ليس فقط من نطاقات DED المتتالية، ولكن أيضًا من نطاق يشبه البروتياز (متماثل مع كاسبيز-8) حيث يتم تحوير الأحماض الأمينية المختلفة المهمة لنشاط البروتياز، بما في ذلك السيستين الموجود في الموقع النشط.
[ 12 ] كلا شكلي c-FLIP هما مسودة لـ CD95 DISC، حيث يشكلان ثنائيًا غير متجانس مع كاسبيز-8. وقد شارك c-FLIP في مسارات الإشارة البديلة، حيث يربط مستقبل CD95 بمساراتNF-κBوJNKوMAPK.
PEA-15/PED
PEA-15 (البروتين الفوسفوري الغني في الخلايا النجمية - 15 كيلو دالتون) والمعروف أيضًا باسم PED (البروتين الفوسفوري الغني في مرض السكري) هو بروتين يحتوي على DED وله تأثيرات متعددة .
إن PED هو بروتين صغير غير محفز، يتكون من نطاق مُؤثر للموت (DED) في الطرف الأميني وذيل في الطرف الكربوكسيلي ذي بنية غير منتظمة. [ 13 ] يتفاعل PED/PEA-15 مع أنواع مختلفة من البروتينات التي تحتوي على نطاقات DED وتلك التي لا تحتوي عليها، وتتحدد خصوصيته في الارتباط بهذه البروتينات من خلال الفسفرة على اثنين من بقايا السيرين في الذيل الكربوكسيلي.
- Ser104 : يتم فسفرته بواسطة بروتين كيناز C (PKC) .
- Ser116 : الركيزة لكيناز البروتين المعتمد على الكالسيوم/الكالمودولين II (CamKII) .
[ 13 ] يعملبروتين PEA-15 كبروتين مضاد للاستماتةفي العديد منمسارات الإشارات الخلوية. في المسارات التي تتوسطها TNF α وCD95 وTRAIL، يعمل PEA-15 على الارتباط بـFADD وتعطيل تفاعلات كاسبيز-8.
[ 10 ] بالإضافة إلى موت الخلايا المبرمج، فإن PEA-15 يثبط نقل الجلوكوز بوساطة الأنسولين في خلايا العضلات، لذلك ارتبط التعبير العالي عن mRNA الخاص بـ PEA-15بداء السكري من النوع الثاني.
DEDD/DEDD2
بروتين DEDD (بروتين مُؤثر للموت يحتوي على نطاق ارتباط بالحمض النووي ). يُظهر هذا البروتين قدرة على الارتباط بالحمض النووي، ويتمركز في النويات عند فرط التعبير عنه، حيث يرتبط بجزيء يُسمى DEDAF (عامل مرتبط بـ DEDD) الذي يُعزز موت الخلايا المبرمج. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يمنع نسخ الحمض النووي الريبوزي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي الأول عن طريق الارتباط بالحمض النووي.
يُعدّ DEDD2 (FLAME-3) نظيرًا لـ DEDD، إذ يتشارك معه في 48.5% من تسلسل الأحماض الأمينية. ويُلاحظ تفاعله مع c-FLIP وDEDD، ودوره المهم في كبح النسخ المعتمد على بوليميراز II .
البروتينات التي تحتوي على نطاق مرتبط بـ DED
HIP-1 و HIPPI
بروتين التفاعل مع الهنتنغتين-1 (HIP-1) هو بروتين يتفاعل مع الهنتنغتين (Htt) ، وهو بروتين آخر عندما يتعرض للطفرة (مع تكرارات متعددة الغلوتامين الموسعة) يشكل تجمعات بروتينية في دماغ المرضى المصابين بمرض هنتنغتون (HD) .
[ 14 ] يحتوي بروتين HIP-1 علىنطاق مُؤثر للموت الخلوي الزائف (pDED)، ولذلك فإنالإفراط في التعبير عن HIP-1 يحفز موت الخلايا المبرمجفي العديد من الخلايا كما تفعل بروتينات DED. يعتمد هذا النوع من موت الخلايا المبرمج على نطاق pDED الخاص بـ HIP-1، ويتضمن تنشيط كاسبيز-3، وهو إنزيم ينخفض مستواه عند التعبير عن بروتين Htt من النوع البري، مما يشير إلى أن HIP-1 يتعاون مع Htt في الآلية المرضية لمرض هنتنغتون.
[ 10 ] أظهرت تقنية التفاعل الثنائيللخميرةأن بروتين HIP-1 يتفاعل مع بروتين مكون من 419 حمضًا أمينيًا يُسمى HIPPI (بروتين متفاعل مع HIP-1). وكشفت تجارب لاحقة أنوجود HIPPI هو ما يحدد موت الخلايا المبرمج الناتج عن HIP-1.
فلاش
بروتين ضخم مرتبط بـ FLICE. يحتوي على نطاق مشابه لـ DED، لكن التشابه ضعيف للغاية ووظيفته لا تزال غير واضحة.
الاستغلال العلاجي لمرض خلل التنسج المخيخي
[ 7 ] لقد ثبت أن مركبات DED تؤدي وظائف حيوية في مراحل حاسمة تتحكم في عمليات حياة الخلية وموتها. وتُعد هذه المعرفة مفيدة بشكل خاص في العلاج نظرًا لوجود العديد من الأمراض المرتبطة بخلل في تنظيم حياة الخلية.
يُعدّ غياب الاستماتة سمةً مميزةً للسرطان. في بعض الحالات، يُكبت الجين المُشفّر لبروكاسبيز-8 عن طريق المثيلة، لذا يلزم تنشيطه باستخدام العلاجات فوق الجينية للحصول على بروتياز نشط. في حالات أخرى، يحدث فرط في التعبير عن جزيء FLIP المضاد للاستماتة، والذي يمنع تكوين الكاسبيز النشط. في هذه الحالة، توجد بعض العوامل المضادة للسرطان التي تُثبّط التعبير عن FLIP.
ومع ذلك، فإن موت الخلايا المبرمج غير الطبيعي لا يقتصر على السرطان، فهناك أمراض أخرى مثل الالتهابات والأمراض التنكسية العصبية التي يمكن علاجها أيضًا بهذا النوع من العلاجات.
مراجع
- ↑ إيبرشتات م، هوانغ ب، تشين ز، وآخرون (أبريل 1998). "بنية الرنين المغناطيسي النووي والطفرات في نطاق مُؤثر الموت FADD (Mort1)". نيتشر . 392 ( 6679): 941-945 . Bibcode : 1998Natur.392..941E . doi : 10.1038/31972 . PMID 9582077. S2CID 4370202 .
- ↑ فالميكي إم جي، راموس جيه دبليو (مارس 2009). " بروتينات تحتوي على نطاق مُؤثر للموت" . مجلة علوم الحياة الخلوية والجزيئية . 66 (5): 814-830 . doi : 10.1007/s00018-008-8489-0 . PMC 11131443. PMID 18989622. S2CID 13117680 .
- ↑ شين، تشين؛ يو، هونغ؛ باي، جيان وين؛ غو، شياو مين؛ وانغ، تاو؛ كوان، جون مين (2015). "البنية البلورية لمجالات مُؤثِّر الموت في كاسبيز-8". مجلة الاتصالات البحثية في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 463 (3): 297-302 . doi : 10.1016/j.bbrc.2015.05.054 . ISSN 0006-291X . PMID 26003730 .
- ↑ "الهياكل والمجالات والوظائف في موت الخلايا" .
- ↑ إلمور، سوزان (2007). "الاستماتة: مراجعة للموت الخلوي المبرمج" . علم الأمراض السمية . 35 (4): 495-516 . doi : 10.1080/01926230701320337 . ISSN 1533-1601 . PMC 2117903. PMID 17562483 .
- ↑ سينغ، نيتو؛ حسن، علي؛ بوس، كاكولي (2015). "الأساس الجزيئي لتجميع سلسلة نطاق تأثير الموت ودوره في تنشيط كاسبيز-8" . مجلة FASEB . 30 (1): 186-200 . doi : 10.1096/fj.15-272997 . ISSN 1530-6860 . PMID 26370846 .
- 1 2 رايلي، جيه إس؛ مالك، أ؛ هولوهان، سي؛ لونغلي، دي بي (2015). "موت الخلايا أو البقاء على قيد الحياة: تجميع وتنظيم معقدات نطاق تأثير الموت" . موت الخلايا والمرض . 6 (8): e1866. doi : 10.1038/cddis.2015.213 . ISSN 2041-4889 . PMC 4558505. PMID 26313917 .
- ↑ ياو، زان؛ دوان، شانشان؛ هو، ديزي؛ هيس، كلاوس؛ وو، ميان (2007). "ينتقل نطاق المؤثر المميت DEDa، وهو ناتج انقسام ذاتي للكاسبيز-8/Mch5، إلى النواة عن طريق الارتباط بـ ERK1/2 ويزيد من تعبير البروكاسبيز-8 عبر آلية تعتمد على p53" . مجلة EMBO . 26 (4): 1068-1080 . doi : 10.1038/sj.emboj.7601571 . ISSN 1460-2075 . PMC 1852837. PMID 17290218 .
- ↑ لي، إيون وو؛ سيو، جينهو؛ جيونغ، مانهيونغ؛ لي، سانغسيك؛ سونغ، جايوهان (2012). "أدوار بروتين FADD في موت الخلايا المبرمج الخارجي وموت الخلايا النخري" . تقارير BMB . 45 (9): 496-508 . doi : 10.5483/BMBRep.2012.45.9.186 . ISSN 1976-670X . PMID 23010170 .
- ١ ٢ ٣ ٤ ٥ بارنهارت، برايان سي؛ لي، جوستين سي؛ ألابات، إليزابيث سي؛ بيتر، ماركوس إي (٢٠٠٣). "عائلة بروتينات نطاق تأثير الموت". أونكوجين . ٢٢ (٥٣): ٨٦٣٤-٨٦٤٤ . doi : 10.1038/sj.onc.1207103 . ISSN 0950-9232 . PMID 14634625 .
- ↑ شلايش، ك.؛ بوخبيندر، ج.هـ.؛ بيتكيفيتش، س.؛ كاهن، ت.؛ وارنكن، أ.؛ أوزتورك، س.؛ شنولزر، م.؛ ناومان، م.؛ كرامر، ب.هـ. (2016-04-01). "البنية الجزيئية لسلاسل DED في DISC: تنظيم تنشيط بروكاسباز-8 بواسطة بروتينات DED القصيرة c-FLIP وبروكاسباز-8 برودومين" . موت الخلية والتمايز . 23 (4): 681-694 . doi : 10.1038/cdd.2015.137 . ISSN 1350-9047 . PMC 4986640. PMID 26494467 .
- يو ، جيه دبليو؛ شي، واي (2008). "FLIP وعائلة نطاقات تأثير الموت" . أونكوجين . 27 (48): 6216-6227 . doi : 10.1038/onc.2008.299 . ISSN 0950-9232 . PMID 18931689 .
- 1 2 توومي، إدوارد سي؛ كورداسكو، دانا إف؛ وي، يوفينغ (2012). "تغيرات بنيوية عميقة لـ PED/PEA-15 في معقد ERK2 تم الكشف عنها بواسطة ديناميكيات العمود الفقري للرنين المغناطيسي النووي". بيوشيميكا إت بيوفيزيكا أكتا (BBA) - البروتينات والبروتيوميات . 1824 (12): 1382-1393 . doi : 10.1016/j.bbapap.2012.07.001 . ISSN 1570-9639 . PMID 22820249 .
- ↑ بهاتاشاريا، نيتاي ب؛ بانيرجي، مانيشا؛ ماجومدار، بريثا (2008). "مرض هنتنغتون: أدوار البروتين المتفاعل مع هنتنغتين 1 (HIP-1) وشريكه الجزيئي HIPPI في تنظيم موت الخلايا المبرمج والنسخ" . مجلة FEBS . 275 (17): 4271-4279 . doi : 10.1111/j.1742-4658.2008.06563.x . ISSN 1742-464X . PMID 18637945 .
روابط خارجية
- نطاقات البروتين
