Войти
Инсулиноподобный фактор роста-связывающий белок 3, также известный как IGFBP3, является белком, который в организме человека кодируется IGFBP3 геном. IGFBP-3 является одним из шести IGF-связывающих белков ( IGFBP-1 - IGFBP-6 ), которые имеют высококонсервативные структуры и связывают инсулиноподобные факторы роста IGF-1 и IGF-2 с высокой аффинностью. IGFBP-7, иногда включаемый в это семейство, не обладает ни консервативными структурными особенностями, ни высоким сродством к IGF. Вместо этого IGFBP-7 связывает IGF1R, который блокирует связывание IGF-1 и IGF-2, что приводит к апоптозу.
IGFBP-3 был впервые выделен, охарактеризован и количественно определен в плазме человека в 1986 году. Он имеет хорошо задокументированные функции в кровообращении, во внеклеточной среде и внутри клеток. Это основной транспортный белок IGF в кровотоке, где он переносит факторы роста преимущественно в стабильных комплексах, которые содержат связывающий белок, IGF-1 или IGF-2, и третий белок, называемый кислотолабильной субъединицей или ALS.
Считается, что для того, чтобы ИФР достигли тканей из кровотока, циркулирующие комплексы частично диссоциируют, что, возможно, усиливается ограниченным протеолизом IGFBP-3. Отношение IGF-1 / IGFBP-3 иногда использовалось как показатель биодоступности IGF в кровообращении человека, но при этом игнорируется связывание IGF-1 с другими IGFBP (поэтому на соотношение влияют концентрации всех шести IGFBP), и тот факт, что IGF-2, которого в кровотоке взрослых в три раза больше, чем IGF-1, занимает большинство сайтов связывания на циркулирующем IGFBP-3.
В тканях IGFBP-3 может связывать IGF-1 и IGF-2, высвобождаемые многими типами клеток, и блокировать их доступ к рецептору IGF-1 ( IGF1R ), который активируется обоими IGF. IGFBP-3 также взаимодействует с белками клеточной поверхности, влияя на передачу клеточных сигналов извне клетки или после интернализации, а также проникает в ядро клетки, где связывается с рецепторами ядерных гормонов и другими лигандами. Высокие уровни IGFBP-3 в опухолях связаны с увеличением степени тяжести рака (или худшим исходом) для некоторых видов рака, но снижением тяжести или лучшим исходом для других. О случаях делеции гена IGFBP3 у людей не сообщалось, но мыши, лишенные этого гена, демонстрируют почти нормальный рост.
Ген IGFBP3 (или IBP3) на хромосоме 7 человека организован в четыре экзона, кодирующие белок, с 5-м экзоном в 3'-нетранслируемой области. Он расположен рядом с геном IGFBP1 в ориентации хвост к хвосту, разделенных 20 т.п.н. Кодируемый белок включает сигнальный пептид из 27 остатков, за которым следует зрелый белок из 264 остатков. IGFBP-3 разделяет с другими пятью высокоаффинными IGFBP и имеет трехдоменную структуру:
Линкерный домен является сайтом большинства посттрансляционных модификаций, которые включают гликозилирование, фосфорилирование и ограниченный протеолиз. При электрофоретическом анализе IGFBP-3 появляется в виде дублета из-за того, что два или три его сайта N-гликозилирования заняты углеводом. Гипогликозилированный IGFBP-3 может наблюдаться после длительного голодания по глюкозе.
Известно, что многие протеазы расщепляют IGFBP-3 по сайтам с одним линкерным доменом, и в кровотоке беременных женщин IGFBP-3 полностью протеолизируется, но все же способен нести нормальные количества IGF-1 и IGF-2. Способность к связыванию, по-видимому, сохраняется после протеолиза из-за кооперативного взаимодействия между двумя протеолизированными фрагментами, которые вместе поддерживают активный сайт связывания IGF.
МРНК IGFBP-3 экспрессируется во всех исследованных тканях, причем наиболее высокая экспрессия наблюдается в тканях крыс в почках, желудке, плаценте, матке и печени. МРНК IGFBP-3 печени крысы обнаруживается в непаренхимных клетках, включая синусоидальный эндотелий, но не в гепатоцитах. Напротив, гепатоциты человека действительно экспрессируют IGFBP-3.
Уровни IGFBP-3 в сыворотке человека, как и IGF-1, зависят от гормона роста (GH); например, уровень IGFBP-3 в сыворотке повышен при акромегалии и понижен у детей с дефицитом гормона роста. Однако экспрессия гена IGFBP-3 в печени человека не зависит от GH. Поскольку он стабилизируется в сыворотке человека за счет образования комплексов с IGF-1 и ALS, которые оба являются GH-зависимыми, IGFBP-3 в сыворотке также, по-видимому, регулируется GH. Его продукция некоторыми непеченочными тканями также может напрямую регулироваться гормоном роста. Иммуноанализ сывороточного IGFBP-3 часто используется как часть диагностики дефицита GH у детей.
Наиболее широко изученный полиморфизм IGFBP3 по нуклеотиду-202 в промоторной области в значительной степени связан с циркулирующими уровнями IGFBP-3, хотя механизм неясен. В некоторых исследованиях циркулирующий IGFBP-3 также, по-видимому, регулируется с точки зрения питания, хотя этого нельзя увидеть на уровне мРНК. IGFBP-3 был обнаружен в человеческой лимфе, аспирате сосков, молоке, околоплодных водах, фолликулярной жидкости, семенной плазме, моче, перитонеальном диализате, синовиальной жидкости, слезной жидкости и спинномозговой жидкости, а также в сыворотке крови.
Многие факторы увеличивают продукцию IGFBP-3 клетками, включая трансформирующий фактор роста-β (TGFβ), фактор некроза опухоли-α, витамин D, ретиноевую кислоту, IGF-1 и стимулы, такие как химиотерапия, которые активируют опухолевый супрессор p53. Эстроген подавляет выработку IGFBP-3, и его уровни в тканях ниже при раке молочной железы, положительном по рецепторам эстрогена (ER), чем при раке с отрицательным результатом.
Основными лигандами IGFBP-3 в кровотоке являются IGF-1 и IGF-2, а также кислотолабильная субъединица (ALS). Также известно, что белки сыворотки трансферрин, фибронектин и плазминоген связывают IGFBP-3. В клеточной и тканевой среде описано множество других взаимодействий (см. Таблицу). Два неродственных белка клеточной поверхности были обозначены как рецепторы IGFBP-3: белок 1, связанный с рецептором липопротеинов низкой плотности ( LRP1 ), также известный как рецептор альфа-2-макроглобулина или рецептор TGFβ типа V, и трансмембранный белок TMEM219. Считается, что оба опосредуют антипролиферативные эффекты. Также сообщалось о функциональных взаимодействиях с рецептором EGF и системой рецепторов TGFβ типа I / типа II, и другие белки клеточной поверхности, такие как протеогликаны, также связывают IGFBP-3. IGFBP-3 может проникать в клетки посредством как клатрин-опосредованного, так и опосредованного кавеолином эндоцитоза. возможно с участием рецептора трансферрина.
IGFBP-3 проникает в ядро клетки по механизму, который не совсем понятен, но включает его связывание с импортином-β. Внутри ядра, он может модулировать ядерного рецептора гормона активности путем прямого связывания с ретиноидов X рецепторов, рецептор ретиноевой кислоты, витамин D рецептором, PPAR amp; gamma и nur77, БСИФР-3 также взаимодействует с ДНК-зависимой протеинкиназы внутри ядра, чтобы способствовать ремонту повреждения ДНК.
IGFBP-3 оказывает антипролиферативное действие во многих типах клеток, блокируя способность IGF-1 и IGF-2 активировать IGF1R (который стимулирует пролиферацию клеток). Например, в эпителиальных клетках пищевода реакция на стимуляцию IGF-1 подавляется секретируемым IGFBP-3 и восстанавливается, когда IGFBP-3 подавляется эпидермальным фактором роста. IGFBP-3 может также ингибировать функцию клеток с помощью механизмов, которые не зависят от эффектов на передачу сигналов IGF1R, даже в клетках, которые полностью лишены IGF1R. Независимые эффекты IGF (или IGF1R) обычно изучаются с использованием мутантных форм IGFBP-3 со сниженной аффинностью связывания IGF. Таким образом, индуцированный IGFBP-3 апоптоз в дифференцирующихся клетках-предшественниках хондроцитов наблюдается в равной степени с мутантом IGFBP-3, не связывающимся с IGF, демонстрируя, что механизм не включает связывание IGF. IGF1R-независимое ингибирование роста IGFBP-3 может включать индукцию проапоптотических белков, таких как Bax и Bad, и может опосредоваться церамидами ( проапоптотическими липидами) или усиливать действие церамидов. Взаимодействие IGFBP-3 с ядерными гормональными рецепторами также может приводят к подавлению пролиферации клеток.
В отличие от типичных эффектов ингибирования роста IGFBP-3, также наблюдалась стимуляция пролиферации клеток с помощью IGFBP-3. Это может происходить либо за счет усиления стимулированной IGF пролиферации, либо в отсутствие IGF-1. Было показано, что в эндотелиальных клетках и эпителиальных клетках молочных желез стимулирующий эффект IGFBP-3 включает активацию фермента сфингозинкиназы и образование биоактивного липида сфингозин-1-фосфата, который способствует росту путем трансактивации рецептора EGFR.
На основании экспериментов по росту клеток, моделей рака у животных и эпидемиологических исследований выяснилось, что IGFBP-3 функционирует как ген- супрессор опухоли с низкой пенетрантностью.
Нарушение регуляции IGFBP-3 вовлечено во многие виды рака. Подавление его тканевой экспрессии гиперметилированием промотора при некоторых раковых заболеваниях, таких как гепатома и немелкоклеточный рак легкого, может быть связано с неблагоприятным исходом для пациента. Однако, в соответствии с двойной ингибирующей и стимулирующей ролью IGFBP-3, наблюдаемой в культуре клеток, существуют другие типы рака, такие как рак груди, рак поджелудочной железы и светлоклеточный рак почек, с которыми связана высокая тканевая экспрессия IGFBP-3. к плохим прогностическим характеристикам или исходу для пациента. Механизмы, регулирующие эти противоположные эффекты IGFBP-3 in vivo, недостаточно изучены.
Поскольку IGFBP-3 присутствует в большом количестве в кровотоке здоровых взрослых людей (обычно 2–4 мг / л) и в значительной степени стабилизируется за счет образования комплекса с IGFs и ALS, маловероятно, что IGFBP-3, полученный из опухоли, имеет большое влияние на циркулирующие уровни. Было проведено множество исследований, связывающих уровни циркулирующего IGFBP-3 с наличием или риском различных видов рака или исходами для пациентов. но однозначных выводов часто не хватало. Например, высокие уровни IGFBP-3 в плазме были связаны со снижением предполагаемого риска колоректального рака у женщин. но в исследовании с участием мужчин и женщин риск рака толстой кишки был положительно связан с плазменным IGFBP-3, в то время как значимой связи с раком прямой кишки не было. Большой систематический обзор пришел к выводу, что уровни циркулирующего IGFBP-3 показали умеренную связь с повышенным риском развития ряда видов рака, но результаты различаются в зависимости от места проведения.
Уровни белка IGFBP-3 снижаются во время прогрессирования рака простаты от доброкачественного до метастатического заболевания, хотя производство белка не прекращается полностью. IGFBP-3 все еще производится (на более низком уровне) клетками рака простаты и секретируется в окружающую среду. Однако вместо полноразмерного функционального белка расщепляется IGFBP-3. Это снижает аффинность связывания IGF с IGFBP-3, повышая вероятность того, что факторы роста будут связывать IGF1R и способствовать выживанию клеток.
Было показано, что IGFBP3 взаимодействует с:
