белок промиелоцитарной лейкемии (PML ) (также известный как MYL, RNF71, PP8675 или TRIM19) представляет собой белковый продукт гена PML. Белок PML представляет собой опухолевый супрессор белок, необходимый для сборки ряда ядерных структур, называемых PML-ядерными тельцами, которые образуются среди хроматина ядра клетки. Эти ядерные тельца присутствуют в ядрах млекопитающих в количестве примерно от 1 до 30 на ядро клетки. Известно, что PML-NB выполняют ряд регуляторных клеточных функций, включая участие в запрограммированной гибели клеток, стабильности генома, противовирусных эффектах и контроле клеточного деления. Мутация или потеря PML и последующее нарушение регуляции этих процессов были причастны к множеству видов рака.
PML был плохо изучен, пока не был описан в выводах Гриньяни и др. в их исследовании 1996 года пациентов с острым промилоцитарным лейкозом (APL). Было обнаружено, что кариотип 90% пациентов с APL включал реципрокную транслокацию, что привело к слиянию гена рецептора ретиноевой кислоты (RARalpha) хромосомы 17 и гена PML хромосомы 15, которые ранее не были охарактеризованы. Было показано, что образующийся в результате онкофузионный ген PML / RARalpha нарушает нормальную функцию PML и RARalpha, таким образом ингибируя терминальную дифференцировку клеток-предшественников крови и позволяя поддерживать резерв недифференцированных клеток для прогрессирования рака. Это участие гена PML в патологическом контексте привело к тому, что в будущем этот ген будет уделяться больше внимания.
Ген PML имеет длину примерно 53 пары оснований и расположен на q плече хромосомы 15. Он состоит из 10 экзонов, которые подвергаются перетасовке посредством альтернативного сплайсинга., что дает более 15 известных изоформ белка PML . Хотя изоформы различаются по своему c-концевому домену, все они содержат TRI-разделенный мотив, кодируемый первыми тремя экзонами гена. Мотив TRIpartite состоит из цинкового RING-пальца, двух цинк-связывающих доменов, называемых блоками B1 и B2, и домена димеризации RBCC , состоящего из двух альфа-спиральные домены спиральной спирали.
Ген PML находится под контролем транскрипции, трансляции и посттрансляционного контроля. Промоторная область гена содержит мишени для преобразователя сигнала и активатора транскрипции (STAT), факторов регуляции интерферона и белка p53, что указывает на сложность его участия в клеточных функциях. Помимо регуляции посредством альтернативного сплайсинга, белковый продукт подвергается посттрансляционным модификациям, таким как ацетилирование и фосфорилирование. С-конец содержит остатки серина, которые фосфорилируются казеинкиназами, и есть несколько остатков тирозина и треонина, которые также могут быть мишенями фосфорилирования. Фосфорилирование PML запускает дальнейшую модификацию путем присоединения белков SUMO к домену RING с помощью UBC9 SUMO-конъюгированного фермента, что происходит в зависимости от клеточного цикла. PML содержит SUMO-связывающий домен, необходимый для его взаимодействия с другими SUMOилированными белками, такими как он сам и многие другие. И убиквитинирование, и сумоилирование белка PML может запускать его деградацию в протеасоме, обеспечивая, таким образом, средство модуляции лабильности белка PML внутри клетки.
PML транслируется в цитоплазму клетки, но его N-конец содержит сигнал ядерной локализации, который вызывает его импорт в ядро. Внутри ядра сумоилированные белки PML мультимеризуются друг с другом посредством взаимодействий в домене RBCC. Это формирует кольцеобразную структуру, которая связывается с ядерным матриксом, образуя PML-ядерное тело (PML-NB). Край кольцеобразного мутимера белка имеет белковые нити, которые выходят из кольца и контактируют с волокнами хроматина. Это поддерживает положение PML-NB в ядре, а также стабильность белка. Когда хроматин подвергается стрессу, например, во время апоптоза, PML-NB становится нестабильным, и тельца PML перераспределяются в микроструктуры. Эти микроструктуры содержат белок PML, но не многие взаимодействующие белки, обычно связанные с PML-NB.
PML-NB не распределены случайным образом по ядру, но находятся внутри ядра и обычно связаны с другими ядерными телами, такими как как спеклы сплайсинга и ядра, а также области, которые богаты генами и активно транскрибируются. В частности, было показано, что PML-NB ассоциируется с такими генами, как кластер генов MHC I, а также с геном p53. Точное значение этой ассоциации неясно, однако данные свидетельствуют о том, что PML-NB могут влиять на транскрипцию на этих специфических участках генов.
PML-NB имеют широкий спектр функций и большая роль в регуляции клеток. Они проявляют свой широкий спектр действий через взаимодействия с различными белками, локализованными в PML-NB. Считается, что специфическая биохимическая функция, выполняемая PML-NB, может служить E3 лигазой для сумоилирования других белков. Однако истинная функция остается неясной, и было предложено несколько возможных моделей для функции PML-NB, включая хранение белков в ядре, служащую док-станцией, где другие белки накапливаются для посттрансляционной модификации, прямое участие в транскрипции и хроматин.
PML-NB также играют роль в регуляции транскрипции. Было показано, что PML-NB увеличивают транскрипцию некоторых генов, подавляя транскрипцию других генов. Было высказано предположение, что механизм, с помощью которого PML-NB делают это, осуществляется через процессы ремоделирования хроматина, хотя это неясно.
Из-за этого очевидного противоречия, возможно, что PML-NB могут быть гетерогенными структурами. которые имеют разные функции в зависимости от их расположения в ядре, белков, с которыми они взаимодействуют в определенной области ядра, или конкретных изоформ белка PML, из которых они состоят.
В дополнение к этой регуляции транскрипции, наблюдения за PML-NB убедительно свидетельствуют о том, что белковый комплекс играет роль в опосредовании ответов на повреждение ДНК. Например, количество и размер PML-NB увеличивается по мере увеличения активности датчиков повреждения ДНК ATM и ATR. Ядерные тельца локализуются в месте повреждения ДНК, где затем совместно локализуются белки, связанные с восстановлением ДНК и остановкой клеточного цикла. Функциональная цель взаимодействия между PML-NB и механизмами репарации ДНК остается неясной, но кажется маловероятным, что они играют роль в репарации ДНК напрямую из-за совместной локализации белков репарации ДНК и PML-NB через некоторое время после ДНК повреждена. Скорее, считается, что PML-NB могут регулировать ответы на повреждение ДНК, действуя как место хранения белков, участвующих в репарации ДНК, напрямую регулируя репарацию или являясь посредником между репарацией ДНК и ответами контрольных точек. Однако очевидно, что PML-NB играют роль в опосредовании ответов контрольных точек, особенно в возникновении апоптоза.
PML играет важную роль как в p53 зависимом, так и в независимом от p53 путях апоптоза. PML активирует p53, рекрутируя белок на сайт PML-NBs и способствуя его активации, одновременно ингибируя регуляторы белка, такие как MDM2 или. Было показано, что в путях, которые не используют p53 для индукции апоптоза, PML взаимодействует с CHK2 и побуждает его к аутофосфорилированию, чтобы он стал активным. В дополнение к этим двум путям апоптоза, апоптоз, индуцированный Fas, зависит от высвобождения PML-NB, которые затем локализуются в митохондриях, способствуя активации каспазы-8.
за пределами апоптоза, другие исследования показали участие PML-NB в клеточном старении, особенно в его индукции. Было показано, что он участвует в формировании определенных особенностей хроматина клеток, испытывающих старение, таких как связанные со старением гетерохроматиновые фокусы (SAHF), которые, как полагают, подавляют экспрессию факторов и генов, способствующих росту. Формирование этих характеристик является результатом гистоновых шаперонов, HIRA и ASF1, чьи активности ремоделирования хроматина здесь опосредуются PML-NB. HIRA локализуется в PML-NB до того, как произойдет какое-либо другое взаимодействие с ДНК.
Мутации с потерей функции белка PML, особенно в результате слияния гена PML с RARα Ген острых промиелоцитарных лейкозов вовлечен в несколько подавляющих опухоль путей апоптоза, особенно тех, которые зависят от p53, как отмечалось выше. Таким образом, потеря функции PML обеспечивает преимущество клеточного выживания и пролиферации, препятствует клеточному старению за счет потери SAHF и блокирует клеточную дифференцировку.
Было обнаружено, что как люди, так и мыши демонстрируют повышенную склонность к образование опухоли при потере функции ПМЛ. Нарушение ПМЛ происходит при самых разных типах рака и приводит к большему количеству метастатических опухолей и, соответственно, к ухудшению прогнозов. Считается, что помимо важности, которую он играет в апоптотической роли, инактивация PML может способствовать развитию опухоли в клетках, позволяя клетке накапливать дополнительные генетические повреждения. Многие белки, участвующие в поддержании стабильности генома, зависят от PML-NB для нацеливания, и потеря PML, таким образом, приводит к снижению эффективности репарации внутри клетки.
Распределение PML-NB и концентрация изменяется по мере прохождения клеткой клеточного цикла. В фазе G0 присутствует немного сумоилированных PML-NB, но их количество увеличивается по мере того, как клетка прогрессирует от стадий G1 к S и G2. Во время конденсации хроматина, происходящей во время митоза, десумоилирование PML вызывает диссоциацию многих ассоциированных факторов, и белки PML самоагрегируются с образованием нескольких крупных агрегатов, называемых митотическими скоплениями белков PML (MAPP). Помимо изменений в количестве, PML-NB также связываются с различными белками в течение жизненного цикла и претерпевают значительные биохимические изменения в составе.
Во время S-фазы клеточного цикла комплексы PML-NB разрушаются. отдельно, поскольку их хроматиновый каркас изменяется во время репликации. Физическое разделение PML-NB на более мелкие фрагменты способствует созданию большего количества PML-NB, существующих в G2, однако уровни экспрессии белка PML не увеличились. Считается, что это может служить для сохранения ориентации хроматид, с которыми связаны PML-NB, или для мониторинга целостности репликационных вилок.
Транскрипция PML увеличивается за счет наличие интерферонов α / β и γ. Считается, что повышенное количество PML-NB, которое является результатом этого увеличения экспрессии белка PML, может привести к секвестрированию вирусных белков в PML-NB. Таким образом, вирус не может их использовать. Белки, удерживаемые PML-NB, затем сумоилируются, навсегда инактивируя вирионы.
Было показано, что белок промиелоцитарного лейкоза взаимодействует с :