Войти
| Просмотр / редактирование | Просмотр / редактирование мыши |
Ген CLCN5 кодирует хлоридный канал Cl- / H + обменник ClC-5. ClC-5 в основном экспрессируется в почках, в частности в проксимальных канальцах, где он участвует в поглощении альбумина и низкомолекулярных белков, которые - одна из основных физиологических ролей проксимальных канальцевых клеток. Мутации в гене CLCN5 вызывают Х-сцепленную рецессивную нефропатию под названием Болезнь вмятины (болезнь вмятины 1 MIM # 300009), характеризующуюся чрезмерной потерей низкомолекулярных - вес белков и кальция (гиперкальциурия ), нефрокальциноз (наличие агрегатов фосфата кальция в просвете канальцев и / или интерстиции) и нефролитиаз (камни в почках).
Ген CLCN5 человека (MIM # 300008, эталонная последовательность NG_007159.2) локализован в перицентромерной области хромосомы Xp11.23. Он простирается примерно на 170 килобайт геномной ДНК, имеет кодирующую область 2238 пар оснований и состоит из 17 экзонов, включая 11 кодирующих экзонов (от 2 до 12). Ген CLCN5 имеет 8 паралогов (CLCN1, CLCN2, CLCN3, CLCN4, CLCN6, CLCN7, CLCNKA, CLCNKB ) и 201 ортолог среди челюстных позвоночных (Gnathostomata ).
Было обнаружено пять различных транскриптов гена CLCN5 , два из которых (варианты транскрипта 3 [NM_000084.5] и 4 [NM_001282163.1]) кодируют каноническую аминокислоту 746 белок, два (варианты транскрипта 1 [NM_001127899.3] и 2 [NM_001127898.3]) для NH 2 -концевого удлиненного белка из 816 аминокислот и один не кодирует какой-либо белок ( Вариант транскрипции 5, [NM_001272102.2]). 5’-нетранслируемая область (5’UTR) CLCN5 является сложной и до конца не выясненной. Было предсказано, что в гене CLCN5 присутствуют два сильных и один слабый промотор. В почках человека обнаружено несколько различных 5’-альтернативно используемых экзонов. Три промотора управляют с разной степенью эффективности 11 различными мРНК, причем транскрипция инициируется по крайней мере с трех разных стартовых сайтов.
Как и все каналы ClC, ClC-5 должен димеризоваться, чтобы создать поры, через которые проходят ионы. ClC-5 может образовывать как гомо-, так и гетеро- димеры из-за его выраженной гомологии последовательностей с ClC-3 и ClC-4.
Канонический 746- аминокислота белок ClC-5 имеет 18 мембран, охватывающих α-спиралей (обозначенных от A до R), внутриклеточный N-концевой домен и цитоплазматический C-конец, содержащий два домена цистатионин-бета-синтазы (CBS), которые, как известно, участвуют в регуляции активности ClC-5. Спирали B, H, I, O, P и Q - это шесть основных спиралей, участвующих в формировании границы раздела димеров, и они имеют решающее значение для правильной конфигурации пор. Фильтр селективности по Cl в основном приводится в действие спиралями D, F, N и R, которые перемещаются вместе около центра канала. Двумя важными аминокислотами для правильной функции ClC-5 являются глутаминовые кислоты в положениях 211 и 268, которые называются соответственно «стробирующий глутамат» и «протон-глутамат». Управляющий глутамат необходим как для транспорта H, так и для зависимости от напряжения ClC-5. Глутамат протона имеет решающее значение для транспорта Н, действующего как сайт переноса Н.
ClC-5 принадлежит к семейству потенциалзависимых хлоридных каналов, которые являются регуляторами возбудимости мембраны, трансэпителиальный транспорт и объем клеток в различных тканях. На основании гомологии последовательностей девять белков ClC млекопитающих можно сгруппировать в три класса, из которых первый (ClC-1, ClC-2, ClC-Ka и ClC-Kb ) экспрессируется главным образом в плазматических мембранах, тогда как два других (ClC-3, ClC-4 и ClC-5 и ClC-6 и ClC-7 ) экспрессируются в основном в органеллярных мембранах.
ClC-5 экспрессируется на минимальном или умеренном уровне в мозг, мышца, кишечник, но высоко в почках, в основном в клетках проксимальных канальцев сегмента S3, в альфа интеркалированных клетках кортикального собирающего duc t и в толстой восходящей конечности коркового и мозгового вещества петли Генле.
Проксимальные тубулярные клетки (PTC) являются основным местом экспрессии ClC-5. Посредством процесса рецептор-опосредованного эндоцитоза они поглощают альбумин и низкомолекулярные белки, свободно проходящие через клубочковый фильтр. ClC-5 находится в ранних эндосомах. PTC, где он локализуется совместно с электрогенной вакуолярной Н-АТФазой (V-АТФаза ). ClC-5 в этом компартменте способствует поддержанию внутриэндосомального кислого pH. Подкисление окружающей среды необходимо для диссоциации лиганда от его рецептора. Затем рецептор возвращается к апикальной мембране, а лиганд транспортируется к поздней эндосоме и лизосоме, где он разрушается. ClC-5 поддерживает эффективное подкисление эндосом, либо обеспечивая проводимость Cl, чтобы уравновесить накопление положительно заряженного H, накачанного V-АТФазой, либо путем прямого подкисления эндосомы параллельно с V-АТФазой.
Экспериментальные данные показывают, что эндосомальная концентрация Cl, которая повышается ClC-5 в обмен на протоны, накопленные V-АТФазой, может играть роль в эндоцитозе независимо от закисления эндосом, что указывает на другой возможный механизм, с помощью которого дисфункция ClC-5 может нарушать эндоцитоз. 119>
ClC-5 также находится на клеточной поверхности ПТК, где, вероятно, играет роль в образовании / функционировании эндоцитарного комплекса, который также включает мегалин и кубилин / безамнионные рецепторы, натрий-водородный антипортер 3 (NHE3 ) и V-АТФаза. Было продемонстрировано, что на С-конце ClC-5 связывает актин -деполимеризующий белок кофилин. Когда формируется зарождающаяся эндосома, рекрутирование кофилина ClC-5 является предварительным условием для локального растворения актина цитоскелета, что позволяет эндосоме проходить в цитоплазму. Возможно, что на клеточной поверхности большой внутриклеточный C-конец ClC-5 выполняет критическую функцию в обеспечении сборки, стабилизации и разборки эндоцитарного комплекса посредством белок-белковых взаимодействий. Следовательно, ClC-5 может выполнять две роли в рецепторном эндоцитозе: i) везикулярное закисление и рециклинг рецептора; ii) участие в неселективном поглощении низкомолекулярного белка без мегалина, кубилина и амниона апикальной мембраной.
Вмятина в основном вызвана потерей- of-function мутации в гене CLCN5 (болезнь Дента 1; MIM # 300009). Заболевание вмятины 1 демонстрирует выраженную аллельную гетерогенность. На сегодняшний день описано 265 различных патогенных вариантов CLCN5. Небольшое количество патогенных вариантов было обнаружено более чем в одной семье. 48% - усекающие мутации (бессмыслица, сдвиг рамки или сложный), 37% - не усекающие (бессмысленные или вставки в рамке / делеции ), 10% мутаций сайта сплайсинга и 5% другого типа (большие делеции, вставки Alu или мутации 5'UTR). Функциональные исследования ооцитов Xenopus Levis и клеток млекопитающих позволили классифицировать эти мутации CLCN5 в соответствии с их функциональными последствиями. Наиболее распространенные мутации приводят к дефектному сворачиванию белка и процессингу, в результате чего эндоплазматический ретикулум удерживает мутантный белок для дальнейшей деградации протеасомой.
Две независимые мыши, нокаутированные по ClC-5 , так называемые модели Дженча и Гуджино, предоставили критически важное понимание механизмов дисфункции проксимальных канальцев при болезни Дента 1. Эти две модели на мышах воспроизвели основные признаки болезни Дента (низкомолекулярная протеинурия, гиперкальциурия и нефрокальциноз / нефролитиаз ) и продемонстрировали что инактивация ClC-5 связана с серьезным нарушением как жидкой фазы, так и опосредованного рецептором эндоцитоза, а также с дефектами транспортировки, ведущими к потере мегалина и кубилин на щеточной границе проксимальных канальцев. Однако целенаправленное разрушение ClC-5 в модели Jentsch не приводило к гиперкальциурии, камням в почках или нефрокальцинозу, в отличие от модели Guggino. Модель Jentsch на мышах давала немного более кислую мочу. Экскреция фосфатов с мочой была увеличена в обеих моделях примерно на 50%. Гиперфосфатурия в модели Jentsch была связана со снижением апикальной экспрессии котранспортера натрия / фосфата NaPi2a, который является преобладающим транспортером фосфата в проксимальных канальцах. Однако экспрессия NaPi2a не зависит от ClC-5, поскольку апикальный NaPi2a обычно экспрессируется в любых проксимальных канальцах химерных самок мышей, тогда как он снижается во всех нокаутированных проксимальных канальцах самцах клеток. Паратгормон в сыворотке (ПТГ) является нормальным у мышей с нокаутом, в то время как уровень ПТГ в моче увеличивается примерно в 1,7 раза. Мегалин обычно опосредует эндоцитоз и деградацию ПТГ в клетках проксимальных канальцев. У мышей с нокаутом подавление мегалина приводит к эндоцитозу с дефектом ПТГ и прогрессивно увеличивает уровни ПТГ в просвете, что усиливает интернализацию NaPi2a.
Клинический диагноз вмятины болезнь может быть подтверждена с помощью молекулярно-генетического тестирования, которое может выявить мутации в определенных генах, которые, как известно, вызывают болезнь Дента. Однако около 20-25% пациентов с болезнью зубов остаются генетически неразрешенными.
Генетическое тестирование полезно для определения статуса здорового носителя у матери больного мужчины. Фактически, поскольку болезнь Дента является Х-сцепленным рецессивным заболеванием, мужчины поражаются чаще, чем женщины, а женщины могут быть гетерозиготными здоровыми носителями. Из-за искаженной X-инактивации у женщин-носителей могут наблюдаться некоторые легкие симптомы болезни Дента, такие как низкомолекулярная протеинурия или гиперкальциурия. Носители передадут болезнь половине своих сыновей, тогда как половина дочерей будут носителями. Больные мужчины не передают болезнь своим сыновьям, поскольку они передают Y-хромосому мужчинам, но все их дочери наследуют мутированную X-хромосому. Преимплантационное и пренатальное генетическое тестирование не рекомендуется при болезни Дента 1, поскольку прогноз для большинства пациентов хороший и четкая корреляция между генотипом и фенотип отсутствует.
Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США, которая находится в общественном достоянии.
