Сравнительный анализ структуры и функции коннексинов, иннексинов и паннексинов
Государственный университет штата Нью-Йорк в Стони Брук, Департамент Физиологии и Биофики
Щелевые контакты являются уникальными структурами почти во всех многоклеточных организмах от простейших животных до человека. Несмотря на сохранение у всех видов морфологического сходства и функциональных свойств (проницаемость для ионов и маленьких молекул), геномный анализ показал, что различные семейства белков участвуют в соединении клеток посредством щелевых контактов. Щелевые контакты у протостом (типа нематод и мух) составлены из иннкксинов (Inxs)в то время как дейтеростомы (включая всех позвоночных) используют для этого коннексины (Схs). Члены иннексинового семейства были установлены у кольчатых червей, плоских червей, у моллюсков. Недавнее новое семейство генов щелевых контактов было идентифицировано у беспозвоночных хордовых, названное паннексинами (Pnxs) Коннексиновые гены обнаружены не только у позвоночных животных, но также имеются у беспозвоночных хордовых (например, у туниковых). Здесь мы представляем сравнительный анализ структуры и функций этих трех типов щелевых контактов и обсуждаем эволюционное значение межклеточных соединений
Gap junctons are unique structures in multicellular organisms from the most primitive metazoa to humans. In spite of preserving of both morphologically similar structures and functional properties (permeability to ions and small molecules), genome analysis has revealed unrelated protein families having evolved to allow gap junction mediated coupling. Gap-junction channels in protostomes (like nematodes and flies) are composed from innexins (Inxs)) whereas deuterostomes (including all vertebrates) use connexins (Cxs). Inxs family members were identified in annelida, plantyhelminthes, mollusk). Recently a new family of candidate gap-junction genes, pannexins (Panxs) was identified in vertebrate chordates. Cx genes are not restricted to vertebrate animals, but also present in invertebrate chordates (e.g. in tunicates). Here we present a comparative analysis of structure and functions of these three types of gap junctions and discuss the evolutionary significance of cell to cell communication.
Введение
В настоящее время известен 21 коннексиновый ген в человеческом геноме и 20 – в мышином геноме. Большинство коннексинов были исследованы на молекулярном уровне. Хотя многие аспекты не были освещены, эти исследования позволили не считать коннексиновые каналы просто пассивными порами для свободного транспорта ионов и молекул с низкой молекулярной массой, но быть уверенными в их специфических функциях. Мутации в коннексиновых белках человеческих генных заболеваний, включая разные формы глухоты, демиелиновые нейропатии, кожные нарушения и катаракты. Иннексины в настоящее время рассматриваются как наиболее древние гены, обеспечившие межклеточные коммуникации у примитивных организмов, которые предшествовали разделению на протостоомы и дейтеростомы. Протостомы унаследовали иннексины, в то время как коннексины возникли de novo у дейтеросом. В целом были идентифицированы 25 иннексинов у Caenorhabitis elegance (Ce-INX) и 8 у Drosophila melanogaster (Dm-INX). Новая группа генов, ответственная за щелевые контакты, названная паннексинами, обнаружена в геномах нескольких видов. В настоящее время обнаружены три паннексиновые последовательности в геноме человека и грызунов и ортологические последовательности были идентифицированы у Zebrafish и у Ciona intestinali.
Анализ структуры и функции коннексинов, иннексинов и паннексинов
· Молекулярная идентичность белков щелевых контактов
· Функции коннексинов иннексинов и паннексинов
· Щелевые контакты и болезни
Наиболее изученными белками щелевых контактов являются коннексины, ответственные за клеточные связи у позвоночных. Наличие иннексинов у кишечнополостных дает возможность предположить, что они были первичными генами белков щелевых контактов. Паннексины – новый класс белков, позволяющий осуществлять межклеточные связи, однако предстоит ответить на многие вопросы, включая олигомерную структуру паннексиновых каналов.
Этот важный эволюционные вопрос может успешно решаться совместными усилиями междунаародного сообщества ученых, изучающих мембранные процессы.