Proteína de choque térmico 90kDa alfa (citosólica), membro A1 - Heat shock protein 90kDa alpha (cytosolic), member A1
A proteína de choque térmico HSP 90-alfa é uma proteína que em humanos é codificada pelo gene HSP90AA1 .
Função
O gene, HSP90AA1, codifica a proteína alfa de choque térmico de 90 kDa induzível por estresse humano (Hsp90A). Complementado pelo parálogo expresso constitutivamente Hsp90B que compartilha mais de 85% de identidade de sequência de aminoácidos, a expressão de Hsp90A é iniciada quando uma célula sofre estresse proteotóxico. Uma vez expressos dímeros de Hsp90A operam como chaperones moleculares que se ligam e dobram outras proteínas em suas estruturas tridimensionais funcionais. Essa capacidade de acompanhamento molecular da Hsp90A é impulsionada por um ciclo de rearranjos estruturais alimentados pela hidrólise de ATP. A pesquisa atual sobre Hsp90A se concentra em seu papel como um alvo de drogas devido à sua interação com um grande número de proteínas promotoras de tumor e seu papel na adaptação ao estresse celular.
Estrutura do gene
O HSP90AA1 humano é codificado na fita do complemento do cromossomo 14q32.33 e se estende por 59 kbp. Vários pseudogenes de HSP90AA1 existem em todo o genoma humano localizado nos cromossomos 3, 4, 11 e 14. O gene HSP90AA1 codifica dois transcritos de mRNA distintos iniciados a partir de locais separados de início de transcrição (TSS). Nenhuma variante de splice de mRNA de HSP90AA1 foi verificada atualmente. A variante de transcrição 1 (TV1, NM_001017963.2) codifica a isoforma 1 de 854 aminoácidos raramente observada de Hsp90A (NP_001017963) a partir de um transcrito de mRNA de 3.887 pb contendo 12 exões abrangendo 59.012 pb. A variante transcrita 1 está localizada diretamente ao lado do gene WDR20, que é codificado na fita de codificação oposta. A variante 2 do transcrito (TV2, NM_005348.3) codifica a bem estudada isoforma 2 de 732 aminoácidos (NP_005339) a partir de um transcrito de mRNA de 3.366 pb contendo 11 exões abrangendo 6.438 pb. DYNC1H1 codifica o produto do gene no outro lado de HSP90AA1, que coincidentemente foi encontrado para interagir com Hsp90A. Hsp90A TV1 e TV2 são idênticos, exceto por 112 aminoácidos adicionais no N-terminal da isoforma 1 codificada por seus 2 primeiros exons. A função do domínio N-terminal estendido na isoforma 1 não é atualmente compreendida. Essas informações foram coletadas do NCBI Gene e do UCSC Genome Browser.
Expressão
Apesar de compartilhar uma sequência de aminoácidos semelhante, a expressão de Hsp90A é regulada de uma maneira diferente da de Hsp90B. Hsp90A é a isoforma induzível por estresse, enquanto Hsp90B é expressa constitutivamente. Vários elementos de choque térmico (HSE) estão localizados a montante de Hsp90A permitindo sua expressão induzível. Os níveis de RNA medidos em linhas celulares coletadas de pacientes com câncer, bem como de tecido normal, podem ser encontrados no The Human Protein Atlas.
Promotor
A transcrição do gene HSP90AA1 é atualmente entendida como induzida por estresse através da ligação do fator de transcrição mestre (TF) HSF1 ao promotor HSP90AA1. No entanto, vários estudos focados do promotor HSP90AA1 juntamente com uma extensa análise global do genoma humano indicam que vários outros Os complexos de transcrição regulam a expressão do gene HSP90AA1. A expressão do gene HSP90AA1 de mamífero juntamente com a expressão do gene HSP90AB1 foi caracterizada primeiro em células de camundongo transformadas, onde foi mostrado que HSP90AB1 é constitutivamente expresso 2,5 vezes maior do que HSP90AA1 em condições normais. No entanto, após choque térmico, a expressão de HSP90AA1 aumentou 7,0 vezes, enquanto HSP90AB1 aumentou apenas 4,5 vezes. A análise detalhada do promotor HSP90AA1 mostra que existem 2 elementos de choque térmico (HSE) dentro de 1200 bp do local de início da transcrição. O HSE distal é necessário para indução de choque térmico e o HSE proximal funciona como um intensificador permissivo. Este modelo é apoiado pela análise ChIP-SEQ de células em condições normais, onde HSF1 é encontrado ligado ao HSE proximal e não detectado no HSE distal. O proto-oncogene MYC também induz a expressão do gene HSP90AA1 e se liga proximalmente ao TSS, conforme verificado por ChIP-SEQ. O esgotamento da expressão de Hsp90A indica que HSP90AA1 é necessário para a transformação orientada por MYC. Em células de câncer de mama, o hormônio do crescimento prolactina induz a expressão de HSP90AA1 por meio de STAT5. NF-κB ou RELA também induz a expressão de HSP90AA1, possivelmente explicando a capacidade de pró-sobrevivência da transcrição dirigida por NF-κB. Por outro lado, STAT1, o supressor de prototumor, é encontrado para inibir a expressão induzida por estresse de HSP90AA1. Além dessas descobertas, a análise ChIP-SEQ do genoma humano indica que pelo menos 85 TFs únicos se ligam às pegadas de RNA polimerase II (POLR2A) associadas às regiões promotoras que conduzem a expressão de ambas as variantes de transcrição de HSP90AA1. Isso indica que a expressão do gene HSP90AA1 pode ser altamente regulada e complexa.
Interactome
Combinados, Hsp90A e Hsp90B são previstos para interagir com 10% do proteoma eucariótico. Em humanos, isso representa uma rede de aproximadamente 2.000 proteínas interagindo. Atualmente, mais de 725 interações foram documentadas experimentalmente para HSP90A e Hsp90B. Essa conectividade permite que o Hsp90 funcione como um hub de rede conectando diversas redes de interação de proteínas. Dentro dessas redes, a Hsp90 se especializou principalmente na manutenção e regulação de proteínas envolvidas na transdução de sinal ou no processamento de informações. Estes incluem fatores de transcrição que iniciam a expressão gênica, quinases que transmitem informações por modificação pós-tradução de outras proteínas e E3-ligases que direcionam proteínas para degradação via proteossomo. De fato, um estudo recente utilizando o método LUMIER mostrou que a Hsp90B humana interage com 7% de todos os fatores de transcrição, 60% de todas as quinases e 30% de todas as E3-ligases. Outros estudos mostraram que a Hsp90 interage com várias proteínas estruturais, componentes ribossômicos e enzimas metabólicas. Hsp90 também demonstrou interagir com um grande número de proteínas virais, incluindo as do HIV e EBOLA. Isso sem mencionar as numerosas co-chaperonas que modulam e direcionam a atividade de HSP90. Poucos estudos se concentraram em discernir as interações de proteínas únicas entre Hsp90A e HSP90B. O trabalho realizado em ovos e leveduras de Xenopus mostrou que Hsp90A e Hsp90B diferem em co-chaperonas e interações com o cliente. No entanto, pouco se sabe sobre as funções exclusivas delegadas a cada parálogo humano. O laboratório Picard agregou todos os dados de interação de Hsp90 disponíveis no site Hsp90Int.DB. A análise da ontologia genética de ambos os interatômicos Hsp90A e Hsp90B indicam que cada parálogos está associado a processos biológicos, funções moleculares e componentes celulares exclusivos.
Proteína de choque térmico 90kDa alfa (citosólica), membro A1 demonstrou interagir com:
Modificações pós-traducionais
As modificações pós-traducionais têm um grande impacto na regulamentação da Hsp90. Fosforilação, acetilação, S-nitrosilação, oxidação e ubiquitinação são formas pelas quais a Hsp90 é modificada para modular suas várias funções. Um resumo desses sites pode ser encontrado em PhosphoSitePlus. Muitos desses sites são conservados entre Hsp90A e Hsp90B. No entanto, existem algumas distinções entre os dois que permitem que funções específicas sejam desempenhadas pelo Hsp90A.
Foi demonstrado que a fosforilação de Hsp90 afeta sua ligação a clientes, co-chaperonas e nucleotídeos. Foi demonstrado que a fosforilação específica de resíduos de Hsp90A ocorre. Esses locais de fosforilação únicos sinalizam para o Hsp90A funções como secreção, permitem que ele se localize em regiões de dano ao DNA e interaja com co-chaperonas específicas. A hiperacetilação também ocorre com Hsp90A, levando à sua secreção e aumento da capacidade de invasão do câncer.
Significado clínico
A expressão de Hsp90A também se correlaciona com o prognóstico da doença. Níveis aumentados de Hsp90A são encontrados em leucemia, câncer de mama e de pâncreas, bem como em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Em células T humanas, a expressão de HSP90AA1 é aumentada pelas citocinas IL-2, IL-4 e IL-13. A HSP90, junto com outras chaperonas e co-chaperonas conservadas que interagem para proteger a proteostase, é reprimida no envelhecimento do cérebro humano. Verificou-se que essa repressão é ainda mais exacerbada nos cérebros de pacientes com doenças neurodegenerativas com início na idade, como Alzheimer ou doença de Huntington.
Câncer
Nas últimas duas décadas, o HSP90 emergiu como um alvo intrigante na guerra contra o câncer. A HSP90 interage e suporta várias proteínas que promovem a oncogênese, distinguindo assim a Hsp90 como um ativador do câncer, pois é considerada essencial para a transformação e progressão maligna. Além disso, por meio de seus interativos extensos, os dois parálogos estão associados a cada marca registrada do câncer. O gene HSP90AA1, entretanto, não é alterado na maioria dos tumores, de acordo com o Atlas do Genoma do Câncer (TCGA). Atualmente, o câncer de bexiga apresenta o maior número de alterações, seguido pelo câncer de pâncreas. Isso pode não ser uma surpresa, uma vez que os níveis gerais de expressão de Hsp90 são mantidos em um nível tão alto em comparação com a maioria das outras proteínas dentro da célula. Portanto, aumentar os níveis de Hsp90 pode não fornecer nenhum benefício para o crescimento do câncer. Além disso, o sequenciamento do genoma completo em todos os tipos de tumor e linhas de células cancerosas revela que existem atualmente 115 mutações diferentes dentro da estrutura de leitura aberta de HSP90AA1. Os efeitos dessas mutações na função de HSP90A, no entanto, permanecem desconhecidos. Notavelmente, em vários tumores, o gene HSP90AA1 é eliminado de forma homozigótica, sugerindo que esses tumores podem ter um nível reduzido de malignidade. Isso é apoiado por uma análise comparativa de todo o genoma de 206 pacientes com câncer gástrico que relataram que a perda de HSP90AA1 está de fato associada a resultados favoráveis após a cirurgia sozinha. Isso apóia a possibilidade de que a ausência de Hsp90A em biópsias tumorais pode servir como um biomarcador para resultados clínicos positivos. Biologicamente, a Hsp90A difere da Hsp90B em que a Hsp90A é atualmente entendida como funcionando como um agente extracelular secretado na cicatrização de feridas e inflamação, além de suas funções intracelulares. Esses dois processos são frequentemente sequestrados pelo câncer, permitindo a motilidade, metástase e extravasão das células malignas. A pesquisa atual em câncer de próstata indica que Hsp90A extracelular transduz sinais que promovem a inflamação crônica de fibroblastos associados ao câncer. Esta reprogramação do meio extracelular em torno das células de adenocarcinoma maligno é entendida como estimuladora da progressão do câncer de próstata. O HSP90A extracelular induz inflamação através da ativação dos programas de transcrição NF-κB (RELA) e STAT3 que incluem as citocinas pró-inflamatórias IL-6 e IL-8. Coincidentemente, o NF-κB também induz a expressão de Hsp90A., Proporcionando assim um modelo em que Hsp90A recém-expressa também seria secretada do fibroblasto estimulado, criando assim ciclos de feedback autócrino e parácrino positivos, resultando em uma tempestade inflamatória no local da malignidade. Esse conceito requer mais atenção, pois pode explicar a correlação de níveis elevados de Hsp90A no plasma de pacientes com estágios avançados de malignidade.
Inibidores Hsp90
Hsp90 é explorado por células cancerosas para suportar oncoproteínas ativadas, incluindo muitas quinases e fatores de transcrição. Esses clientes são frequentemente mutados, amplificados ou translocados na malignidade, e a Hsp90 funciona para tamponar esses estresses celulares induzidos pela transformação maligna. A inibição de Hsp90 leva à degradação ou instabilidade de muitas de suas proteínas clientes. Assim, a Hsp90 tornou-se um alvo atraente para a terapia do câncer. Tal como acontece com todas as ATPases, a ligação e hidrólise de ATP são essenciais para a função de acompanhamento de Hsp90 in vivo. Os inibidores de Hsp90 interferem neste ciclo em seus estágios iniciais, substituindo o ATP, levando à ubiquitinação regulada e degradação mediada por proteassoma da maioria das proteínas clientes. Como tal, a bolsa de ligação de nucleotídeos permanece a mais receptiva à geração de inibidor. Até o momento, existem 23 ensaios oncológicos com inibidores de Hsp90 ativos e 13 inibidores de HSP90 atualmente em avaliação clínica em pacientes com câncer, 10 dos quais entraram na clínica nos últimos anos. Enquanto a bolsa de ligação de nucleotídeo N-terminal de Hsp90 é mais amplamente estudada e, portanto, direcionada, estudos recentes sugeriram que um segundo sítio de ligação de ATP está localizado no terminal C de Hsp90. O direcionamento desta região resultou em interações específicas reduzidas do hormônio Hsp90 e mostrou influenciar a ligação do nucleotídeo Hsp90. Embora nenhum dos inibidores de Hsp90 do terminal C ainda tenha de entrar na clínica, o uso de ambos os inibidores de Hsp90 do terminal C e N em combinação representa uma nova estratégia excitante para a quimioterapia. Embora muitos dos inibidores mencionados anteriormente compartilhem o mesmo local de ligação de Hsp90 (N- ou C-terminal), foi demonstrado que algumas dessas drogas acessam preferencialmente populações de Hsp90 distintas, que são diferenciadas pela extensão de sua pós-tradução modificação. Embora nenhum inibidor publicado ainda não tenha feito a distinção entre Hsp90A e Hsp90B, um estudo recente mostrou que a fosforilação de um resíduo particular no terminal N de Hsp90 pode fornecer especificidade de isoforma para ligação ao inibidor, proporcionando assim um nível adicional de regulação para o direcionamento de Hsp90 ideal .
Notas
Referências
Leitura adicional
- Csermely P, Schnaider T, Soti C, Prohászka Z, Nardai G (agosto de 1998). "A família de chaperonas moleculares de 90 kDa: estrutura, função e aplicações clínicas. Uma revisão abrangente". Farmacologia e Terapêutica . 79 (2): 129–68. doi : 10.1016 / S0163-7258 (98) 00013-8 . PMID 9749880 .
- Young JC, Moarefi I, Hartl FU (julho de 2001). "Hsp90: uma ferramenta especializada, mas essencial para dobrar proteínas" . The Journal of Cell Biology . 154 (2): 267–73. doi : 10.1083 / jcb.200104079 . PMC 2150759 . PMID 11470816 .
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- Lattouf JB, Srinivasan R, Pinto PA, Linehan WM, Neckers L (novembro de 2006). "Mecanismos de doença: o papel da proteína de choque térmico 90 na malignidade geniturinária" . Nature Clinical Practice Urology . 3 (11): 590–601. doi : 10.1038 / ncpuro0604 . PMID 17088927 . S2CID 23054181 .