IKBKAP - IKBKAP

IKBKAP ( inibidor do potenciador do gene do polipeptídeo kappa light em células B, proteína associada ao complexo de quinase ) é um gene humano que codifica a proteína IKAP, que é expressa de forma ubíqua em níveis variáveis ​​em todos os tipos de tecido, incluindo células cerebrais. Acredita-se que a proteína IKAP participe como uma subunidade na montagem de um suposto complexo holo-Elongator humano de seis proteínas, que permite o alongamento da transcrição pela RNA polimerase II . Evidências adicionais têm implicado a proteína IKAP como sendo crítica no desenvolvimento neuronal, e direciona que a expressão diminuída de IKAP em certos tipos de células é a base molecular para a disautonomia familiar severa do transtorno do neurodesenvolvimento . Outras vias que foram conectadas à função da proteína IKAP em uma variedade de organismos incluem modificação de tRNA , motilidade celular e sinalização de estresse citosólico. Homólogos do gene IKBKAP foram identificados em vários outros organismos modelo eucariótico . Homólogos notáveis ​​incluem Elp1 em levedura , Ikbkap em camundongos e D-elp1 em moscas da fruta . O homólogo da mosca da fruta (D-elp1) tem atividade de RNA polimerase dependente de RNA e está envolvido na interferência de RNA .

O gene IKBKAP está localizado no braço longo (q) do cromossomo 9 na posição 31, do par de bases 108.709.355 ao par de bases 108.775.950.

Função e mecanismo

Originalmente, foi proposto que o gene IKBKAP em humanos codificava uma proteína scaffolding (IKAP) para o complexo da enzima quinase IκB (IKK), que está envolvido na transdução de sinal de citocinas pró-inflamatórias na via de sinalização NF-κB . No entanto, isso foi posteriormente refutado quando os pesquisadores aplicaram um método de filtração em gel e não puderam identificar os complexos IKK contidos nas frações com IKAP, dissociando assim o IKAP de ter um papel na via de sinalização NF-κB.

A dimerização de Elp1 é essencial para a montagem do complexo Elongator.

Mais tarde, foi descoberto que a IKAP funciona como uma proteína-esqueleto citoplasmática na via de sinalização JNK de mamíferos, que é ativada em resposta a estímulos de estresse. Em um experimento in vivo , os pesquisadores mostraram interação direta entre IKAP e JNK induzida pela aplicação de estressores, como luz ultravioleta e TNF-α (uma citocina pró-inflamatória).

IKAP agora também é amplamente reconhecido por ter um papel no alongamento da transcrição em humanos. A holoenzima de RNA polimerase II constitui parcialmente um elemento de histona acetiltransferase de múltiplas subunidades conhecido como complexo alongador de RNA polimerase II, do qual IKAP é uma subunidade. A associação do complexo elongator com a holoenzima de RNA polimerase II é necessária para a subsequente ligação ao pré-mRNA nascente de certos genes-alvo e, portanto, sua transcrição bem-sucedida . Especificamente, dentro da célula, verificou-se que a depleção de complexos alongados funcionais devido à baixa expressão de IKAP tem um efeito profundo na transcrição de genes envolvidos na migração celular .

Na levedura, os dados experimentais mostram o funcionamento do complexo elongador em uma variedade de processos - desde a exocitose até a modificação do tRNA. Esse achado demonstra que a função do complexo elongador não é conservada entre as espécies.

Condições Relacionadas

Disautonomia familiar

A disautonomia familiar (também conhecida como “síndrome de Riley-Day”) é uma doença do neurodesenvolvimento congênita complexa , caracterizada por um número anormalmente baixo de neurônios nos sistemas nervoso sensorial e autônomo . Os sintomas resultantes dos pacientes incluem disfunção gastrointestinal , escoliose e insensibilidade à dor . Esta doença é especialmente prevalente na população judaica Ashkenazi , onde 1/3600 nascidos vivos apresentam disautonomia familiar.

Em 2001, a causa genética da disautonomia familiar foi localizada em uma região disfuncional medindo 177kb no cromossomo 9q31. Com o uso de amostras de sangue de pacientes diagnosticados, a região envolvida foi sequenciada com sucesso . O gene IKBKAP, um dos cinco genes identificados naquela região, apresentou uma mutação de base única em mais de 99,5% dos casos de disautonomia familiar observados.

A mutação de base única, notadamente notada como uma transição de citosina para timina , está presente no local doador de splice 5 'do íntron 20 no pré-mRNA de IKBKAP. Isso evita o recrutamento de máquinas de splicing e , portanto, o exon 19 é splicado diretamente no exon 21 no produto de mRNA final - o exon 20 é removido do pré-mRNA com os íntrons. A remoção não intencional de um exon do produto de mRNA final é chamada de salto de exon . Portanto, há uma diminuição do nível de expressão da proteína IKAP funcional no tecido afetado. No entanto, esse distúrbio é específico do tecido. Os linfoblastos , mesmo com a mutação presente, podem continuar a expressar alguma proteína IKAP funcional. Em contraste, o tecido cerebral com a mutação de base única no gene IKBKAP expressa predominantemente uma proteína IKAP mutante truncada resultante que não é funcional. O mecanismo exato de como o fenótipo de disautonomia familiar é induzido devido à expressão reduzida de IKAP não está claro; ainda assim, como uma proteína envolvida na regulação da transcrição, tem havido uma variedade de mecanismos propostos. Uma dessas teorias sugere que genes críticos no desenvolvimento de neurônios sensoriais e autônomos do tipo selvagem são transcritos de maneira inadequada. Uma extensão dessa pesquisa sugere que os genes envolvidos na migração celular estão prejudicados no sistema nervoso, criando uma base para esse distúrbio.

Em um pequeno número de casos relatados de disautonomia familiar, os pesquisadores identificaram outras mutações que causam uma mudança nos aminoácidos (os blocos de construção das proteínas ). Nestes casos, a arginina é substituída por prolina na posição 696 na cadeia de aminoácidos da proteína IKAP (também escrita como Arg696Pro), ou a prolina é substituída por leucina na posição 914 (também escrita como Pro914Leu). Juntas, essas mutações causam o mau funcionamento da proteína IKAP resultante.

Como um transtorno autossômico recessivo , dois alelos mutados do gene IKBKAP são necessários para que o transtorno se manifeste. No entanto, apesar da predominância da mesma mutação de base única ser a causa conhecida de disautonomia familiar, a gravidade do fenótipo afetado varia dentro e entre as famílias.

Foi descoberto que cinetina (6-furfurilaminopurina) tem a capacidade de reparar o defeito de splicing e aumentar a expressão de mRNA de IKBKAP de tipo selvagem in vivo . Mais pesquisas ainda são necessárias para avaliar a aptidão da cinetina como um possível tratamento oral futuro.

Organismos modelo

Organismos modelo têm sido usados ​​no estudo da função do gene IKBKAP.

Mouse

Uma linha de ratos knockout condicional , chamada Ikbkap ^{tm1a (KOMP) Wtsi} foi gerada como parte do programa International Knockout Mouse Consortium - um projeto de mutagênese de alto rendimento para gerar e distribuir modelos animais de doenças para cientistas interessados ​​- no Wellcome Trust Sanger Institute .

Os animais machos e fêmeas foram submetidos a uma triagem fenotípica padronizada para determinar os efeitos da deleção. Vinte e cinco testes foram realizados e dois fenótipos foram relatados. Nenhum embrião mutante homozigoto foi identificado durante a gestação e, em um estudo separado, nenhum sobreviveu até o desmame . Os demais testes foram realizados em camundongos adultos mutantes heterozigotos ; nenhuma anormalidade significativa foi observada nestes animais.

Saccharomyces cerevisiae

A proteína homóloga para IKAP em levedura é a Elp1, com 29% de identidade e 46% de similaridade detectada entre as proteínas. A proteína Elp1 de levedura é uma subunidade de um complexo elongador associado à RNA polimerase II de três proteínas.

Drosophila melanogaster

O homólogo do gene IKBKAP em moscas de fruta é o gene CG10535, que codifica a proteína D-elp1 - a maior das três subunidades que formam o complexo elongador do núcleo da RNA polimerase II. Verificou-se que esta subunidade tinha atividade de RNA polimerase dependente de RNA, através da qual poderia sintetizar RNA de fita dupla a partir de modelos de RNA de fita simples.

Veja também

• Disautonomia familiar

Referências

Leitura adicional

 Este artigo incorpora  material de domínio público do documento da Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos : "Genetics Home Reference" .

links externos

• Artigo GeneReviews / NCBI / NIH / UW sobre Disautonomia Familiar
• Herança Mendeliana Online no Homem (OMIM): 603722
• EntrezGene 8518
• GeneCard para IKBKAP