Upareni kutijski protein Pax-6, znan i kao aniridijski protein tip II (AN2) ili okulorombin, je protein koji je kod ljudi kodiran genom PAX6.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 422 aminokiseline, a molekulska težina 46.683 Da.
1020304050 MQNSHSGVNQLGGVFVNGRPLPDSTRQKIVELAHSGARPCDISRILQVSN GCVSKILGRYYETGSIRPRAIGGSKPRVATPEVVSKIAQYKRECPSIFAW EIRDRLLSEGVCTNDNIPSVSSINRVLRNLASEKQQMGADGMYDKLRMLN GQTGSWGTRPGWYPGTSVPGQPTQDGCQQQEGGGENTNSISSNGEDSDEA QMRLQLKRKLQRNRTSFTQEQIEALEKEFERTHYPDVFARERLAAKIDLP EARIQVWFSNRRAKWRREEKLRNQRRQASNTPSHIPISSSFSTSVYQPIP QPTTPVSSFTSGSMLGRTDTALTNTYSALPPMPSFTMANNLPMQPPVPSQ TSSYSCMLPTSPSVNGRSYDTYTPPHMQTHMNSQPMGTSGTTSTGLISPG VSVPVQVPGSEPDMSQYWPRLQ
Specijska distribucija left|400px|thumb|Izmjene proteina Pax6 rezultiraju sličnim fenotipskim promjenama morfologije i funkcije oka kod širokog spektra vrsta. Funkcija proteina PAX6 je visoko konzerviranana kod bilaterijskih vrsta. Naprimjer, mišji PAX6 može pokrenuti razvoj oka u Drosophila melanogaster. Osim toga, mišji i ljudski PAX6 imaju identične aminokiselinske sekvence.
Genomska organizacija lokusa PAX6 razlikuje se među vrstama, uključujući broj i distribuciju egzona, cis-regulatornih elemenata i mjesta početka transkripcije s, iako se većina elemenata na razred Vertebrata međusobno poravnavaju. Prvi rad na organizaciji genoma izveden je na prepelicama, ali je slika lokusa miša najcjelovitija do sada. Sastoji se od tri potvrđena promotora (P0, P1, Pα), 16 egzona i najmanje šest pojačivača. 16 potvrđenih egzona numerirano je od 0 do 13 sa dodacima egzona α koji se nalazi između egzona 4 i 5, i alternativno prerađenim egzonom 5a. Svaki promotor je povezan sa svojim proksimalnim egzonom (egzon 0 za P0, egzon 1 za P1), što rezultira transkriptima koji su alternativno prerađeni u 5' neprevedenoj regiji. Po dogovoru, egzoni za ortologe iz drugih vrsta imenuju se u odnosu na numeriranje čovjeka/miša, sve dok je organizacija razumno dobro konzervirana.
Od četiri Pax6 ortologa u Drosophila smatra se da proizvodi gena bez oka (ey) i bezoki blizanac (toy) dijele funkcionalnu homologiju sa kanonskom izoformom Pax6 kičmenjaka, dok genski proizvodi eyegone (eyg) i twin of eyegone (toe) dijele funkcionalnu homologiju sa izoformom Pax6 (5a) kičmenjaka. Bezoke oči i oči s okom nazvane su po odgovarajućim mutiranim fenotipovima. Ovi paralozi također igmju ulogu u razvoju cijelog očno-antenskog diska, a posljedično i u formiranju glave, a toy pozitivno regulira ekspresiju gena ey.
Funkcija thumb|left|Drosophila bez gena PAX6 nema oči PAX6 je član porodice gen Pax, koja je odgovorna za prijenos genetičkih informacija koje će kodirati protein Pax-6. Djeluje kao gen "glavne kontrole" za razvoj očiju i drugih čulnih organa, određenih neuronskih i epidermnih tkiva, kao i drugih homolognih struktura, obično izvedenih iz ektoderma svih tkiva . Međutim, prepoznato je da je niz gena neophodan za razvoj oka, pa stoga izraz "glavni kontrolni gen" može biti netačan. Pax-6 se eksprimira kao faktor transkripcije kada neuronski ektoderm primi kombinaciju slabih soničnog ježa (SHH) i jakih TGF-beta) signalnih gradijenata. Ekspresija se prvi put vidi u prednjem, stražnjem, glavnom dijelu ektoderma i leđnoj moždini, a zatim u srednjem mozgu. Ovaj transkripcijski faktor je najzapaženiji po svojoj upotrebi u međuspecijski induciranoj ekspresiji ektopijskih očiju i od medicinske je važnosti jer heterozigotni mutanti proizvode širok spektar očnih defekata kao što je aniridija kod ljudi.
Pax6 služi kao regulator u koordinaciji i formiranju obrazaca potrebnih za uspješnu diferencijaciju i proliferaciju, osiguravajući da se procesi neurogeneze i okulogeneze uspješno provode. Kao transkripcijski faktor, Pax6 djeluje na molekulnom nivou u signalizaciji i formiranju centralnog nervnog sistema. Karakteristični upareni DNK vezujući domen Pax6 koristi dva domena koji se vezuju za DNK, upareni domen (PD) i upareni tip homeodomena (HD). Ovi domeni funkcioniraju odvojeno pomoću Pax6 za izvođenje molekulne signalizacije, koja regulira posebne funkcije Pax6. Primjer toga leži u regulatornom uključivanju HD-a u formiranju leće i retine tokom okulogeneze, za razliku od molekulnih mehanizama kontrole izloženih na obrascima neurogeneze u razvoju mozga pomoću PD. HD i PD domeni djeluju u uskoj koordinaciji, dajući Pax6 njegovu multifunkcionalnu prirodu u usmjeravanju molekulske signalizacije u formiranju CNS-a. Iako su mnoge funkcije Pax6 poznate, molekuldki mehanizmi ovih funkcija ostaju uglavnom neriješeni. High-throughput studies uncovered many new target genes of the Pax6 transcription factors during lens development. Oni uključuju aktivator transkripcije BCL9, nedavno identificiran, zajedno s Pygo2, kao nizvodne efekte funkcija Pax6.
Izoforme
Lokus PAX6 kikmenjaka kodira najmanje tri različite proteinske izoforme, a to su kanonski PAX6, PAX6 (5a) i PAX6 (ΔPD). Kanonski protein PAX6 sadrži N-terminalni upareni domen, povezan regijom veze s uparenom homeodomenom, i C-terminalni domen bogat prolinom/serinom/treoninom (P/S/T). Upareni domen i domaćinski domen uparenog tipa imaju aktivnosti vezivanja za DNK, dok domen bogat P/S/T oma funkciju aktivacije. PAX6 (5a) je proizvod alternativno prerađenog egzona 5a koji rezultira insercijom 14 ostataka u upareni domen, što mijenja specifičnost ove aktivnosti vezivanja DNK. Nukleotidna sekvenca koja odgovara linkerskoj regiji kodira skup od tri alternativna kodona za početak translacije. iz kojih potiče treća izoforma PAX6. Zajedno poznate kao PAX6 (ΔPD) ili uparene izoforme, ova tri genska proizvoda nemaju upareni domen. Upareni proteini imaju molekulsku težinu od 43, 33 ili 32 kDa, ovisno o određenom početnom kodonu koji se koristi. Funkcija transaktivacije PAX6 pripisuje se C-terminalnom domenu bogatom P/S/T, promjenjive dužine, koja se proteže na 153 ostatka u ljudskim i mišjim proteinima.
Napredovanje istraživanja u ovom području moglo bi nas dovesti do boljeg razumijevanja složenosti koja se vidi u neuronskom razvoju i možda će jednog dana uspjeti rasti tkivo oka in vitro. Tokom razvoja embriona, gen PAX6, pronađen na hromosomu 2, može se vidjeti eksprimiran u više ranih struktura kao što su leđna moždina, zadnji mozak, prednji mozak i oči. Mutacije gena PAX6 kod sisarskih vrsta mogu imati drastičan učinak na fenotip organizma. To se može vidjeti kod miševa koji sadrže homozigotne mutacije 422-aminokiselinskih transkripcijskih faktora, kodiranih PAX6 u kojima ne razvijaju oči ili nosne šupljine nazvane mišje „male oči“ (PAX10sey/sey). Delecija PAX6 inducira iste abnormalne fenotipove koji ukazuju na to da mutacije uzrokuju gubitak proteina. PAX6 je bitan za stvaranje retine, leće i rožnjače, zbog njegove uloge u ranoj determinaciji ćelija pri formiranju prekursora ovih struktura, poput optičkog mjehurića i nadređenog površinskog ektoderm. PAX10 mutacije također ometaju razvoj nosne šupljine, zbog sličnih prekursorskih struktura koje u malih očnih miševa ne eksprimiraju PAX10-ovu iRNK. Miševi kojima nedostaje bilo koji funkcionalni pax6 počinju se fenotipski razlikovati od normalnih mišjih embrija oko 9. do 10. dana trudnoće. Potpuno razjašnjenje preciznih mehanizama i molekulskih komponenti pomoću kojih gen PAX6 utiče na razvoj oka, nazalnog i centralnog nervnog sistema još se istražuje, međutim, proučavanje PAX6 je donijelo više razumijevanja za razvoj i genetičke složenosti ovih tjelesnih sistema sisara.
Klinički značaj Eksperimenti na miševima pokazuju da nedostatak Pax-6 dovodi do smanjenja veličine mozga, abnormalnosti strukture mozga dovode do autizma, nedostatka stvaranja šarenice ili tanke rožnjače. Nokaut-eksperimenti proizveli su fenotipove bez očiju koji su potvrdili uloge gena u razvoju oka.
Također pogledajte Aniridija Gillespiejev sindrom
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi
GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Anophthalmia / Microphthalmia Overview GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Aniridia OMIM entries on Aniridia Gene Expression Patterns from the Allen Brain Atlases
Kategorija:Razvojni geni i proteini Kategorija:Geni na hromosomu 11 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika