Porodica proteinskih medijatora odgovora na kolapsin ili porodica CRMP sastoji se od pet unutarćelijskih fosfoproteina (CRMP-1, CRMP-2, CRMP-3, CRMP4, CRMP5) slične molekulske veličine (60–66 kDa) i visokog (50–70%) idertiteta aminokiselinske sekvence. CRMP se pretežno eksprimiraju u nervnom sistemu tokom razvoja i imaju važnu ulogu u formiranju aksona iz neurita i u vođenju konusa rasta i kolapsu, putem interakcije sa mikrotubulama. Pocijepani oblici CRMP-a povezani su također sa degeneracijom neurona nakon ozljede uzrokovane traumom.
Modulacija ekspresije CRMP-2 putem različitih farmaceutskih preparata je nova oblast istraživanja koja se širi. Otkrivanjem hemikalija koje mogu povećati ili smanjiti ekspresiju CRMP-2, možu se potencijalno smanjiti efektz neurodegenerativnih bolesti kao što su Alzheimerova i Parkinsonova bolest.
Struktura thumb|Kristalna struktura CRMP-1 CRMP1-5 sadrže između 564 i 572 aminokiselina i utvrđeno je da su ovi proteini približno 95% konzervirani između miša i čovjeka. Proteinska sekvenca CRMP1-4 je međusobno približno 75% homologna, dok je CRMP5 samo 50-51% homologan sa svakim od ostalih CRMP-a. Dodatno, CRMP su homologi Unc33 čija mutacija uzrokuje oštećenu sposobnost formiranja neuronskih kola i nekoordiniranu mobilnost u Caenorhabditis elegans. CRMP1-4 geni su otprilike 60% homologni sa tetramernom dihidropirimidinazom (DHPazom), a također imaju sličnu strukturu kao i članovi metal-zavisnih amidohidrolaza. Međutim, činjenica da CRMP nisu enzimski otkriva da im možda nedostaju kritični ostaci His koji su prisutni u amidohidrolaznim enzimiima, kako bi im omogućili da vežu atome metala na svoja aktivna mjesta.
Dodatno, CRMP-ovi mogu postojati kao homotetrameri ili kao heterotetrameri. Tetrameri su postavljeni tako da se aktivni ostaci na N-terminalu nalaze na vanjskoj strani kompleksa. Ovo omogućava CRMP-u da reguliše različite faktore u citoplazmi. Analiza gel filtracije pokazala je da CRMP-5 i CRMP-1 formiraju slabije homotetramere u poređenju sa CRMP-2, te da dvovalentni kationi, Ca2+ i Mg2+, destabilizuju oligomere CRMP-5 i CRMP-1, ali podstiču oligomerizaciju CRMP-2. C-terminal sastoji se od 80 aminokiselina i mjesto je fosforilacije za različite kinaze.
Ekspresija Ekspresija CRMP-a regulisana je tokom razvoja nervnog sistema. Općenito, CRMP su visoko eksprimirani u postmitotskim nervnim ćelijama od ranog embrionskog života. U razvoju nervnlog sistema, svaki CRMP ispoljava poseban obrazac ekspresije i u vremenu iu prostoru. Naprimjer, u vanjskom granulastom sloju (EGL), gdje se javlja mitoza cerebelunskog granulastog neurona, CRMP-2 je visoko eksprimiran, dok CRMP-5 nikada nije eksprimiran. Međutim, utvrđeno je da su CRMP-2 i CRMP-5 koeksprimirani u postmitotskim granulastim neuronima. Ekspresija CRMP-a je najveća kada neuroni i sinapsnne veze aktivno sazrijevaju tokom prve postneonatusne sedmice, što ukazuje na ulogu CRMP-a u migraciji neurona, diferencijaciji i aksonskom rastu. Zaista, ekspresija CRMP-2 je inducirana faktorima koji podstiču neuronsku diferencijaciju kao što su nogin, hordin, GDNF i FGF.
Kod odraslih, u nervnom sistemu, ekspresija CRMP je značajno smanjena i ograničena u područjima povezanim sa mozgom plastičnošću, neurogenezama ili regeneracijom. CRMP1 iRNK je uglavnom eksprimirana u Purkinjeovim ćelijama cerebelluma. Među pet članova porodice CRMP, CRMP-2 je najizraženiji u mozgu odrasle osobe, posebno u postmitotskim neuronima olfaktornog sistema, cerebellumu i hipokampusu. CRMP-3 iRNK eksprimira se samo u granulastom sloju cerebelluma, donjem dijelu amigdale i dentate gyrus hipokampusa. CRMP-4 je najmanje eksprimirani protein iz porodice CRMP i njegova ekspresija je ograničena na mirisni bulbus, hipokampus i unutrašnji sloj granula (IGL) cerebelluma. Konačno, CRMP-5 se eksprimira ne samo u postmitotskim neuronima olfaktornog bulbusa, olfaktornom epitelu i nazubljenom girusu hipokampusa, već također i u perifernim nervnim aksonima i senzornim neuronima. Ostale porodice CRMP-a se takođe pojavljuju u perifernim tkivima. Ekspresija CRMP-1, -4 i -5 kod odraslih testisa detektuje se samo u stadiju ćelijskih spermatida, a CRMP-2 iRNK nalazi se u plućnom tkivu fetusnog miša i odraslog čoveka. Ekspresija CRMP-a može se također naći u signalizaciji smrti ili preživljavanja postmitotskih neurona. Iako je CRMP citosolni protein, značajna količina ekspresije CRMP detektuje se kao membranski povezana na prednjoj ivici konusa rasta lamelipodija i filopodija. Također, ekspresija CRMP-a izazvana povredama nalazi se u vlaknima koja klijaju u centralni i periferni nervni sistem. Ekspresija CRMP-4 unapređuje se nakon ishemijskih povreda i povezana je s neuronima koji imaju netaknutu morfologiju, što sugerira da CRMP-4 daje signal za preživljavanje i može biti uključen u regeneraciju neurona. Slično, sugerirano je da CRMP-2 učestvuje u preživljavanju i održavanju postmitotskih neurona, jer njegova prekomjerna ekspresija ubrzava regeneraciju živaca. Međutim, CRMP-2 također može biti uključen u smrt neurona jer je njegova ekspresija pojačana tokom ranih faza dopaminom inducirane neuronske apoptoze u neuronima cerebelumskih granula.
Mehanizam CRMP-2 ima ulogu u neuronskom polarnosti. Ekstenzije ranih neurona zvanih lamelipodija formiraju rane neurite. Tokom ove faze, neuriti se ne mogu razlikovati između dendrita i aksona. Jedan od ovih neurita na kraju postaje akson i raste duže od dendritskih neurita. CRMP-2 pomaže u ubrzavanju ovog aksonskog rasta putem interakcije sa mikrotubulama. CRMP-2 se veže i kopolimerizira sa tubulinskim heterodimerima, ali ne vezuje se tako dobro za polimerizirani tubulin. Ova specifičnost vezivanja podstiče polimerizaciju tubulina in vitro. CRMP-2/tubulin kompleksi nalaze se u distalnom dijelu aksona i moduliraju dinamiku mikrotubula, kontroliranjem brzine njihovog sklapanja. CRMP-2 također doprinosi uspostavljanju neuronske polarnosti, regulacijom polarizovane Numbom posredovane endocitoze na aksonskim konusima rasta. U oba slučaja, fosforilacija CRMP-2 na Thr-555 pomoću Rho-kinaza ili na Thr-509, Thr-514 ili Ser-518 pomoću GSK-3β inaktivira protein tako što snižava afinitet veznja na tubulin i Numb.
Lista CRMP-ova (i pridruženih nokaut-fenotipova i izvedenih funkcija)
CRMP Fenotip nokaut-miša Izvedena funkcija kultiviranih neurona CRMP-1 Smanjenje proliferacije ćelija granula i apoptoza Efekat aksonskog vođenja izazvan Sem3A Usporena migracija neurona Formiranje akson a/produženje izazvano NT3 Dezorijentacija apikalnih dendrita Smrt neurona kičmene moždine Oštećena dendritska gustina kičmene moždine Oštećenje LTP-a i prostorne memorije CRMP-2 Izuzetno abnormalni dendritski obrasci Aksonsko vođenje chemorepellentom Specijslizacija, izduženje i grananje aksona NT3-indukovano izrastanje aksona Negativan efekat na ekstenziju aksona izazvan NGF Ubrzava regeneraciju aksona motornih neurona oštećenih živaca Oslobađanje neurotransmitera Otpornost na toksičnost glutamata putem prometa NR2B Smrt neuronskih ćelija CRMP-3 Oštećenje sazrijevanja dendritke kičme Smrt neuronskih ćelija Oštećenje LTP-aSmanjenje predpulsne inhibicije CRMP-4 Povećana ekspresija fenotipa proksimalne bifurkacije u hipokampusnom CA1 Izduženje i grananje aksona Inhibicija regeneracije aksona inhibitorima izvedenim iz mijelina Degeneracija akson i ćelijska smrt Sema3A-indukovano proširenje i grananje dendrita CRMP-5 Atrofija Purkinjeovih ćelijaRazvoj filopodija i konusa rasta Oštećenje LTD Ukidanje promotivne aktivnosti neurita rasta CRMP-2
Klinički značaj Ekspresija CRMP-a je promijenjena u neurodegenerativnim bolestima i ovi proteini vjerovatno imaju bitnu ulogu u patogenezi poremećaja u nervnom sistemu, uključujući Alzheimerovu, Parkinsonovu bolest, shizofreniju i mnoge druge. Jedan lijek koji je relativno efikasan u ciljanju CRMP-2 za smanjenje posljedica neurodegenerativne bolesti je lakozamid. Lakozamid se koristi u kombinaciji s drugim tipovima lijekova za kontrolu raznih vidova napada, posebno epilepsije. Jedan od načina na koji lakozamid to čini je moduliranje CRMP-2, izazivajući na taj način neuroprotektivne efekte i smanjujući epilepsijske efekte kod ljudi koji pate od epilepsija.
Fosforilizirani CRMP-2 na Thr-509, Ser-518 i Ser-522 povezan je sa degenerirajućim neuritisom kod Alzheimerove bolesti. Studije sugeriraju da su glikogenska sintaza-kinaza-3β (GSK-3β) i ciklin zavisna protein kinaza 5 (Cdk5) visoko eksprimirani u Alzheimerovoj bolesti i da su za to odgovorne neke od protein kinaza za inaktiviranje CRMP-2. Ova inaktivacija CRMP-2 kod ljudi sa Alzheimerovom bolešću promoviše ekspresiju neurofibrilinskih čvorova i neurita plaka, koji su u skladu sa ljudima koji pate od ove bolesti. CRMP-2 je također povezan sa bipolarnim poremećajem i shizofrenijom, vjerovatno kao posljedica fosforilacije CRMP-2 putem GSK-3β.
Reference
Kategorija:Neuronauka Kategorija:Proteinske porodice