Survivin , také bakulovirový inhibitor 5 motivu obsahujícího opakování apoptózy , zkráceně BIRC5 , je protein kódovaný u lidí genem BIRC5 [ 1 ] [2] .
Survivin patří k inhibitorům apoptózy . Inhibuje aktivaci kaspázy , což vede ke snížení apoptózy . To bylo prokázáno narušením signálních drah survivinu, což má za následek zvýšenou apoptózu a snížení růstu nádoru. Survivin je vysoce exprimován ve většině nádorů a tkáních plodu, ale zcela chybí v terminálně diferencovaných buňkách [3] . S ohledem na to může mít survivin potenciál v protinádorové léčbě.
Exprese survivinu je regulována buněčným cyklem a vyskytuje se pouze ve fázi G2- M . Je známo, že survivin je lokalizován ve vřeténku v důsledku interakce s tubulinem během mitózy a může hrát roli v regulaci mitózy. Molekulární mechanismy regulace survivinu nejsou dobře známy, ale předpokládá se, že jeho regulace je spojena s proteinem p53 . Kromě toho je survivin cílovým genem v signální dráze Wnt a je pozitivně regulován beta-cateninem [4] .
Survivin patří do rodiny inhibitorů apoptózy ( inhibitory proteinu apoptózy, IAP ). Survivin je funkčně konzervovaný, jeho homology byly nalezeny jak u obratlovců , tak u bezobratlých [5] . První členové rodiny inhibitorů apoptózy byli identifikováni v bakulovirech ( Cp-IAP a Op-IAP ), které se vážou na kaspázy a inhibují je jako účinný mechanismus infekce a replikace v hostiteli [5] . Později bylo objeveno dalších pět proteinů inhibujících apoptózu: XIAP , BIRC2 , BIRC3 , NAIP a survivin. Survivin, stejně jako jiné proteiny, byl objeven díky své strukturální homologii s inhibitory apoptózy u B-buněčného lymfomu . Lidské proteiny XIAP, BIRC2, BIRC3 a NAIP se vážou na kaspázu 3 a kaspázu 7 , což jsou efektorové kaspázy v signální dráze apoptózy [5] . Jejich fungování na molekulární úrovni však zatím není dostatečně prozkoumáno.
Společným znakem, který je přítomen ve všech inhibitorech apoptózy, je bakulovirová IAP repetice ( BIR ) , motiv ~ 70 aminokyselin přítomný v jedné až třech kopiích. Studie [5] ukázala, že odstranění BIR2 z XIAP vedlo ke ztrátě schopnosti tohoto proteinu inhibovat kaspázy. Předpokládá se, že tyto motivy jsou zodpovědné za antiapoptotickou funkci těchto proteinů. Motiv survivinu BIR má podobnou sekvenci jako motiv XIAP [5] .
Gen pro survivin může produkovat čtyři různé varianty transkripce [6] :
Všechny inhibitory repetice obsahují alespoň jednu bakulovirovou IAP repetici (BIR), která je charakterizována motivem Cys/His koordinujícím zinek v N-terminální oblasti proteinu [7] .
Survivin se od ostatních inhibitorů apoptózy liší tím, že obsahuje pouze jednu BIR doménu [7] . BIR domény survivinu u myší a lidí jsou strukturálně velmi podobné. Lidský survivin také obsahuje prodloužený C-konec obsahující 42 aminokyselin [7] . Hmotnost survivinu je 16,5 kDa ; je nejmenší mezi inhibitory apoptózy [7] .
Rentgenová krystalografie ukázala, že dvě molekuly survivinu za fyziologických podmínek tvoří motýlkový dimer přes hydrofobní rozhraní [7] . Toto rozhraní zahrnuje N-koncové aminokyselinové zbytky 6-10 před doménou BIR, stejně jako 10 aminokyselinových zbytků, které vážou BIR na C-konec [7] .
Apoptóza, proces programované buněčné smrti, zahrnuje složité signální dráhy a kaskády molekulárních událostí. Tento proces je důležitý pro správný vývoj v období embryonálního růstu, kdy dochází k destrukci a rekonstrukci buněčných struktur. U dospělých organismů je apoptóza nutná k udržení stability diferencovaných tkání udržováním rovnováhy mezi buněčnou proliferací a buněčnou smrtí. Je známo, že intracelulární proteázy , kaspázy, ničí buňky prostřednictvím proteolýzy po aktivaci signální dráhy buněčné smrti.
U savců jsou za apoptózu zodpovědné dvě hlavní signální dráhy.
Externí (receptor-dependentní) signální dráhaSpouštěné externími ligandy (jako je tumor nekrotizující faktor ), které se vážou na receptory tumor nekrotizujícího faktoru . Příkladem TNF receptoru je Fas receptor (CD94), který aktivuje iniciační kaspázy, jako je kaspáza 8 po navázání na TNF receptor. Aktivace iniciačních kaspáz spouští kaskádu molekulárních dějů vedoucích k aktivaci efektorových kaspáz přímo zapojených do apoptózy [5] [8] .
Vnitřní (mitochondriální) signální dráhaJe to dáno poruchou mitochondrií , která vede k aktivaci signálních drah pro „sebevraždu“ buňky. Zvyšuje se permeabilita mitochondriální membrány, což vede k uvolnění určitých proteinů do cytoplazmy , což vede k aktivaci iniciačních kaspáz. Jedním takovým proteinem je cytochrom c . Cytochrom c se pak váže na APAF1 v cytosolu a vede k aktivaci iniciátoru kaspázy 9 . To dále vede k aktivaci efektorových kaspáz přímo zapojených do apoptózy [5] [8] .
Proteiny inhibující apoptózu hrají roli v regulaci procesu buněčné smrti inhibicí tohoto procesu. Inhibitory, jako je survivin, se vážou na kaspázy a inhibují jejich funkci [5] .
Studie [5] ukázala, že survivin inhibuje apoptotické signální dráhy indukované Bax i Fas Experiment zahrnoval transfekci buněk HEK -293 plazmidem kódujícím Bax , což vedlo k přibližně sedminásobnému zvýšení apoptózy zaznamenané za použití barviv DAPI ..
Vědci poté transfekovali buňky plazmidy kódujícími Bax a survivin. Buňky, které byly transfekovány survivinem kromě Bax, vykazovaly trojnásobné snížení apoptózy [5] . Podobné výsledky byly získány kotransfekcí s plazmidem exprimujícím Fas. Imunoblot studie ukázaly, že survivin sám neinhibuje Bax a Fas. Předpokládá se, že k procesu inhibice dochází za signální dráhou [5] .
Interakce s kaspázami 3 a 7Ve stejné studii [5] autoři studovali interakci survivinu s kaspázami. K tomu byla použita imunoprecipitace survivinu s jeho protilátkami. Byla odhalena koimunoprecipitace survivinu a aktivních forem kaspáz 3 a 7 [5] . Neaktivní proformy těchto kaspáz se survivinem neinteragují. Kromě toho survivin neinteraguje s aktivní kaspázou 8 [5] . Další studie potvrdily, že survivin váže kaspázy 3 a 7 [9] .
Kromě toho bylo zjištěno, že survivin inhibuje aktivaci kaspázy indukovanou cytochromem c a kaspázou 8 [5] .
Regulace cytokinezeMechanismy regulace mitózy a cytokineze survivinem nejsou známy, nicméně pozorování jeho lokalizace během mitózy svědčí o jeho zapojení do cytokineze. Survivin je přítomen ve fázi G2 - M, ale chybí v interfázi [6] . V profázi a metafázi je survivin lokalizován především v jádře [6] . Během profáze, kdy chromatin kondenzuje , se survivin přesouvá do centromer [6] . Během prometafáze zůstává na centromerách [6] . V metafázi se survivin váže na kinetochory [6] . V anafázi se survivin přesouvá do rovníkové desky , kde se hromadí během telofáze [6] . Nakonec se survivin lokalizuje do Flemmingova těla [6] .
Bylo zjištěno, že Survivin interaguje s:
| Signální dráha apoptózy | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fas-cesta |
| ||||||
| cesta TNF |
| ||||||
| jiný |
| ||||||