| fibrillarin | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Struktura z PNR | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Identifikátory | |||||||||||||
| Symbol | FBL ; FIB; FLRN; RNU3IP1 | ||||||||||||
| Externí ID | OMIM: 134795 MGI : 95486 HomoloGene : 1099 GeneCards : FBL Gene | ||||||||||||
| |||||||||||||
| Profil exprese RNA | |||||||||||||
| Více informací | |||||||||||||
| ortology | |||||||||||||
| Pohled | Člověk | Myš | |||||||||||
| Entrez | 2091 | 14113 | |||||||||||
| Soubor | ENSG00000105202 | ENSMUSG00000046865 | |||||||||||
| UniProt | P22087 | P35550 | |||||||||||
| RefSeq (mRNA) | NM_001436 | NM_007991 | |||||||||||
| RefSeq (protein) | NP_001427 | NP_032017 | |||||||||||
| Locus (UCSC) | Chr 19: 40,33 – 40,34 Mb | Chr 7: 28,17 – 28,18 Mb | |||||||||||
| Hledejte v PubMed | [jeden] | [2] | |||||||||||
Fibrillarin ( angl. Fibrillarin, Fbl , další názvy viz níže ) je nukleolární protein , u člověka je kódován genem FBL umístěným na 19. chromozomu [1] . Hlavní funkcí fibrillarinu je účastnit se transkripce a zpracování rRNA , proto se často používá jako marker aktivních jadérek. Fibrillarin je methyltransferáza , to znamená, že přenáší methylovou skupinu z S-adenosylmethioninu na 2'- hydroxylovou skupinu ribózy v cílové molekule RNA . Kromě toho fibrillarin zprostředkovává methylaci glutaminového zbytku Gln105 v histonu H2A . Proteiny podobné strukturou a funkcí fibrillarinu byly také nalezeny v archaea , což jsou prokaryota a nemají jadérka. Zvýšené hladiny fibrillarinu se nacházejí u mnoha druhů rakoviny . Kromě toho může fibrillarin interagovat s mnoha virovými proteiny [2] .
Název „fibrillarin“ se používá k označení několika proteinů v různých organismech , včetně archaea, ačkoli jejich fibrillarin je velmi odlišný od eukaryotického fibrillarinu . V literatuře existuje mnoho synonym pro název fibrillarin, včetně 34 kDa nukleolárního sklerodermického antigenu , Dmel_CG9888, CG9888, Dmel\CG9888ri, GCR-6, GCR6, Pen59C5, fib, pen59C5, Fib, Fbl, FIB, FIB FLRN, RNU3IP1, fibrillarin rRNA 2'- O -methyltransferáza fibrillarin , NOP1, nop1, fibM, afib. Kvasinkový fibrillarin je často označován jako NOP1, zatímco archaální fibrillarin je označován jako aFIB [2] .
Fibrillarin byl poprvé popsán v jadérku slizovky Physarum polycephalum v roce 1977. Fibrillarin se nachází nejen v eukaryotech, ale také v archeích, a protože archaea nemají jadérko, předpokládá se, že funkce archaálního fibrillarinu jsou poněkud odlišné od funkcí eukaryotického fibrillarinu. V buňkách kvasinky Saccharomyces cerevisiae obsažený fibrillarin NOP1 může být bez poškození těchto buněk nahrazen fibrillarinem rostliny Arabidopsis thaliana , žábou Xenopus laevis nebo člověkem, nikoli však fibrillarinem řasnatého Tetrahymena thermophila (případně due k odlišné struktuře N-terminální domény druhého jmenovaného). Prezentovaná data svědčí ve prospěch vysoké konzervace struktury a funkcí fibrillarinu. GAR doména obohacená o arginin a glycin má však nízkou konzervaci složení aminokyselin , a když je NOP1 nahrazen lidským fibrillarinem, X. laevis nebo A. thaliana , parametry jadérka a růst kvasinkových buněk se stále mění . takže některé funkce fibrillarinu v různých organismech se zdají být poněkud odlišné [2] .
Konzervatismus aminokyselinových sekvencí fibrillarinu je u různých skupin organismů odlišný. Rostlinné fibrillariny (63% podobnost mezi nejvzdálenějšími zástupci skupiny) a obratlovci (61%) vykazují největší konzervatismus , zatímco fibrillariny bezobratlých , hub a archaea jsou nejméně konzervativní (33, 27 a 20%) [2 ] .
Na základě fylogenetických údajů lze rozlišit několik rodin fibrillarinů, ale zatím není dostatek biochemických a genetických údajů pro takové rozdělení [2] .
U lidí je FBL gen kódující fibrillarin lokalizován na 19. chromozomu v lokusu 19q13.1 a obsahuje 9 exonů [1] . Gen se nachází na záporném řetězci a je dlouhý 11962 párů bází [3] .
Fibrillarin patří do rodiny methyltransferáz SAM obsahujících Rossmannův záhyb . V závislosti na organismu se molekulová hmotnost fibrillarinu může pohybovat od 34 do 38 kDa . U lidí se fibrillarin skládá z 321 aminokyselinových zbytků a má hmotnost 33784 Da [3] . Fibrillarin lze rozdělit na N-terminální doménu a doménu s methyltransferázovou aktivitou. V Arabidopsis thaliana je N-terminální doména rozdělena do dvou oblastí: doména bohatá na glycin a arginin (GAR) se 77 aminokyselinovými zbytky a oblast spaceru s 61 aminokyselinovými zbytky. Doména GAR se účastní interakcí s různými buněčnými a virovými proteiny a také obsahuje signál, který drží protein v jadérku spolu s motivem vázajícím RNA . GAR není nezbytnou doménou pro lokalizaci fibrillarinu v Cajalových tělíscích , ale u lidí a Arabidopsis thaliana je naprosto nezbytný pro lokalizaci proteinu do jádra. GAR doména může být methylována na několika argininových zbytcích. Fibrillarin může být methylován na argininových zbytcích proteinem PRMT1 , přičemž methylované zbytky představují 45 % všech argininových zbytků fibrillarinu. Methylace může podporovat specifickou vazbu fibrillarinu na určité proteiny, jako je SMN1 . U lidí doména GAR a oblast spaceru interagují s proteinem SF2A-p32 a doména methyltransferázy interaguje s PRMT5 [2] .
Methyltransferázová doména je rozdělena do dvou oblastí: R- neboli centrální oblast, která zahrnuje 87 aminokyselinových zbytků, a oblast 95 aminokyselinových zbytků, obohacená o a-helixy . K navázání fibrillarinu na RNA je zapotřebí několik míst. Za prvé je to motiv GCVYAVCF umístěný uvnitř oblasti R, za druhé sekvence v oblasti R mezi aminokyselinovými zbytky 138 a 179 a za třetí sekvence mezi aminokyselinovými zbytky 225 a 281, lokalizovaná v oblasti bohaté na a-helix region . Poslední dvě vazebná místa RNA interagují s různými RNA nezávisle na sobě a delece jednoho z nich neovlivňuje negativně schopnost fibrillarinu vázat RNA, nicméně když tato dvě místa spolupracují, projeví se synergický efekt. C -terminální oblast proteinu má konzervovanou strukturu sestávající ze 7 a-helixů a 7 p-listů . Kromě toho je vazebné místo S-adenosylmethionin umístěno v C-terminální oblasti, obklopené třemi konzervovanými aminokyselinovými zbytky. Stejná oblast interaguje s proteinem Nop56 [2] .
Překvapivě je struktura fibrillarinu vysoce konzervovaná v řadě organismů od archaea po člověka. Archaální fibrillariny však postrádají doménu GAR, a jsou proto kratší než eukaryotické fibrillariny [2] .
Jak je uvedeno výše, mezi posttranslačními modifikacemi může být fibrillarin methylován na argininových zbytcích. Kromě toho může být fosforylován na serinovém zbytku Ser124 [4] .
Stejně jako mnoho jiných jaderných proteinů je fibrillarin velmi dynamický protein, pravděpodobně proto, že proces tvorby ribozomálních částic, na kterém se podílí, vyžaduje vysokou mobilitu. Fibrillarin se může rychle pohybovat mezi jadérky a nukleoplazmou a objevuje se také v Cajalových tělíscích. Je možné, že se fibrillarin aktivně pohybuje kolem jádra při hledání substrátu pro methylaci [2] .
V interfázi buněčného cyklu je fibrillarin lokalizován v husté fibrilární složce jadérka a při přechodu z G1 do G2 fáze se jeho koncentrace může zdvojnásobit. Na začátku profáze se začnou jadérka rozkládat a fibrillarin se spolu s dalšími prvky zpracování rRNA (pre-rRNA, nukleolin , malé nukleolární RNA U3 a U4 ) přesune na periferii chromozomů, kde tvoří součást perichromozomálního obalu nebo perichromozomálního kompartmentu. Kromě toho byl fibrillarin zaznamenán v cytoplazmě buněk procházejících mitózou , takže je možné, že během mitózy se komplexy pro zpracování rRNA rozloží a degradují v cytoplazmě. V telofázi je fibrillarin již sestaven do komplexů zpracovávajících rRNA v prenukleolárních tělíscích (PNB). PNB se pak vážou na nukleolární organizátory (NOR), přičemž fibrillarin je jedním z prvních faktorů zpracování rRNA, které přecházejí z PNB do NOR. Bylo navrženo, že kinázy a fosfatázy , které regulují přechod z mitózy do interfáze , mohou také regulovat přechod fibrillarinu na NOR před začátkem transkripce genů rRNA ( pDNA ) [2] .
Fibrillarin se přímo účastní post-transkripčního zpracování rRNA, zejména štěpení pre-rRNA, methylace rRNA a sestavování ribozomů. K methylaci rRNA dochází na více než 100 místech s malými odchylkami v závislosti na organismu. U archaea se methylační komplex skládá z proteinů aFIB, Nop5 a L7Ae. U eukaryot nahrazují proteiny Nop56 a Nop58 Nop5 a protein 15,5K nahrazuje L7Ae. N-terminální doména Nop5 interaguje s aFIB a C-terminální doména Nop5 se váže na L7Ae a po navázání na vodící RNA se komplex stává aktivním. U eukaryot působí malé nukleolární RNA jako vodicí RNA. Malé nukleolární RNA obsahující C/D box se účastní methylace rRNA. C-box, což je sekvence RUGAUGA (R je purin ), je umístěn blízko 5' konce RNA a D-box (CUGA) je umístěn blízko 3' konce. Cílová malá nukleolární RNA obsahuje sekvenci 10-21 nukleotidů komplementárních k cílové RNA a k methylaci dochází 5 nukleotidů proti směru transkripce od D-boxu. Následující malé RNA interagují s fibrillarinem: U3, U8, U13, U14, U60, x, y, snR3, snR4, snR8, snR9, snR10, snR11, snR30, snR189 a snR190. Zdá se, že ze všech četných metylací, ke kterým dochází během zpracování rRNA, není žádná odpovědná za nějakou specializovanou funkci. Eukaryotický fibrillarinový komplex s Nop56, Nop58, 15,5K a malými nukleolárními RNA má hmotnost přibližně 400 kDa. Fibrillarin může být součástí jeho složení ve formě tetrameru , který mění svou konformaci za účelem methylace různých částí rRNA. Nop56/58 hraje důležitou roli v umístění katalytické podjednotky na cílové RNA, přičemž také interaguje s fibrillarinem. Malé nukleolární RNA fungují jako průvodci a definují místo přímé úpravy [2] .
Bylo ukázáno, že fibrillarin se může podílet na methylaci histonu H2A na glutaminovém zbytku Gln105 u kvasinek a Gln104 u lidí. K této modifikaci dochází pouze v jadérku, kde je vysoká koncentrace fibrillarinu. Jde o první epigenetickou modifikaci histonů, charakteristickou pouze pro jadérko. Tato modifikace zabraňuje navázání komplexu remodelace chromatinu FACT a je charakteristická pro lokus 35S rDNA, a proto má epigenetický účinek na promotory RNA polymerázy I [2] .
Úloha fibrillarinem zprostředkované methylace byla zkoumána v mnohobuněčných organismech ( myších ) knockdownem odpovídajícího genu. Fibrlarin divokého typu byl nahrazen formou postrádající methyltransferázu a N-terminální domény, a sestávající tedy pouze z jedné domény GAR. Embrya homozygotní pro tuto formu se nevyvinula kvůli četné apoptóze , avšak heterozygoti neměli žádné abnormality. Kromě toho se ukázalo, že fibrillarin je nezbytný pro normální vývoj zebřičky a u rostlin vedlo snížení exprese fibrillarinu interferencí RNA k rozvoji trpasličího fenotypu [2] .
Kromě výše uvedených proteinů Nop56, Nop58 a 15.5K, které se spolu s fibrillarinem podílejí na zpracování rRNA, fibrillarin interaguje s mnoha dalšími buněčnými proteiny. Proteiny p32 a Nop52 tedy nereagují s fibrillarinem současně, ale pravděpodobně na stejných místech. p32 se účastní regulace sestřihu a Nop52 se podílí na pozdních fázích tvorby 60S ribozomálních podjednotek. Protože oba proteiny nemohou interagovat s fibrillarinem současně, je pravděpodobné, že interakce každého z nich s fibrillarinem je v určité fázi biogeneze ribozomů nezbytná . Fibrillarin může interagovat s RNA helikázou DDX5 [5] . V Cajalových tělech může fibrillarin interagovat s proteinem Survival of Motor Neuron protein (SMN) . V rostlinách je fibrillarin 2 součástí komplexu mediátoru transkripce zprostředkovaného RNA polymerázou II a může interagovat s hlavními transkripčními faktory RNA polymerázy II , jako je TFIIB [2] .
Některé viry , které mají ve svých životních cyklech jadernou fázi ( umbraviry , virus chřipky A , HIV a další), v průběhu své replikace a transkripce interagují s proteiny lokalizovanými v Cajalových tělech a jadérkách. Mezi těmito proteiny je fibrillarin, který se pohybuje mezi jadérky a Cajalovými tělísky. Například fibrillarin interaguje s proteinem ORF3 kódovaným virem ze skupiny umbravirů, které infikují rostliny. Fibrillarin interaguje přímo se svou doménou bohatou na arginin s doménou bohatou na lysin ORF3, což umožňuje virovému proteinu pohybovat se mezi jadérkem a Cajalovým tělem. Při virové infekci se navíc fibrillarin přenáší do cytoplazmy, kde se podílí na tvorbě virových částic [2] .
Některé zvířecí viry také interagují s fibrillarinem . Například multifunkční protein NS1 viru chřipky A podtypu H3N2 inhibuje zpracování mRNA hostitelské buňky a zabraňuje rozvoji antivirové odpovědi. NS1 se váže na fibrillarin a nukleolin prostřednictvím svého C-terminálního jaderného/nukleolárního lokalizačního signálu . Předpokládá se, že HIV Tat protein interaguje s fibrillarinem v komplexu s U3 malou nukleolární RNA a tím narušuje proces zrání pre-rRNA v jadérkách. To zase narušuje vitální aktivitu postižených buněk a může vést k apoptóze. U jiných virů, jako je arterivirus způsobující příušnice [ , interagují nukleokapsidové proteiny s fibrillarinem během životního cyklu [2] . Fibrillarin zřejmě hraje klíčovou roli v životním cyklu henipaviru vysoce patogenního viru přenášeného netopýry . U buněk bez fibrillarinu byly pozorovány významné poruchy syntézy RNA a proteinů tohoto viru [6] .
Stejně jako ostatní jaderné proteiny se fibrillarin podílí na regulaci procesů buněčného dělení a růstu, a proto poruchy jeho exprese často vedou ke vzniku rakoviny. Fibrillarin je onkogen . Nadměrná exprese fibrillarinu byla pozorována u lidské intraepiteliální neoplazie prostaty u myší, která se může vyvinout v rakovinu prostaty . V případě lidského adenokarcinomu množství fibrillarinu souvisí s množstvím proteinu Myc , dobře prostudovaného onkogenu, který může interagovat s fibrillarinem. V buňkách leukémie a lymfomu různých typů byl zjištěn dvojnásobný nadbytek exprese fibrillarinu. Bylo ukázáno, že p53 snižuje expresi fibrillarinu interakcí se sekvencí intronu 1 v genu fibrillarinu. V buňkách rakoviny prsu vede snížení p53 ke zvýšené úrovni exprese fibrillarinu, a to zase zvyšuje množství mismethylované rRNA. To narušuje ribozom a zvyšuje expresi onkogenů prostřednictvím IRES [2] .
Autoprotilátky proti fibrillarinu se nacházejí přibližně u 8 % pacientů trpících systémovou sklerodermií [1] [7] [8] .