Сурвивин ( англ. Survivin ), также бакуловирусный ингибитор мотива апоптозных повторов 5 ( англ. baculoviral inhibitor of apoptosis repeat-containing 5 ), сокращённо BIRC5 — белок , кодируемый у человека геном BIRC5 .

Сурвивин относится к . Он ингибирует активацию каспазы , таким образом приводя к отрицательной регуляции апоптоза . Это было продемонстрировано с помощью нарушения сигнальных путей сурвивина, что привело к увеличению апоптоза и сокращению роста опухолей. Сурвивин высоко экспрессируется в большинстве опухолей и фетальных тканях, однако полностью отсутствует в терминально дифференцированных клетках . Ввиду этого сурвивин может иметь потенциал в противораковой терапии.

Экспрессия сурвивина регулируется клеточным циклом и происходит только в фазе G ₂ -M. Известно, что сурвивин локализуется в веретене деления благодаря взаимодействию с тубулином во время митоза и может играть определенную роль в регуляции митоза. Молекулярные механизмы регуляции сурвивина изучены недостаточно, однако предполагается, что его регуляция связана с белком p53 . Кроме того, сурвивин — целевой ген в сигнальном пути Wnt , и положительно регулируется бета-катенином .

Семейство ингибиторов апоптоза

Сурвивин относится к семейству ингибиторов апоптоза ( англ. inhibitors of apoptosis protein, IAP ). Сурвивин функционально консервативен, его гомологи найдены как у позвоночных , так и у беспозвоночных . Первые члены семейства ингибиторов апоптоза были идентифицированы у бакуловирусов ( Cp-IAP и Op-IAP ), которые связываются с каспазами и ингибируют их в качестве эффективного механизма инфекции и репликации в организме хозяина . Позднее, были обнаружены ещё пять белков-ингибиторов апоптоза: , , , NAIP и сурвивин. Сурвивин, как и другие белки, был обнаружен благодаря его структурной гомологии с ингибиторами апоптоза в . Человеческие белки XIAP, BIRC2, BIRC3 и NAIP связываются с каспазой 3 и , которые являются эффекторными каспазами в сигнальном пути апоптоза . Однако, их функционирование на молекулярном уровне пока что изучено недостаточно.

Общая характеристика, присутствующая у всех ингибиторов апоптоза — бакуловирусный IAP повтор ( англ. BIR ) — ~70-аминокислотный мотив , присутствующий в количестве от одной до трёх копий. Исследование показало, что удаление BIR2 из XIAP привело к утрате способности этого белка ингибировать каспазы. Предполагается, что именно эти мотивы отвечают за антиапоптозную функцию этих белков. BIR-мотив сурвивина имеет схожую последовательность с мотивом XIAP .

Изоформы

Ген сурвивина может производить четыре различных варианта транскрипции :

1. Survivin , имеющий структуру « 3 интрона , 4 экзона » у мышей и человека.
2. Survivin-2B , со вставкой альтернативного экзона 2.
3. Survivin-Delta-Ex-3 , с удалённым экзоном 3. Это удаление приводит к сдвигу рамки считывания, что, в свою очередь, приводит к генерации уникального карбоксильного окончания с новой функцией. Эта функция может включать в себя сигнал ядерной локализации . Кроме этого, также генерируется сигнал митохондриальной локализации.
4. Survivin-3B , со вставкой альтернативного экзона 3.

Структура

Все ингибиторы повтора содержат в себе хотя бы один бакуловирусный IAP повтор (BIR), который характеризуется цинк-координирующим Cys/His мотивом на N-концевом участке белка .

Сурвивин отличается от других ингибиторов апоптоза тем, что содержит только один BIR-домен . BIR-домены сурвивина у мышей и человека очень похожи структурно. Человеческий сурвивин также содержит удлинённый C-конец , содержащий 42 аминокислоты . Масса сурвивина составляет 16,5 кДа ; он является самым малым среди ингибиторов апоптоза .

Рентгеновская кристаллография показала, что две молекулы сурвивина в физиологических условиях посредством гидрофобного интерфейса образуют димер, имеющий вид галстука-бабочки . Этот интерфейс включает в себя N-концевые аминокислотные остатки 6-10 перед BIR-доменом, а также 10 аминокислотных остатков, связывающих BIR с C-концом .

Функция

Апоптоз

Апоптоз, процесс программируемой клеточной гибели, включает в себя сложные сигнальные пути и каскады молекулярных событий. Этот процесс важен для правильного развития в периоде эмбрионального роста, когда происходит деструкция и реконструкция клеточных структур. Во взрослых организмах апоптоз нужен для поддержания стабильности дифференцированных тканей благодаря поддержанию балансу между пролиферацией клеток и их смертью. Известно, что внутриклеточные протеазы — каспазы — разрушают клетки посредством протеолиза после активации сигнального пути клеточной гибели.

У млекопитающих за апоптоз ответственны два основных сигнальных пути.

Внешний (рецептор-зависимый) сигнальный путь

Инициируется внешними лигандами (такими, как фактор некроза опухоли ), соединяющимися с рецепторами фактора некроза опухоли . Примером рецептора ФНО является Fas-рецептор (CD94), который активирует инициаторные каспазы, такие как каспаза 8 , после связывания с рецептором ФНО. Активация инициаторных каспаз запускает каскад молекулярных событий, приводящих к активации эффекторных каспаз, непосредственно участвующих в апоптозе .

Внутренний (митохондриальный) сигнальный путь

Определяется неверным функционированием митохондрии , что приводит к активации сигнальных путей «самоубийства» клетки. Проницаемость митохондриальной мембраны возрастает, что приводит к высвобождению в цитоплазму определенных белков, приводящих к активации инициаторных каспаз. Один из таких белков — цитохром c . Цитохром c затем связывается с APAF1 в цитозоли и приводит к активации инициаторной каспазы 9 . Это в дальнейшем приводит к активации эффекторных каспаз, непосредственно участвующих в апоптозе .

Белки-ингибиторы апоптоза играют роль в регуляции процесса клеточной гибели, ингибируя процесс. Такие ингибиторы, как сурвивин, связываются с каспазами и ингибируют их функцию .

Механизм действия

Ингибирование Bax- и Fas-индуцированного апоптоза

Исследование показало, что сурвивин ингибирует и , и -индуцированные апоптотические сигнальные пути. Эксперимент включал в себя трансфекцию клеток Bax-кодирующим плазмидом , что привело к приблизительно семикратному увеличению апоптоза, зарегистрированному при помощи красителей DAPI .

Затем исследователи провели трансфекцию клеток Bax-кодирующим и сурвивин-кодирующим плазмидами. Клетки, которые в дополнение к Bax были трансфицированы сурвивином, показали трёхкратное сокращение апоптоза . Похожие результаты были получены при котрансфекции Fas-экспрессирующим плазмидом. Иммуноблот-исследования показали, что сурвивин сам по себе не ингибирует Bax и Fas. Предполагается, что процесс ингибирования происходит ниже по сигнальному пути .

Взаимодействие с каспазами 3 и 7

В этом же исследовании авторы изучали взаимодействие сурвивина с каспазами. Для этого использовали иммунопреципитацию сурвивина с его антителами. Была выявлена ко-иммунопреципитация сурвивина и активных форм каспаз 3 и . Неактивные проформы этих каспаз с сурвивином не взаимодействуют. Кроме того, сурвивин не взаимодействует с активной каспазой 8 . Дальнейшие исследования подтвердили, что сурвивин связывает каспазы 3 и 7 .

Кроме этого, было установлено, что сурвивин ингибирует цитохром c и каспаза 8 -индуцированную активацию каспаз .

Регуляция цитокинеза

Механизмы регуляции митоза и цитокинеза сурвивином неизвестны, однако наблюдения за его локализацией в процессе митоза указывают на его вовлечённость в цитокинез. Сурвивин присутствует в фазе G ₂ -M, но отсутствует в интерфазе . В профазе и метафазе сурвивин локализуется в основном в ядре . Во время профазы, когда конденсируется хроматин , сурвивин перемещается к центромерам . В течение прометафазы остаётся на центромерах . В метафазе сурвивин связывается с кинетохорами . В анафазе происходит перемещение сурвивина к экваториальной пластинке , где он аккумулируется в течение телофазы . В конце, сурвивин локализуется в тельце Флемминга .

Взаимодействия

Было установлено, что сурвивин взаимодействует с:

Примечания