RUNX1 - RUNX1
Runt-related Transcription Factor 1 ( RUNX1 ), auch bekannt als akutes myeloisches Leukämie-1-Protein (AML1) oder Core-Binding-Faktor-Untereinheit alpha-2 (CBFA2), ist ein Protein , das beim Menschen vom RUNX1- Gen kodiert wird .
RUNX1 ist ein Transkriptionsfaktor , der die Differenzierung von hämatopoetischen Stammzellen zu reifen Blutzellen reguliert. Darüber hinaus spielt es eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der schmerzübertragenden Nervenzellen. Es gehört zur Familie der Runt-related Transkriptionsfaktoren (RUNX) von Genen, die auch als Core Binding Factor-α (CBFα) bezeichnet werden. RUNX-Proteine bilden mit CBFβ einen heterodimeren Komplex , der dem Komplex eine erhöhte DNA- Bindung und Stabilität verleiht .
Chromosomale Translokationen, an denen das RUNX1- Gen beteiligt ist, werden mit mehreren Arten von Leukämie, einschließlich M2 AML, in Verbindung gebracht . Mutationen in RUNX1 werden mit Brustkrebs in Verbindung gebracht .
Gen und Protein
Beim Menschen ist das Gen RUNX1 260 Kilobasen (kb) lang und befindet sich auf Chromosom 21 (21q22.12). Das Gen kann von 2 alternativen Promotoren transkribiert werden , Promotor 1 (distal) oder Promotor 2 (proximal). Als Ergebnis können verschiedene Isoformen von RUNX1 synthetisiert werden, erleichtert durch alternatives Spleißen . Das RUNX1-Protein voller Länge wird von 12 Exons kodiert . Unter den Exons befinden sich zwei definierte Domänen, nämlich die Runt-Homologie-Domäne (RHD) oder die Runt-Domäne (Exons 2, 3 und 4) und die Transaktivierungsdomäne (TAD) (Exon 6). Diese Domänen sind für RUNX1 notwendig, um DNA-Bindung bzw. Protein-Protein-Interaktionen zu vermitteln. Die Transkription von RUNX1 wird durch 2 Enhancer reguliert (regulatorisches Element 1 und regulatorisches Element 2), und diese gewebespezifischen Enhancer ermöglichen die Bindung von lymphoiden oder erythroiden regulatorischen Proteinen, daher ist die Genaktivität von RUNX1 im hämatopoetischen System hoch aktiv .
Das Protein RUNX1 besteht aus 453 Aminosäuren. Als Transkriptionsfaktor (TF) wird seine DNA-Bindungsfähigkeit von der Runt-Domäne (Reste 50 – 177) kodiert, die zur p53- Familie homolog ist . Die Runt-Domäne von RUNX1 bindet an die Kernkonsensussequenz TGTGGNNN (wobei NNN entweder TTT oder TCA darstellen kann). Die DNA-Erkennung wird durch Schleifen des 12-strängigen β-Barrels und des C-Terminus- „Schwanzes“ (Reste 170 – 177) erreicht, die sich um das Zuckerphosphat-Rückgrat klammern und in die großen und kleinen Furchen der DNA passen. Die Spezifität wird durch direkte oder wasservermittelte Kontakte mit den Basen erreicht. RUNX1 kann DNA als Monomer binden , aber seine DNA-Bindungsaffinität wird um das Zehnfache erhöht, wenn es mit dem Core-Bindungsfaktor β (CBFβ) auch über die Runt-Domäne heterodimerisiert. Tatsächlich wird die RUNX-Familie oft als α-Untereinheiten bezeichnet, zusammen mit der Bindung einer gemeinsamen β-Untereinheit CBFβ kann sich RUNX als heterodimere Transkriptionsfaktoren verhalten, die zusammenfassend als Core-Bindungsfaktoren (CBFs) bezeichnet werden.
Als Konsensus-Bindungsstelle für CBF wurde eine 7 bp-Sequenz PyGPyGGTPy identifiziert. Py bezeichnet Pyrimidin, das entweder Cytosin oder Thymin sein kann .
Entdeckung und Charakterisierung von RUNX1
Nusslein-Volhard und Wieschaus entdeckten den Transkriptionsfaktor RUNX in einem Screening, das durchgeführt wurde, um Mutationen zu identifizieren, die die Segmentanzahl und Polarität bei Drosophila beeinflussen. Die Mutation, die zu Präsegmentierungsmusterdefekten und runted Embryonen führte, wurde Runt genannt . Nach dieser Entdeckung wurde das Drosophila-Segmentierungsgen runt von Gergen et al. Obwohl gezeigt wurde, dass das von runt kodierte Protein eine nukleäre Translokation aufweist, wurde noch nicht nachgewiesen, dass dieses Protein ein Transkriptionsfaktor ist. Anschließend, im Jahr 1991, haben Ohki et al. das menschliche RUNX1- Gen kloniert ; Es wurde festgestellt, dass RUNX1 in den Leukämiezell-DNAs von t(8;21)(q22;q22)-AML-Patienten neu angeordnet ist. Die Funktion des menschlichen RUNX1 wurde jedoch nicht nachgewiesen. Bald nach der Entdeckung des Drosophila-Runt-Proteins und des menschlichen RUNX1-Proteins wurde die Funktion von RUNX1 entdeckt. Runx1 wurde als sequenzspezifisches DNA-bindendes Protein gereinigt, das die Krankheitsspezifität des Moloney-Maus-Leukämievirus reguliert. Darüber hinaus haben Ito et al. gereinigtes Runx2, das Homolog von Runx1. Gereinigte Transkriptionsfaktoren bestanden aus zwei Untereinheiten, einer DNA-bindenden CBFα-Kette (RUNX1 oder RUNX2) und einer nicht-DNA-bindenden Untereinheit namens Core-Bindungsfaktor β (CBFβ); die Bindungsaffinität von RUNX1 und RUNX2 wurde durch Assoziation mit CBFβ signifikant erhöht.
Maus-Knockout
Mäuseembryonen mit homozygoten Mutationen auf RUNX1 starben nach etwa 12,5 Tagen. Die Embryonen zeigten einen Mangel an fetaler Leberhämatopoese.
Ähnliche Experimente einer anderen Forschungsgruppe zeigten, dass die Knockout-Embryonen zwischen dem Embryonaltag 11,5 und 12,5 aufgrund von Blutungen im Zentralnervensystem (ZNS) sterben.
Teilnahme an der Hämatopoese
RUNX1 spielt eine entscheidende Rolle bei der adulten (definitiven) Hämatopoese während der Embryonalentwicklung. Es wird an allen hämatopoetischen Stellen exprimiert, die zur Bildung von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen ( HSPCs ) beitragen , einschließlich Dottersack, Allantois , Plazenta, para-aortale Splanchnopleura (P-Sp; (viszerale mesodermale Schicht), Aorta-Gonaden - Mesonephros (AGM) und die Nabel- und Vitellinarterien . HSPCs werden über das hämogene Endothel erzeugt , eine spezielle Untergruppe von Endothelzellen, die in Blutgefäßen verstreut sind und sich zu hämatopoetischen Zellen differenzieren können. Die Entstehung von HSPCs wird häufig in Maus- und Zebrafisch-Tiermodellen untersucht , in denen HSPCs als „intraaortische" Cluster auftreten, die an der ventralen Wand der dorsalen Aorta haften. RUNX1 oder CBF ist an diesem Prozess beteiligt, indem es den Übergang einer Endothelzelle zu einer hämatopoetischen Zelle vermittelt. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass RUNX1 kann auch während der primitiven Hämatopoese von Bedeutung sein, da primitive Erythrozyten bei RUNX1-Knockout-Mäusen eine fehlerhafte Morphologie und die Größe von . aufwiesen Die Blastenzellpopulation war erheblich reduziert, abgesehen von der Abwesenheit von HSPCs, die zu embryonaler Letalität am Embryonaltag (E) 11,5 – 12,5 führen würde.
Auf molekularer Ebene wird die Expression des Gens RUNX1 durch das intronische cis-regulatorische Element von RUNX1 (+23 RUNX1-Enhancer) hochreguliert. Dieser +23 RUNX1-Enhancer enthält konservierte Motive, die die Bindung verschiedener hämatopoesebezogener Regulatoren wie Gata2 , ETS-Faktoren (Fli-1, Elf-1, PU.1) und des SCL/Lmo2/Ldb1-Komplexes fördern, sowie RUNX1 selbst wirkt in einer selbstregulierenden Schleife. Wie bereits erwähnt, besteht die Hauptaufgabe von RUNX1 darin, das Schicksal blutbildender Zellen zu modulieren. Dies kann durch Bindung an den Thrombopoietin (TPO)-Rezeptor/c-Mpl-Promotor erreicht werden, gefolgt von der Rekrutierung von Transkriptionsaktivatoren oder -repressoren, um den Übergang des hämogenen Endothels zu HSCs oder die Differenzierung in Linien niedriger hämatopoetischer Hierarchien zu fördern. RUNX1 kann auch sein eigenes Niveau modulieren, indem es die Expression von Smad6 hochreguliert , um sich selbst für die Proteolyse zu zielen .
Mutationen und akute myeloische Leukämie
Ein breites Spektrum heterozygoter Keimbahnmutationen in RUNX1 wurde mit der familiären Thrombozytenfunktionsstörung in Verbindung gebracht, einer leichten Blutungsstörung, die mit einer hohen Rate an myeloischer Leukämie einhergeht. Mindestens 39 Formen der somatischen RUNX1-Mutation sind an verschiedenen myeloischen Malignomen beteiligt. Beispiele reichen von RUNX1-Punktmutationen, die durch niedrig dosierte Bestrahlung erworben wurden und zu myelodysplastischen Neoplasien oder therapiebedingten myeloischen Neoplasien führen, bis hin zur chromosomalen Translokation des RUNX1-Gens mit dem ETO / MTG8 / RUNX1T1-Gen auf Chromosom 8q22, t(8; 21), Generierung eines Fusionsproteins AML-ETO, kategorisiert als akute myeloische Leukämie (AML) M2.
In t(8; 21) treten häufig Breakpoints an Intron 5 – 6 von RUNX1 und Intron 1b – 2 von ETO auf, wodurch chimäre Transkripte erzeugt werden, die die Runt-Domäne von RUNX1 und alle Nervy Homology Regions (NHR) 1-4 von ETO . erben . Als Folge behält AML-ETO die Fähigkeit , bei RUNX1 Zielgene zu binden , während als Transkriptions Repressor über die Einstellung von wirkenden Corepressoren und Histon - Deacetylasen , die eine intrinsische Funktion von ETO ist. Das onkogene Potenzial von AML-ETO wird ausgeübt, weil es die Differenzierung blockiert und die Selbsterneuerung in Blastenzellen fördert, was zu einer massiven Akkumulation von Blasten (>20 %) im Knochenmark führt. Dies wird weiter durch das Vorhandensein von histologisch gekennzeichnet Auer - Stäbchen und epigenetically durch Lysin Acetylierung an Resten 24 und 43. Weitere Maßnahmen von AML-ETO , die Leukämogenese umfassen Herunterregulierung der DNA - Reparaturenzym 8-Oxoguanin - DNA - Glycosylase (induzieren könnte OGG1 ) und die Erhöhung der das Niveau der intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies , wodurch Zellen, die AML-ETO exprimieren, anfälliger für zusätzliche genetische Mutationen sind.
Teilnahme an der Entwicklung der Haarfollikel
Es wurde zuerst entdeckt, dass Runx1 in der Mausembryonalhaut exprimiert wird. Es wird in dem exprimierten epithelialen Kompartiment zur Steuerung Haarfollikels Aktivierung von Telogen zu Anagenphase durch aktivierende Wnt singaling und LEF1 Ebene Zugleich ist es in den ausgedrückt Dermis , wo sie die gleichen Ziele unterdrückt für embryogene Entwicklung von Haarschaft und Follikeln zu ermöglichen. Im menschlichen Haarfollikel sind die Expressionsmuster ähnlich wie bei der Maus - was darauf hindeutet, dass sie eine ähnliche Rolle spielt. Neben der Entwicklung von Haarfollikeln ist Runx1 auch an der Entwicklung von Haut- und Epithelkrebs beteiligt. Daher gibt es im Verhalten von Runx1 Ähnlichkeiten zwischen den Geweben.
Interaktionen
RUNX1 interagiert nachweislich mit:
Siehe auch
Verweise
Weiterlesen
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Externe Links
- RUNX1+protein,+human in der US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Übersicht aller verfügbaren Strukturinformationen in der PDB für UniProt : Q01196 (Human Runt-related Transcription Factor 1) in der PDBe-KB .
- Übersicht aller in der PDB für UniProt verfügbaren Strukturinformationen : Q03347 (Mouse Runt-related Transcription Factor 1) in der PDBe-KB .