HMGB1

HMGB1 (z anglického High-mobility group box 1), známý také jako amphoterin, je protein kódovaný genem HMGB1.[1][2]

U člověka se HMGB1 nachází na chromozomu 13q12.

Funkce

Stejně jako histony patří i HMGB1 mezi neméně důležité chromatinové proteiny. V jádře tento protein interaguje s nukleozomy, transkripčními faktory a histony. [3] HMGB1 má vliv na organizaci DNA a reguluje transkripci.[4] Po navázání HMGB1 dochází k ohybu DNA, což umožní vazbu dalších důležitých proteinů. Interakce HMGB1 s transkripčními faktory podporuje transkripci mnoha genů. Kooperací s nukleozomy dochází k rozbalení DNA a remodelaci chromatinu. Kontakt s "core" histony mění strukturu nukleozomů.

Přítomnost HMGB1 v jádře závisí a postranslačních modifikacích. Hyperacetylace na reziduích lysinů způsobuje translokaci proteinu do cytosolu. Na druhou stranu neacetylovaný protein zůstává v jádře. [4]

Role při zánětu

HMGB1 sekretují buňky imunitního systému: makrofágové, monocyty a dendritické buňky a poškozené další buněčné typy nekonvenční sekreční dráhou.[4] Aktivovaní makrofágové a monocyty sekretují HMGB1 jako mediátor prozánětlivých cytokinů.[5] HMGB1 neutralizuje protilátky a poskytuje tak ochranu proti tkáňovému poškození a poranění způsobeném artritidou, kolitidou, ischemií, sepsí, endotoxemií a systémovým lupem. Vazba HMGB1 na TLR4 (z anglického Toll like receptor 4) vyvolá aktivaci makrofágů a produkci cytokinů. [6][7]

Amphoterin lze uplatnit jako adjuvans DNA vakcín.[8]

Interakce

HMGB1 interaguje s p53.[9][10]

Amphoterin patří mezi intracelulární proteiny schopné translokace do jádra, kde váže DNA a reguluje expresi genů. Může dojít k jeho vyloučení ven z buňky a ve své extracelulární formě váže prozánětlivý receptor RAGE (z anglického Receptor for advanced glycan end product). Vyplavení proteinu z buněk je důležité pro dva odlišné procesy: nekrózu (dochází k permeabilizaci membrány a intracelulární konstituenti difundují ven z buňky) a určitou formu aktivní sekrece indukované signalizací přes transkripční faktor NFkappaB.

HMGB1 interaguje s ligandy TLR a cytokiny a aktivuje buňky díky spolupráci s mnoha povrchovými receptory (především TLR2, TLR4, a RAGE).[11]

Interakce s TLR4

Mezi receptory amphoterinu patří toll-like receptory (TLR). Interakce HMGB1 a TLR4 vede k upregulaci NF-kappa B. Upregulace tohoto transkripčního faktoru má za následek zvýšení produkce cytokinů a jejich výlev z makrofágů. V neutrofilech stimuluje na TLR závislou aktivaci NADPH oxidázy a tedy produkci ROS (reactive oxygen species).[4][12] Komplex lipopolysacharidu a HMGB1 aktivuje TLR4 a spouští vazbu adaptorových proteinů (MyD88), což aktivuje signální kaskády. V neposlední řadě aktivuje MAPkinázovou kaskádu a NF-kappa B a skrze tyto kaskády produkci cytokinů a dalších prozánětlivých molekul.[13][14]

Klinický význam

Amphoterin je nejspíše klíčový pro léčbu rakoviny.[15]

Reference

Literatura

  • Thomas JO, Travers AA. HMG1 and 2, and related 'architectural' DNA-binding proteins.. Trends Biochem. Sci.. 2001, s. 167–74. DOI 10.1016/S0968-0004(01)01801-1. PMID 11246022. 
  • Andersson U, Erlandsson-Harris H, Yang H, Tracey KJ. HMGB1 as a DNA-binding cytokine.. J. Leukoc. Biol.. 2003, s. 1084–91. PMID 12488489. 
  • Erlandsson Harris H, Andersson U. Mini-review: The nuclear protein HMGB1 as a proinflammatory mediator.. Eur. J. Immunol.. 2004, s. 1503–12. DOI 10.1002/eji.200424916. PMID 15162419. 
  • Jiang W, Pisetsky DS. Mechanisms of Disease: the role of high-mobility group protein 1 in the pathogenesis of inflammatory arthritis.. Nature clinical practice. Rheumatology. 2007, s. 52–8. DOI 10.1038/ncprheum0379. PMID 17203009. 
  • Ellerman JE, Brown CK, de Vera M, et al.. Masquerader: high mobility group box-1 and cancer.. Clin. Cancer Res.. 2007, s. 2836–48. DOI 10.1158/1078-0432.CCR-06-1953. PMID 17504981. 
  • Fossati S, Chiarugi A. Relevance of high-mobility group protein box 1 to neurodegeneration.. Int. Rev. Neurobiol.. 2007, s. 137–48. DOI 10.1016/S0074-7742(07)82007-1. PMID 17678959. 
  • Parkkinen J, Rauvala H. Interactions of plasminogen and tissue plasminogen activator (t-PA) with amphoterin. Enhancement of t-PA-catalyzed plasminogen activation by amphoterin.. J. Biol. Chem.. 1991, s. 16730–5. PMID 1909331. 
  • Wen L, Huang JK, Johnson BH, Reeck GR. A human placental cDNA clone that encodes nonhistone chromosomal protein HMG-1.. Nucleic Acids Res.. 1989, s. 1197–214. DOI 10.1093/nar/17.3.1197. PMID 2922262. 
  • Bernués J, Espel E, Querol E. Identification of the core-histone-binding domains of HMG1 and HMG2.. Biochim. Biophys. Acta. 1986, s. 242–51. PMID 3697355. 
  • Ge H, Roeder RG. The high mobility group protein HMG1 can reversibly inhibit class II gene transcription by interaction with the TATA-binding protein.. J. Biol. Chem.. 1994, s. 17136–40. PMID 8006019. 
  • Parkkinen J, Raulo E, Merenmies J, et al.. Amphoterin, the 30-kDa protein in a family of HMG1-type polypeptides. Enhanced expression in transformed cells, leading edge localization, and interactions with plasminogen activation.. J. Biol. Chem.. 1993, s. 19726–38. PMID 8366113. 
  • Zappavigna V, Falciola L, Helmer-Citterich M, et al.. HMG1 interacts with HOX proteins and enhances their DNA binding and transcriptional activation.. EMBO J.. 1996, s. 4981–91. PMID 8890171. 
  • Xiang YY, Wang DY, Tanaka M, et al.. Expression of high-mobility group-1 mRNA in human gastrointestinal adenocarcinoma and corresponding non-cancerous mucosa.. Int. J. Cancer. 1997, s. 1–6. DOI 10.1002/(SICI)1097-0215(19970220)74:1<1::AID-IJC1>3.0.CO;2-6. PMID 9036861. 
  • Rasmussen RK, Ji H, Eddes JS, et al.. Two-dimensional electrophoretic analysis of human breast carcinoma proteins: mapping of proteins that bind to the SH3 domain of mixed lineage kinase MLK2.. Electrophoresis. 1997, s. 588–98. DOI 10.1002/elps.1150180342. PMID 9150946. 
  • Jayaraman L, Moorthy NC, Murthy KG, et al.. High mobility group protein-1 (HMG-1) is a unique activator of p53.. Genes Dev.. 1998, s. 462–72. DOI 10.1101/gad.12.4.462. PMID 9472015. 
  • Milev P, Chiba A, Häring M, et al.. High affinity binding and overlapping localization of neurocan and phosphacan/protein-tyrosine phosphatase-zeta/beta with tenascin-R, amphoterin, and the heparin-binding growth-associated molecule.. J. Biol. Chem.. 1998, s. 6998–7005. DOI 10.1074/jbc.273.12.6998. PMID 9507007. 
  • Nagaki S, Yamamoto M, Yumoto Y, et al.. Non-histone chromosomal proteins HMG1 and 2 enhance ligation reaction of DNA double-strand breaks.. Biochem. Biophys. Res. Commun.. 1998, s. 137–41. DOI 10.1006/bbrc.1998.8589. PMID 9600082. 
  • Claudio JO, Liew CC, Dempsey AA, et al.. Identification of sequence-tagged transcripts differentially expressed within the human hematopoietic hierarchy.. Genomics. 1999, s. 44–52. DOI 10.1006/geno.1998.5308. PMID 9628821. 
  • Boonyaratanakornkit V, Melvin V, Prendergast P, et al.. High-mobility group chromatin proteins 1 and 2 functionally interact with steroid hormone receptors to enhance their DNA binding in vitro and transcriptional activity in mammalian cells.. Mol. Cell. Biol.. 1998, s. 4471–87. PMID 9671457. 
  • Jiao Y, Wang HC, Fan SJ. Growth suppression and radiosensitivity increase by HMGB1 in breast cancer. Acta Pharmacol. Sin.. 2007, s. 1957–67. DOI 10.1111/j.1745-7254.2007.00669.x. PMID 18031610.