OMIM Entry – * 126110 – ARYL HYDROCARBON RECEPTOR NUCLEAR TRANSLOCATOR; ARNT

TEXT

Cytosolový dioxinový receptor, označovaný také jako Ah receptor, se po vazbě ligandu přemisťuje do jádra. Mezi ligandy patří dioxin a polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH). Komplex pak iniciuje transkripci řady genů, které se podílejí na aktivaci prokarcinogenů PAH. Brooks et al. (1989) studovali tkáňově specifickou expresi cDNA pro lidský gen (ARNT) potřebný pro translokaci ligandem vázaného Ah receptoru do jádra.

Ah receptor se podílí na indukci cytochromu P450IA1 (CYP1A1; 108330), cytochromu P450IA2 (CYP1A2; 124060) a několika dalších enzymů, které se účastní metabolismu xenobiotik. Dva cytochromy P450 jsou důležité při aktivaci polycyklických aromatických uhlovodíků (vyskytujících se v cigaretovém kouři a smogu) a některých heterocyklických aminů (vyskytujících se ve vařeném mase) na karcinogenní meziprodukty. Cytosolová forma Ah receptoru bez ligandu je multimerní komplex sestávající z podjednotky vážící ligand (AHR; 600253) a 90kD proteinu tepelného šoku (HSP90). Vazba ligandu vede k jaderné translokaci pouze ligand-vázající podjednotky, kde aktivuje transkripci genu CYP1A1 prostřednictvím interakce se specifickými sekvencemi DNA označovanými jako xenobiotic responsive elements (XRE). Hoffman et al. (1991) izolovali část genomické sekvence ARNT hledáním lidských genů, které doplňují myší hepatomové buňky defektní v jaderné translokaci Ah receptoru. Pomocí částečného genomického fragmentu izolovali cDNA ARNT. Předpokládaný protein o 789 aminokyselinách obsahuje motiv základní šroubovice-smyčky-helixu (bHLH), 2 oblasti, které jsou podobné proteinům cirkadiánního rytmu (Per) a jednomyslnosti (Sim) drozofily, a oblast bohatou na cystein. ARNT je nutný pro funkci Ah receptoru. Podle analýzy Northern blot je ARNT exprimován v játrech jako mRNA o nízké abundanci 2,6 a 4,2 kb. Autoři izolovali další cDNA ARNT, které chybí 45nukleotidový segment, což naznačuje, že transkripty ARNT jsou alternativně sestřihané.

Reisz-Porszasz et al. (1994) klonovali cDNA kódující myší homolog ARNT. Předpokládaný protein o 791 aminokyselinách je z 94 % identický s lidským ARNT. Autoři uvedli, že oblast vykazující homologii s proteiny Per a Sim u Drosophily se nazývá PAS doména a obsahuje 2 kopie přibližně 50-aminokyselinové přímé repetice. PAS domény proteinů Per a Sim zprostředkovávají heterodimerizaci mezi těmito dvěma proteiny.

Pomocí testu elektroforetického pohybového posunu a protilátek proti ARNT Reyes et al. (1992) prokázali, že ARNT je strukturní součástí formy Ah receptoru vázající XRE. Zjistili, že 176-kD jaderná forma Ah receptoru je heterodimer sestávající z podjednotky vážící ligand (AHR) a 87-kD ARNT. Autoři předpokládají, že motiv bHLH ARNT je zodpovědný za jeho interakci jak s XRE, tak s podjednotkou vázající ligand.

Hypoxií indukovatelný faktor-1 (HIF1) je transkripční faktor vyskytující se v savčích buňkách kultivovaných při sníženém napětí kyslíku, který hraje zásadní roli v buněčných a systémových homeostatických reakcích na hypoxii. HIF1 je heterodimer složený ze 120-kD podjednotky HIF1-alfa (603348) komplexované s 91- až 94-kD podjednotkou HIF1-beta. Wang et al. (1995) zjistili, že HIF1-beta je identický s ARNT. Hogenesch et al. (1997) zjistili, že AHR, HIF1-alfa a MOP2 (603349) mají různé expresní profily, ale všechny mají ARNT jako společného dimerního partnera.

Reisz-Porszasz et al. (1994) uvedli, že myší Arnt nemůže tvořit homodimery, ale může účinně heterodimerizovat s myším Ahr in vitro. Studie delečních mutantů Arnt ukázaly, že pro maximální heterodimerizaci jsou nutné jak bHLH, tak PAS domény. Protein Arnt obsahující pouze domény bHLH a PAS má pouze mírně sníženou schopnost doplňovat mutantní buňky s deficitem Arnt.

Heterodimer AHR a ARNT, což jsou transkripční faktory rodiny basic helix-loop-helix/PAS, zprostředkovává většinu toxických účinků dioxinů. Ohtake et al. (2003) prokázali, že heterodimer AHR/ARNT aktivovaný agonisty se přímo spojuje s estrogenovými receptory ER-alfa (133430) a ER-beta (601663). Ukázali, že tato asociace vede k náboru nevázaného estrogenového receptoru a koaktivátoru p300 (602700) na promotory genů reagujících na estrogeny, což vede k aktivaci transkripce a estrogenním účinkům. Bylo zjištěno, že funkce ligandovaného estrogenového receptoru je oslabena. Estrogenní účinky agonistů AHR byly zjištěny v dělohách myší s ovariektomií divokého typu, ale chyběly u myší s ovariektomií Ahr -/- nebo Er-alfa -/-. Ohtake et al. (2003) dospěli k závěru, že jejich zjištění naznačují nový mechanismus, kterým je estrogenová signalizace zprostředkovaná estrogenovými receptory modulována funkcí podobnou koregulaci aktivovaných AHR/ARNT, což vede k nepříznivému estrogenovému působení environmentálních kontaminantů dioxinového typu.

S cílem získat vhled do mechanismu signalizace CD30 (153243) u anaplastického velkobuněčného lymfomu a Hodgkinova lymfomu použili Wright a Duckett (2009) strategii afinitní purifikace, která vedla k identifikaci ARNT jako proteinu interagujícího s CD30, který moduluje aktivitu podjednotky RelB (604758) transkripčního faktoru nuclear factor kappa-B (NFKB; viz 164011). Buňky anaplastického velkobuněčného lymfomu, které měly nedostatek ARNT, vykazovaly defekty v náboru RelB do promotorů reagujících na NFKB, zatímco nábor RelA (164014) do stejných míst byl zesílen, což mělo za následek zvýšenou expresi těchto genů reagujících na NF-kappa-B-. Wright a Duckett (2009) dospěli k závěru, že ARNT funguje společně s RelB v mechanismu negativní zpětné vazby vyvolané CD30.

Krystalová struktura

Wu et al. (2015) popsali krystalovou strukturu pro každý z heterodimerů myší Hif2-alfa (603349)-Arnt a Hif1-alfa (603348)-Arnt ve stavech, které zahrnují navázané malé molekuly a jejich prvek hypoxické odpovědi. Hif2-alfa-Arnt a Hif1-alfa-Arnt sdílejí vysoce integrovanou kvartérní architekturu, v níž Arnt spirálovitě obtéká každou podjednotku Hif-alfa. Je pozorováno pět různých kapes, které umožňují vazbu malých molekul, včetně míst zapouzdřených v PAS doméně a mezifázové dutiny vytvořené heterodimerizací podjednotek. Hlava čtoucí DNA rotuje, prodlužuje se a spolupracuje s distální PAS doménou při vazbě prvků hypoxické odpovědi. Mutace HIF-alfa spojené s lidskými nádory mapují citlivá místa, která určují vazbu na DNA a stabilitu PAS domén a kapes.

Scheel a Schrenk (2000) určili, že gen ARNT obsahuje 22 exonů, jejichž velikost se pohybuje od 25 do 214 bp, a rozkládá se na 65 kb. Splice junctions se řídí konsensem GT/AG s výjimkou intronu 11, který začíná GC na svém 5-primárním konci.

Studiem somatických buněčných hybridů Brooks et al. (1989) lokalizovali gen ARNT na 1pter-q12 a myší homolog zmapovali na chromozom 3. Na základě těchto dat Brooks a kol. Johnson et al. (1993) lokalizovali gen ARNT na 1q21 studiem DNA z myších/lidských hybridních klonů, které si zachovaly translokace zahrnující lidský chromozom 1, segregační analýzou v 9 informativních rodinách CEPH a hybridizací in situ. Mapovali myší homolog na chromozomu 3 pomocí panelu 16 křeččích/myších somatických buněčných hybridů a regionálně jej mapovali na chromozomu 3 pomocí vazebné analýzy v mezidruhovém zpětném křížení.

Gen TEL/ETV6 (600618) se nachází na 12p13 a kóduje člena rodiny transkripčních faktorů ETS. TEL se často podílí na chromozomálních translokacích u lidských malignit, což obvykle vede k expresi fúzních proteinů mezi amino-terminální částí TEL a buď nepříbuznými transkripčními faktory, nebo protein tyrozinkinázami. Salomon-Nguyen et al. (2000) charakterizovali translokaci t(1;12)(q21;p13) pozorovanou v případě akutní myeloblastické leukemie (AML-M2). Na úrovni proteinů byla exprimována nepřemístěná kopie TEL a v důsledku translokace t(1;12) fúzní protein mezi TEL a v podstatě celým genem ARNT. Zapojení genu ARNT do lidské leukemogeneze nebylo dříve popsáno.

Studiem etiologie nesyndromických rozštěpů dutiny ústní (OFC1; 119530) Kayano et al. (2004) hodnotili, zda v japonské populaci existuje nějaká souvislost těchto rozštěpů se SNP v genech AHR, CYP1A1 nebo ARNT pomocí testu nerovnováhy přenosu (TDT) a studie případů a kontrol. Produkty všech těchto 3 genů se podílejí na metabolismu 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxinu (TCDD), který je podezřelý, protože při jeho podávání během organogeneze u myší dochází u plodů k vysokému výskytu rozštěpů patra. Kayano et al. (2004) nezjistili žádné důkazy o zapojení AHR nebo CYP1A1 do rozštěpů; specifické SNP v ARNT však byly ve studované japonské populaci spojeny s nesyndromickými rozštěpy. Při zohlednění haplotypu sestávajícího z 567G/C a IVS12-19T/G v ARNT byl pozorován přednostní přenos haplotypu CT (p = 0,0012). Ve studii případů a kontrol byla pozorována významná asociace IVS12-19T/G (p = 0,021).