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

TEKST

Cytosolisk dioxinreceptor, også kaldet Ah-receptor, translokaliseres til kernen ved binding af ligand. Liganderne omfatter dioxin og polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH). Komplekset starter derefter transkription af et batteri af gener, der er involveret i aktivering af PAH-procarcinogener. Brooks et al. (1989) undersøgte den vævsspecifikke ekspression af cDNA’et for et humant gen (ARNT), der er nødvendigt for translokation af den ligandbundne Ah-receptor til kernen.

Ah-receptoren er involveret i induktion af cytokrom P450IA1 (CYP1A1; 108330), cytokrom P450IA2 (CYP1A2; 124060) og flere andre enzymer, der deltager i xenobiotisk metabolisme. De 2 P450-cytokromer er vigtige i aktiveringen af polycykliske aromatiske kulbrinter (som findes i cigaretrøg og smog) og visse heterocykliske aminer (som findes i kogt kød) til kræftfremkaldende mellemprodukter. Den ligandfrie, cytosoliske form af Ah-receptoren er et multimerisk kompleks, der består af en ligandbindende underenhed (AHR; 600253) og et 90 kD heat-shock-protein (HSP90). Binding af ligand fører til nukleær translokation af kun den ligandbindende underenhed, hvor den aktiverer CYP1A1-genets transkription gennem interaktion med specifikke DNA-sekvenser, kaldet xenobiotic responsive elements (XRE’er). Hoffman et al. (1991) isolerede en del af ARNT-genomsekvensen ved at søge efter humane gener, der komplementerede mushepatomceller, som var defekte i nuklear translokation af Ah-receptoren. Ved hjælp af det delvise genomiske fragment isolerede de et ARNT cDNA. Det forudsagte 789-aminosyreprotein indeholder et basisk helix-loop-helix-motiv (bHLH), 2 regioner, der ligner både Drosophila-proteinerne cirkadisk rytme (Per) og single-minded (Sim), og en cysteinrig region. ARNT er påkrævet for Ah-receptorfunktion. Ved Northern Blot-analyse udtrykkes ARNT i leveren som 2,6- og 4,2-kb mRNA’er med lav abundans. Forfatterne isolerede et yderligere ARNT cDNA, der mangler et 45-nucleotid-segment, hvilket tyder på, at ARNT-transskriptioner er alternativt splejset.

Reisz-Porszasz et al. (1994) klonede et cDNA, der koder for musens homolog af ARNT. Det forudsagte 791-aminosyreprotein er 94% identisk med human ARNT. Forfatterne bemærkede, at den region, der viser homologi med Drosophila Per- og Sim-proteinerne, kaldes PAS-domænet og indeholder 2 kopier af en direkte gentagelse på ca. 50 aminosyrer. PAS-domænerne i Per og Sim medierer heterodimerisering mellem disse to proteiner.

Ved hjælp af et elektroforisk mobilitetsforskydningsassay og antistoffer mod ARNT viste Reyes et al. (1992), at ARNT er en strukturel komponent i den XRE-bindende form af Ah-receptoren. De fandt, at den 176 kD nukleare form af Ah-receptoren er en heterodimer bestående af den ligandbindende underenhed (AHR) og den 87 kD ARNT. Forfatterne foreslog, at ARNT’s bHLH-motiv er ansvarlig for, at den interagerer med både XRE og den ligandbindende underenhed.

Hypoxi-inducerbar faktor-1 (HIF1) er en transkriptionsfaktor, der findes i pattedyrceller, der dyrkes under reduceret iltspænding, og som spiller en væsentlig rolle i de cellulære og systemiske homeostatiske reaktioner på hypoxi. HIF1 er en heterodimer bestående af en 120 kD HIF1-alpha-underenhed (603348), der er komplekseret med en 91- til 94 kD HIF1-beta-underenhed. Wang et al. (1995) fastslog, at HIF1-beta er identisk med ARNT. Hogenesch et al. (1997) fandt, at AHR, HIF1-alpha og MOP2 (603349) har forskellige udtryksprofiler, men at de alle har ARNT som en fælles dimerisk partner.

Reisz-Porszasz et al. (1994) rapporterede, at mus Arnt ikke kan danne homodimere, men kan heterodimerisere effektivt med mus Ahr in vitro. Undersøgelser af Arnt-deletionsmutanter viste, at både bHLH- og PAS-domænerne er nødvendige for maksimal heterodimerisering. Et Arnt-protein, der kun indeholder bHLH- og PAS-domænerne, er kun moderat reduceret i sin evne til at komplementere Arnt-deficient mutantceller.

En heterodimer af AHR og ARNT, som er transkriptionsfaktorer af basic helix-loop-helix/PAS-familien, medierer de fleste af de toksiske virkninger af dioxiner. Ohtake et al. (2003) viste, at den agonist-aktiverede AHR/ARNT-heterodimer er direkte associeret med østrogenreceptorerne ER-alpha (133430) og ER-beta (601663). De viste, at denne association resulterer i rekruttering af den uligandede østrogenreceptor og coactivatoren p300 (602700) til østrogenresponsive genpromotorer, hvilket fører til aktivering af transkription og østrogene virkninger. Det blev konstateret, at funktionen af den ligandede østrogenreceptor var svækket. Østrogene virkninger af AHR-agonister blev påvist i ovariektomerede musers livmoder af vildtype, men var fraværende i Ahr -/- eller Er-alpha -/- ovariektomerede mus. Ohtake et al. (2003) konkluderede, at deres resultater tyder på en ny mekanisme, hvormed østrogenreceptormedieret østrogen-signalering moduleres af en koregulatorisk lignende funktion af aktiveret AHR/ARNT, hvilket giver anledning til negative østrogenrelaterede virkninger af miljøforurenende stoffer af dioxin-typen.

For at få indsigt i mekanismen for CD30 (153243) signalering i anaplastisk storcellet lymfom og Hodgkin lymfom anvendte Wright og Duckett (2009) en affinitetsoprensningsstrategi, der førte til identifikation af ARNT som et CD30-interagerende protein, der modulerer aktiviteten af RelB-underenheden (604758) af transkriptionsfaktoren nuclear factor kappa-B (NFKB; se 164011). Anaplastiske storcellede lymfomceller, der var mangelfulde i ARNT, udviste defekter i RelB-rekruttering til NFKB-responsive promotorer, mens RelA (164014) rekruttering til de samme steder blev potenseret, hvilket resulterede i en øget ekspression af disse NF-kappa-B-responsive gener. Wright og Duckett (2009) konkluderede, at ARNT fungerer i samarbejde med RelB i en CD30-induceret negativ feedback-mekanisme.

Krystalstruktur

Wu et al. (2015) beskrev krystalstrukturen for hver af musens Hif2-alpha (603349)-Arnt og Hif1-alpha (603348)-Arnt heterodimere i tilstande, der omfatter bundne små molekyler og deres hypoxi responselement. Hif2-alpha-Arnt og Hif1-alpha-Arnt deler en højt integreret kvaternær arkitektur, hvor Arnt spiralerer rundt om ydersiden af hver Hif-alpha-underenhed. Der observeres fem forskellige lommer, der muliggør binding af småmolekyler, herunder PAS-domænet indkapslede steder og et grænsefladehulrum, der dannes ved heterodimerisering af underenheder. Det DNA-læsende hoved roterer, strækker sig og samarbejder med et distalt PAS-domæne for at binde hypoxi-reaktionselementer. HIF-alpha-mutationer, der er knyttet til kræft hos mennesker, er kortlagt til følsomme steder, der fastlægger DNA-binding og stabiliteten af PAS-domæner og lommer.

Scheel og Schrenk (2000) fastslog, at ARNT-genet indeholder 22 exoner, der varierer i størrelse fra 25 til 214 bp, og som strækker sig over 65 kb. Splejsningsforbindelser følger GT/AG-konsensus med undtagelse af intron 11, der starter med GC i sin 5-prime-ende.

Gennem undersøgelse af somatiske cellehybrider lokaliserede Brooks et al. (1989) ARNT-genet til 1pter-q12 og kortlagde murinhomologet til kromosom 3. Johnson et al. (1993) lokaliserede ARNT-genet til 1q21 ved undersøgelse af DNA fra mus/human-hybridkloner, der bevarede translokationer, der involverede humant kromosom 1, ved segregationsanalyse i 9 informative CEPH-familier og ved in situ-hybridisering. De kortlagde musens homolog på kromosom 3 ved hjælp af et panel af 16 hamster/mus-somatiske cellehybrider og kortlagde det regionalt på kromosom 3 ved hjælp af linkageanalyse i et interspecifikt backcross.

Genet TEL/ETV6 (600618) er placeret på 12p13 og koder for et medlem af ETS-familien af transkriptionsfaktorer. TEL er ofte involveret i kromosomale translokationer i menneskelige maligniteter, hvilket normalt resulterer i ekspression af fusionsproteiner mellem den amino-terminale del af TEL og enten ubeslægtede transkriptionsfaktorer eller proteintyrosinkinaser. Salomon-Nguyen et al. (2000) karakteriserede en t(1;12)(q21;p13)-translokation, der blev observeret i et tilfælde af akut myeloblastisk leukæmi (AML-M2). På proteinniveau blev den ikke-translokaliserede TEL-kopi og, som følge af t(1;12)-translokationen, et fusionsprotein mellem TEL og stort set hele ARNT-genet udtrykt på proteinniveau. ARNT’s inddragelse i leukemogenese hos mennesker var ikke tidligere beskrevet.

Ved undersøgelse af ætiologien af ikke-syndromiske mundspalter (OFC1; 119530) vurderede Kayano et al. (2004), om der i den japanske befolkning er nogen sammenhæng mellem sådanne spalter og SNP’er i AHR-, CYP1A1- eller ARNT-generne ved hjælp af transmissionsforskelsvægtstest (TDT) og en case-kontrolundersøgelse. Produkterne af disse 3 gener er alle involveret i metabolismen af 2,3,7,8-tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD), som er mistænkt, fordi der ved indgift under organogenese hos mus opstår en høj forekomst af ganespalte hos fostre. Kayano et al. (2004) fandt ingen beviser for involvering af AHR eller CYP1A1 med spaltning; specifikke SNP’er i ARNT var imidlertid forbundet med ikke-syndromisk spaltning i den undersøgte japanske befolkning. Når en haplotype bestående af 567G/C og IVS12-19T/G i ARNT blev taget i betragtning, blev der observeret en præferentiel overførsel af CT-haplotypen (p = 0,0012). I case-kontrolundersøgelsen blev der observeret en signifikant association af IVS12-19T/G (p = 0,021).