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

TEKSTI

Sytosolinen dioksiinireseptori, jota kutsutaan myös Ah-reseptoriksi, translokoituu ytimeen ligandin sitoutuessa. Ligandeihin kuuluvat dioksiini ja polysykliset aromaattiset hiilivedyt (PAH). Tämän jälkeen kompleksi käynnistää PAH-prokarsinogeenien aktivointiin osallistuvien geenien transkription. Brooks ym. (1989) tutkivat ihmisen geenin (ARNT) cDNA:n kudosspesifistä ilmentymistä, jota tarvitaan ligandiin sitoutuneen Ah-reseptorin translokaatioon ytimeen.

Ah-reseptori osallistuu sytokromi P450IA1:n (CYP1A1; 108330), sytokromi P450IA2:n (CYP1A2; 124060) ja useiden muiden ksenobioottimetaboliaan osallistuvien entsyymien induktioon. Nämä 2 P450-sytokromia ovat tärkeitä aktivoitaessa polysyklisiä aromaattisia hiilivetyjä (joita esiintyy tupakansavussa ja savusumussa) ja tiettyjä heterosyklisiä amiineja (joita esiintyy kypsennetyssä lihassa) karsinogeenisiksi välituotteiksi. Ah-reseptorin liganditon, sytosolinen muoto on multimeerinen kompleksi, joka koostuu ligandia sitovasta alayksiköstä (AHR; 600253) ja 90 kD:n lämpösokkiproteiinista (HSP90). Ligandin sitoutuminen johtaa ainoastaan ligandia sitovan alayksikön siirtymiseen ydinkeskustaan, jossa se aktivoi CYP1A1-geenin transkriptiota vuorovaikutuksessa erityisten DNA-sekvenssien kanssa, joita kutsutaan xenobiootteja reagoiviksi elementeiksi (XRE). Hoffman et al. (1991) eristivät osan ARNT:n genomisekvenssistä etsimällä ihmisgeenejä, jotka komplementoivat hiiren hepatoomasoluja, joissa Ah-reseptorin ydintranslokaatio on puutteellinen. Osittaisen genomifragmentin avulla he eristivät ARNT:n cDNA:n. Ennustettu 789 aminohappoa sisältävä proteiini sisältää bHLH-motiivin (basic helix-loop-helix), kaksi aluetta, jotka ovat samankaltaisia sekä Drosophilan sirkadiaanisen rytmin (Per) että single-minded (Sim) -proteiinien kanssa, sekä kysteiinirikkaan alueen. ARNT:tä tarvitaan Ah-reseptorin toiminnalle. Northern blot -analyysin mukaan ARNT:tä ilmentyy maksassa vähäisenä 2,6- ja 4,2-kb:n mRNA:na. Kirjoittajat eristivät ylimääräisen ARNT-cDNA:n, josta puuttuu 45 nukleotidin segmentti, mikä viittaa siihen, että ARNT-transkriptit ovat vaihtoehtoisesti splikoituneita.

Reisz-Porszasz ym. (1994) kloonasivat ARNT:n hiiren homologia koodaavan cDNA:n. Ennustettu 791 aminohapon proteiini on 94 % identtinen ihmisen ARNT:n kanssa. Kirjoittajat totesivat, että Drosophilan Per- ja Sim-proteiinien kanssa homologista aluetta kutsutaan PAS-domeeniksi, ja se sisältää kaksi kopiota noin 50 aminohapon suoraa toistoa. Perin ja Simin PAS-domeenit välittävät näiden kahden proteiinin välistä heterodimerisaatiota.

Käyttämällä elektroforeettista liikkuvuussiirtymämääritystä ja vasta-aineita ARNT:tä vastaan Reyes ym. (1992) osoittivat, että ARNT on Ah-reseptorin XRE:tä sitovan muodon rakenteellinen komponentti. He havaitsivat, että Ah-reseptorin 176 kD:n ydinmuoto on heterodimeeri, joka koostuu ligandia sitovasta alayksiköstä (AHR) ja 87 kD:n ARNT:stä. Kirjoittajat ehdottivat, että ARNT:n bHLH-motiivi on vastuussa sen vuorovaikutuksesta sekä XRE:n että ligandia sitovan alayksikön kanssa.

Hypoksia-indusoituva tekijä-1 (HIF1) on transkriptiotekijä, jota esiintyy nisäkässoluissa, joita viljellään alentuneessa happijännityksessä, ja jolla on olennainen rooli solujen ja systeemisissä homeostaattisissa vasteissa hypoksiaan. HIF1 on heterodimeeri, joka koostuu 120 kD:n HIF1-alfa-alayksiköstä (603348), joka on kompleksissa 91-94 kD:n HIF1-beeta-alayksikön kanssa. Wang et al. (1995) määrittivät, että HIF1-beta on identtinen ARNT:n kanssa. Hogenesch et al. (1997) havaitsivat, että AHR:llä, HIF1-alfalla ja MOP2:lla (603349) on erilaiset ekspressioprofiilit, mutta kaikilla on ARNT yhteisenä dimeerisenä kumppanina.

Reisz-Porszasz ym. (1994) raportoivat, että hiiren Arnt ei pysty muodostamaan homodimeerejä, mutta voi heterodimeeristyä tehokkaasti hiiren Ahr:n kanssa in vitro. Arnt-deleetio-mutanttien tutkimukset osoittivat, että sekä bHLH- että PAS-domeenia tarvitaan maksimaaliseen heterodimerisaatioon. Pelkkiä bHLH- ja PAS-domeeneja sisältävän Arnt-proteiinin kyky komplementoida Arnt-puutteellisia mutanttisoluja on vain kohtalaisesti heikentynyt.

AHR:n ja ARNT:n, jotka ovat basic helix-loop-helix/PAS-perheen transkriptiotekijöitä, heterodimeeri välittää suurimman osan dioksiinien toksisista vaikutuksista. Ohtake ym. (2003) osoittivat, että agonistin aktivoima AHR/ARNT-heterodimeeri assosioituu suoraan estrogeenireseptoreihin ER-alfa (133430) ja ER-beeta (601663). He osoittivat, että tämä assosiaatio johtaa sitoutumattoman estrogeenireseptorin ja koaktivaattorin p300 (602700) rekrytoitumiseen estrogeenille alttiiden geenien promoottoreihin, mikä johtaa transkription aktivoitumiseen ja estrogeenivaikutuksiin. Ligandoituneen estrogeenireseptorin toiminnan todettiin heikentyneen. AHR-agonistien estrogeenivaikutukset havaittiin villityypin ovariektomoitujen hiirten kohdussa, mutta ne puuttuivat Ahr -/- tai Er-alfa -/- ovariektomoitujen hiirten kohdusta. Ohtake ym. (2003) päättelivät, että heidän havaintonsa viittaavat uuteen mekanismiin, jolla estrogeenireseptorivälitteistä estrogeenisignaalinsiirtoa moduloidaan aktivoituneen AHR/ARNT:n koregulatorisen kaltaisella toiminnalla, mikä aiheuttaa dioksiinityyppisten ympäristömyrkkyjen haitallisia estrogeeniin liittyviä vaikutuksia.

Saadakseen käsityksen CD30:n (153243) signaloinnin mekanismista anaplastisessa suurisoluisessa lymfoomassa ja Hodgkinin lymfoomassa Wright ja Duckett (2009) käyttivät affiniteettipuhdistusstrategiaa, joka johti ARNT:n identifiointiin CD30:n kanssa vuorovaikutuksessa olevaksi proteiiniksi, joka moduloi transkriptiotekijän ydintekijä kappa-B:n (NFKB; ks. 164011) RelB-alayksikön (604758) toimintaa. Anaplastisissa suurisoluisissa lymfoomasoluissa, joissa ARNT:tä ei ollut riittävästi, ilmeni puutteita RelB:n rekrytoinnissa NFKB:lle alttiisiin promoottoreihin, kun taas RelA:n (164014) rekrytointi samoihin kohtiin oli voimistunut, mikä johti näiden NF-kappa-B:lle alttiiden geenien lisääntyneeseen ilmentymiseen. Wright ja Duckett (2009) päättelivät, että ARNT toimii yhdessä RelB:n kanssa CD30:n aiheuttamassa negatiivisessa palautemekanismissa.

Kiderakenne

Wu ym. (2015) kuvasivat kiderakenteen kummallekin hiiren Hif2-alfa (603349)-Arnt- ja Hif1-alfa (603348)-Arnt-heterodimeerille tiloissa, joissa mukana on sidottuja pieniä molekyylejä ja niiden hypoksiaan reagoiva elementti. Hif2-alfa-Arnt ja Hif1-alfa-Arnt jakavat hyvin integroidun kvaternäärisen arkkitehtuurin, jossa Arnt kiertyy spiraalimaisesti kunkin Hif-alfa-alayksikön ulkopuolelle. Havaitaan viisi erillistä taskua, jotka mahdollistavat pienten molekyylien sitoutumisen, mukaan lukien PAS-domeenin kapseloidut paikat ja alayksikön heterodimerisaation kautta muodostunut rajapintaontelo. DNA:ta lukeva pää pyörii, laajenee ja tekee yhteistyötä distaalisen PAS-domeenin kanssa hypoksiavaste-elementtien sitomiseksi. Ihmisen syöpiin liittyvät HIF-alfa-mutaatiot kartoittavat herkkiä kohtia, jotka määrittävät DNA:n sitoutumisen sekä PAS-domeenien ja taskujen vakauden.

Scheel ja Schrenk (2000) määrittivät, että ARNT-geeni sisältää 22 eksonia, joiden koko vaihtelee 25:stä 214 bp:iin, ja se ulottuu 65 kb:n alueelle. Liitosliitokset noudattavat GT/AG-konsensusta lukuun ottamatta intronia 11, joka alkaa GC:llä 5-prime-päässä.

Tutkimalla somaattisia soluhybridejä Brooks ym. (1989) paikansivat ARNT-geenin 1pter-q12:een ja kartoittivat hiiren homologin kromosomille 3. Johnson ym. (1993) paikansivat ARNT-geenin 1q21:een tutkimalla DNA:ta hiiri/ihminen-hybridiklooneista, joissa oli säilynyt translokaatioita, joissa oli mukana ihmisen kromosomi 1, segregaatioanalyysillä yhdeksässä informatiivisessa CEPH-perheessä ja in situ -hybridisaatiolla. He kartoittivat hiiren homologin kromosomille 3 käyttäen 16 hamsterin ja hiiren somaattisten solujen hybridien paneelia ja kartoittivat sen alueellisesti kromosomille 3 linkitysanalyysillä lajien välisessä risteytyksessä.

TEL/ETV6-geeni (600618) sijaitsee osoitteessa 12p13 ja koodaa ETS-transkriptiotekijöiden perheen jäsentä. TEL on usein mukana ihmisen pahanlaatuisissa kasvaimissa esiintyvissä kromosomitranslokaatioissa, mikä yleensä johtaa TEL:n aminoterminaalisen osan ja joko toisiinsa liittymättömien transkriptiotekijöiden tai proteiinityrosiinikinaasien välisten fuusioproteiinien ilmentymiseen. Salomon-Nguyen ja muut (2000) luonnehtivat akuutissa myeloblastileukemiassa (AML-M2) havaittua t(1;12)(q21;p13) translokaatiota. Proteiinitasolla ilmentyi siirtymätön TEL-kopio ja t(1;12)-translokaation seurauksena TEL:n ja pääasiassa koko ARNT-geenin välinen fuusioproteiini. ARNT:n osallistumista ihmisen leukemogeneesiin ei ollut aiemmin kuvattu.

Kayano ym. (2004) tutkivat ei-syndroomaattisten suulakihalkioiden (OFC1; 119530) etiologiaa, ja he arvioivat (2004), onko japanilaispopulaatiossa esiintyvillä tällaisilla halkioilla yhteyttä AHR-, CYP1A1- tai ARNT-geeneissä esiintyviin SNP-positioihin transmissio-epätasapainotestillä (Transmissio disequilibrium test – testi, engl. Transmission disequilibrium test – test) ja tapaus- ja kontaktitapauksia koskevalla vertailukontrollilla. Näiden kolmen geenin tuotteet osallistuvat kaikki 2,3,7,8-tetraklooridibentso-p-dioksiinin (TCDD) metaboliaan. TCDD:tä epäillään, koska kun sitä annetaan hiirille organogeneesin aikana, sikiöillä esiintyy paljon suulakihalkioita. Kayano ja muut (2004) eivät löytäneet todisteita AHR:n tai CYP1A1:n osallisuudesta halkion syntyyn; kuitenkin tietyt SNP:t ARNT:ssä liittyivät ei-syndroomaattiseen halkioon tutkitussa japanilaisessa väestössä. Kun ARNT:n 567G/C:stä ja IVS12-19T/G:stä koostuva haplotyyppi otettiin huomioon, havaittiin CT-haplotyypin ensisijainen siirtyminen (p = 0,0012). Tapaus-kontrollitutkimuksessa havaittiin IVS12-19T/G:n merkittävä yhteys (p = 0,021).