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

TEXT

A citoszolikus dioxin receptor, más néven Ah receptor, a ligandum megkötése után transzlokálódik a sejtmagba. A ligandumok közé tartoznak a dioxin és a policiklikus aromás szénhidrogének (PAH). A komplex ezután elindítja a PAH-prokarcinogének aktiválásában részt vevő gének egy sorának transzkripcióját. Brooks és munkatársai (1989) tanulmányozták a ligandhoz kötött Ah-receptor sejtmagba történő transzlokációjához szükséges emberi gén (ARNT) cDNS-ének szövetspecifikus expresszióját.

Az Ah-receptor részt vesz a citokróm P450IA1 (CYP1A1; 108330), a citokróm P450IA2 (CYP1A2; 124060) és számos más, a xenobiotikus anyagcserében részt vevő enzim indukciójában. A 2 P450 citokróm fontos szerepet játszik a policiklikus aromás szénhidrogének (a cigarettafüstben és a szmogban található) és bizonyos heterociklikus aminok (a főtt húsban található) rákkeltő intermedierekké történő aktiválásában. Az Ah-receptor ligandummentes, citoszolikus formája egy multimer komplex, amely egy ligandumkötő alegységből (AHR; 600253) és egy 90 kD-s hősokkfehérjéből (HSP90) áll. A ligand megkötése csak a ligandkötő alegység nukleáris transzlokációjához vezet, ahol az aktiválja a CYP1A1 gén transzkripcióját a xenobiotikumokra reagáló elemeknek (XRE) nevezett specifikus DNS-szekvenciákkal való kölcsönhatás révén. Hoffman és munkatársai (1991) izolálták az ARNT genomszekvencia egy részét, amikor olyan emberi géneket kerestek, amelyek az Ah-receptor nukleáris transzlokációjában hibás egér hepatóma sejteket komplementálták. A részleges genomiális fragmentumot felhasználva izoláltak egy ARNT cDNS-t. Az előre jelzett 789 aminosavból álló fehérje tartalmaz egy bázikus hélix-hurok-hélix (bHLH) motívumot, 2 olyan régiót, amely hasonlít mind a Drosophila cirkadián ritmus (Per), mind az egyszemű (Sim) fehérjékhez, valamint egy ciszteinben gazdag régiót. Az ARNT szükséges az Ah receptor működéséhez. Northern blot analízis alapján az ARNT a májban alacsony abundanciájú, 2,6 és 4,2 kbyte-os mRNS-ként fejeződik ki. A szerzők izoláltak egy további ARNT cDNS-t, amelyből hiányzik egy 45 nukleotid szegmens, ami arra utal, hogy az ARNT transzkriptumok alternatív splicinggel rendelkeznek.

Reisz-Porszasz és munkatársai (1994) klónoztak egy cDNS-t, amely az ARNT egér homológját kódolja. Az előre jelzett 791 aminosavból álló fehérje 94%-ban azonos a humán ARNT-vel. A szerzők megjegyezték, hogy a Drosophila Per és Sim fehérjékkel homológiát mutató régiót PAS doménnek nevezik, és egy kb. 50 aminosavból álló direkt ismétlődés 2 példányát tartalmazza. A Per és Sim PAS doménjei közvetítik a 2 fehérje közötti heterodimerizációt.

Reyes és munkatársai (1992) elektroforetikus mobilitási eltolódás vizsgálat és ARNT elleni antitestek segítségével kimutatták, hogy az ARNT az Ah receptor XRE-kötő formájának szerkezeti összetevője. Megállapították, hogy az Ah-receptor 176 kD-s nukleáris formája egy heterodimer, amely a ligandumkötő alegységből (AHR) és a 87 kD-s ARNT-ből áll. A szerzők feltételezték, hogy az ARNT bHLH-motívuma felelős azért, hogy mind az XRE-vel, mind a ligandumkötő alegységgel kölcsönhatásba lép.

A hipoxia-indukálható faktor-1 (HIF1) egy olyan transzkripciós faktor, amely csökkent oxigénfeszültség alatt tenyésztett emlőssejtekben található, és alapvető szerepet játszik a hipoxiára adott sejtes és szisztémás homeosztatikus válaszokban. A HIF1 egy heterodimer, amely egy 120 kD-s HIF1-alfa alegységből (603348) áll, amely egy 91-94 kD-s HIF1-béta alegységgel komplexálódik. Wang és munkatársai (1995) megállapították, hogy a HIF1-béta azonos az ARNT-vel. Hogenesch és munkatársai (1997) megállapították, hogy az AHR, a HIF1-alfa és a MOP2 (603349) expressziós profilja eltérő, de mindegyiknek közös dimer partnere az ARNT.

Reisz-Porszasz és munkatársai (1994) arról számoltak be, hogy az egér Arnt nem képes homodimereket képezni, de hatékonyan képes heterodimerizálódni az egér Ahr-rel in vitro. Az Arnt deléciós mutánsokon végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy mind a bHLH, mind a PAS domén szükséges a maximális heterodimerizációhoz. A csak a bHLH- és PAS-doméneket tartalmazó Arnt-fehérje csak mérsékelten csökkent Arnt-hiányos mutáns sejtek komplementálására.

A bázikus helix-loop-helix/PAS családba tartozó transzkripciós faktorok, az AHR és az ARNT heterodimere közvetíti a dioxinok toxikus hatásainak nagy részét. Ohtake és munkatársai (2003) kimutatták, hogy az agonista aktivált AHR/ARNT heterodimer közvetlenül társul az ER-alfa (133430) és ER-béta (601663) ösztrogénreceptorokhoz. Kimutatták, hogy ez a társulás a nem ligandumozott ösztrogénreceptor és a koaktivátor p300 (602700) toborzását eredményezi az ösztrogénre reagáló gének promótereihez, ami a transzkripció aktiválásához és ösztrogénhatáshoz vezet. A ligált ösztrogénreceptor funkcióját gyengítettnek találták. Az AHR agonisták ösztrogén hatását kimutatták vad típusú ovariektomizált egér méhben, de hiányoztak Ahr -/- vagy Er-alfa -/- ovariektomizált egerekben. Ohtake és munkatársai (2003) arra a következtetésre jutottak, hogy eredményeik egy új mechanizmusra utalnak, amely szerint az ösztrogénreceptor által közvetített ösztrogén jelátvitelt az aktivált AHR/ARNT koregulátorszerű funkciója modulálja, ami a dioxin típusú környezetszennyezők káros, ösztrogénnel kapcsolatos hatásait eredményezi.

A CD30 (153243) jelátvitel mechanizmusába való betekintés érdekében az anaplasztikus nagysejtes limfómában és a Hodgkin-limfómában Wright és Duckett (2009) affinitás-tisztítási stratégiát alkalmazott, amelynek eredményeként az ARNT-t olyan CD30-interakcióban lévő fehérjeként azonosították, amely modulálja a transzkripciós faktor nukleáris kappa-B faktor (NFKB; lásd 164011) RelB alegységének (604758) aktivitását. Az ARNT-ben hiányos anaplasztikus nagysejtes limfóma sejteknél a RelB rekrutációja az NFKB-reagáló promóterekhez hibás volt, míg a RelA (164014) rekrutációja ugyanezen helyekre erősödött, ami ezen NF-kappa-B-reagáló gének fokozott expresszióját eredményezte. Wright és Duckett (2009) arra a következtetésre jutott, hogy az ARNT a RelB-vel együttesen működik egy CD30 által indukált negatív visszacsatolási mechanizmusban.

Kristályszerkezet

Wu és munkatársai (2015) leírták az egér Hif2-alfa (603349)-Arnt és Hif1-alfa (603348)-Arnt heterodimerek egy-egy kristályszerkezetét kötött kis molekulákat és a hipoxia válaszelemet tartalmazó állapotokban. A Hif2-alfa-Arnt és a Hif1-alfa-Arnt egy erősen integrált kvaterner architektúrán osztozik, amelyben az Arnt spirálisan körbejárja az egyes Hif-alfa alegységek külsejét. Öt különböző zseb figyelhető meg, amelyek lehetővé teszik a kis molekulák kötődését, beleértve a PAS-doménbe zárt helyeket és az alegység heterodimerizációja révén kialakult határfelületi üreget. A DNS-olvasó fej elfordul, kinyúlik, és együttműködik egy disztális PAS-doménnel a hipoxia válaszelemek megkötése érdekében. A humán rákos megbetegedésekhez kapcsolódó HIF-alfa mutációk olyan érzékeny helyeket térképeznek fel, amelyek a DNS-kötést, valamint a PAS-domének és a zsebek stabilitását határozzák meg.

Scheel és Schrenk (2000) megállapította, hogy az ARNT gén 22 exont tartalmaz, amelyek mérete 25 és 214 bp között változik, és 65 kb-on terül el. A splice-összeköttetések a GT/AG konszenzust követik, kivéve a 11. intron 5prime végén GC-vel kezdődő intront.

Brooks és munkatársai (1989) szomatikus sejthibridek vizsgálatával az ARNT gént az 1pter-q12-re lokalizálták, és az egér homológot a 3. kromoszómára térképezték. Johnson és munkatársai (1993) az ARNT gént az 1q21-re lokalizálták olyan egér/ember hibrid klónok DNS-ének vizsgálatával, amelyek megtartották az 1-es kromoszómát érintő transzlokációkat, 9 informatív CEPH családban végzett szegregációs elemzéssel és in situ hibridizációval. Az egér homológot a 3. kromoszómára térképezték le 16 hörcsög/egér szomatikus sejt hibridből álló panel segítségével, és a 3. kromoszómán regionálisan térképezték le egy interspecifikus visszakeresztezésben végzett kapcsolatelemzéssel.

A TEL/ETV6 gén (600618) a 12p13-on található és a transzkripciós faktorok ETS családjának egyik tagját kódolja. A TEL gyakran részt vesz kromoszómatranszlokációkban humán malignitásokban, ami általában a TEL amino-terminális része és vagy nem kapcsolódó transzkripciós faktorok vagy fehérje-tirozinkinázok közötti fúziós fehérjék kifejeződését eredményezi. Salomon-Nguyen és munkatársai (2000) egy t(1;12)(q21;p13) transzlokációt jellemeztek, amelyet egy akut myeloblastos leukémia (AML-M2) esetében figyeltek meg. Fehérjeszinten a nem transzlokált TEL-kópia és a t(1;12) transzlokáció következtében a TEL és lényegében a teljes ARNT gén közötti fúziós fehérje expresszálódott. Az ARNT humán leukémogenezisben való részvételét korábban nem írták le.

A nem szindrómás szájpadhasadékok (OFC1; 119530) etiológiáját vizsgálva Kayano és munkatársai (2004) a transzmissziós egyenlőtlenség teszt (TDT) és egy eset-kontroll vizsgálat segítségével értékelték, hogy a japán populációban az ilyen hasadékok és az AHR, CYP1A1 vagy ARNT gének SNP-i között van-e kapcsolat. E 3 gén termékei mind részt vesznek a 2,3,7,8-tetraklór-dibenzo-p-dioxin (TCDD) metabolizmusában, ami azért gyanús, mert egereknél az organogenezis során történő beadásakor a magzatokban nagy gyakoriságú szájpadhasadék alakul ki. Kayano és munkatársai (2004) nem találtak bizonyítékot az AHR vagy a CYP1A1 szerepére a szájpadhasadékok kialakulásában; azonban az ARNT specifikus SNP-i a vizsgált japán populációban összefüggésbe hozhatók a nem szindrómás szájpadhasadékokkal. Amikor az ARNT 567G/C és IVS12-19T/G haplotípusából álló haplotípust vették figyelembe, a CT haplotípus preferenciális átadását figyelték meg (p = 0,0012). Az eset-kontroll vizsgálatban az IVS12-19T/G szignifikáns asszociációját figyelték meg (p = 0,021).