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

TEXT

Cytosolisk dioxinreceptor, även kallad Ah-receptor, translokaliseras till kärnan efter att ha bundit ligand. Ligander inkluderar dioxin och polycykliska aromatiska kolväten (PAH). Komplexet initierar sedan transkription av ett batteri av gener som är involverade i aktiveringen av PAH-prokarcinogener. Brooks et al. (1989) studerade det vävnadsspecifika uttrycket av cDNA för en mänsklig gen (ARNT) som krävs för translokering av den ligandbundna Ah-receptorn till kärnan.

Ah-receptorn är involverad i induktionen av cytokrom P450IA1 (CYP1A1; 108330), cytokrom P450IA2 (CYP1A2; 124060) och flera andra enzymer som deltar i xenobiotika-metabolismen. De två P450-cytokromen är viktiga vid aktiveringen av polycykliska aromatiska kolväten (som finns i cigarettrök och smog) och vissa heterocykliska aminer (som finns i tillagat kött) till cancerframkallande intermediärer. Ah-receptorns ligandfria, cytosoliska form är ett multimeriskt komplex som består av en ligandbindande underenhet (AHR; 600253) och ett 90 kD värmeskocksprotein (HSP90). Bindning av ligand leder till nukleär translokation av endast den ligandbindande underenheten, där den aktiverar CYP1A1-genen transkription genom interaktion med specifika DNA-sekvenser som kallas xenobiotic responsive elements (XREs). Hoffman et al. (1991) isolerade en del av ARNT-genomsekvensen genom att söka efter mänskliga gener som kompletterade mushepatomceller som var defekta i kärntranslokation av Ah-receptorn. Med hjälp av det partiella genomiska fragmentet isolerade de ett ARNT cDNA. Det förutspådda proteinet på 789 aminosyror innehåller ett bHLH-motiv (basic helix-loop-helix), två regioner som liknar både Drosophilas proteiner för cirkadisk rytm (Per) och single-minded (Sim) samt en cysteinrik region. ARNT krävs för Ah-receptorns funktion. Genom Northern blot-analys uttrycks ARNT i levern som mRNA med låg abundans på 2,6 och 4,2 kb mRNA. Författarna isolerade ytterligare ett ARNT cDNA som saknar ett 45-nukleotidssegment, vilket tyder på att ARNT-transkriptioner är alternativt splicade.

Reisz-Porszasz et al. (1994) klonade ett cDNA som kodar för musens homolog till ARNT. Det förutspådda proteinet med 791 aminosyror är till 94 procent identiskt med humant ARNT. Författarna noterade att den region som visar homologi med Drosophila Per- och Sim-proteinerna kallas PAS-domänen och innehåller två kopior av en direkt upprepning av cirka 50 aminosyror. PAS-domänerna i Per och Sim medierar heterodimerisering mellan dessa två proteiner.

Med hjälp av en elektroforetisk mobilitetsförskjutningsanalys och antikroppar mot ARNT visade Reyes et al. (1992) att ARNT är en strukturell komponent i den XRE-bindande formen av Ah-receptorn. De fann att Ah-receptorns 176 kD nukleära form är en heterodimer som består av den ligandbindande underenheten (AHR) och 87 kD ARNT. Författarna föreslog att ARNT:s bHLH-motiv är ansvarigt för att den interagerar med både XRE och den ligandbindande underenheten.

Hypoxi-inducerbar faktor-1 (HIF1) är en transkriptionsfaktor som finns i däggdjursceller som odlas under reducerad syrgasspänning och som spelar en viktig roll i cellulära och systemiska homeostatiska reaktioner på hypoxi. HIF1 är en heterodimer som består av en 120-kD HIF1-alpha-underenhet (603348) komplexerad med en 91- till 94-kD HIF1-beta-underenhet. Wang et al. (1995) fastställde att HIF1-beta är identisk med ARNT. Hogenesch et al. (1997) fann att AHR, HIF1-alpha och MOP2 (603349) har olika uttrycksprofiler, men att alla delar ARNT som en gemensam dimerisk partner.

Reisz-Porszasz et al. (1994) rapporterade att mus Arnt inte kan bilda homodimerer men kan heterodimera effektivt med mus Ahr in vitro. Studier av Arnt-deletionsmutanter visade att både bHLH- och PAS-domänerna krävs för maximal heterodimerisering. Ett Arnt-protein som endast innehåller bHLH- och PAS-domänerna är endast måttligt nedsatt i sin förmåga att komplettera Arnt-deficienta mutantceller.

En heterodimer av AHR och ARNT, som är transkriptionsfaktorer av basic helix-loop-helix/PAS-familjen, medierar de flesta toxiska effekterna av dioxiner. Ohtake et al. (2003) visade att den agonist-aktiverade AHR/ARNT-heterodimern direkt associerar med östrogenreceptorerna ER-alpha (133430) och ER-beta (601663). De visade att denna association resulterar i rekrytering av oligandad östrogenreceptor och koaktivatorn p300 (602700) till östrogenresponsiva genpromotorer, vilket leder till aktivering av transkription och östrogena effekter. Den ligandade östrogenreceptorns funktion visade sig vara nedsatt. Östrogena effekter av AHR-agonister upptäcktes i ovariektomerade uterier hos mus av vildtyp, men saknades hos Ahr -/- eller Er-alpha -/- ovariektomerade möss. Ohtake et al. (2003) drog slutsatsen att deras resultat tyder på en ny mekanism genom vilken östrogenreceptormedierad östrogen-signalering moduleras av en koregulatorisk funktion hos aktiverad AHR/ARNT, vilket ger upphov till negativa östrogenrelaterade verkningar av miljöföroreningar av dioxin-typ.

För att få en inblick i mekanismen för CD30 (153243)-signalering i anaplastiskt storcelligt lymfom och Hodgkinlymfom använde Wright och Duckett (2009) en affinitetsreningsstrategi som ledde till identifiering av ARNT som ett CD30-interagerande protein som modulerar aktiviteten hos RelB-underenheten (604758) av transkriptionsfaktorn nukleär faktor kappa-B (NFKB; se 164011). Anaplastiska storcelliga lymfomceller som var bristfälliga i ARNT uppvisade defekter i RelB-rekrytering till NFKB-responsiva promotorer, medan RelA (164014) rekrytering till samma platser potentierades, vilket resulterade i ett ökat uttryck av dessa NF-kappa-B-responsiva gener. Wright och Duckett (2009) drog slutsatsen att ARNT fungerar tillsammans med RelB i en CD30-inducerad negativ återkopplingsmekanism.

Kristallstruktur

Wu et al. (2015) beskrev kristallstrukturen för var och en av musens Hif2-alfa (603349)-Arnt- och Hif1-alfa (603348)-Arnt-heterodimerer i tillstånd som innefattar bundna småmolekyler och deras hypoxia responselement. Hif2-alpha-Arnt och Hif1-alpha-Arnt delar en högintegrerad kvartär arkitektur, där Arnt spiralerar runt utsidan av varje Hif-alpha-underenhet. Fem olika fickor observeras som möjliggör bindning av småmolekyler, inklusive PAS-domänen inkapslade platser och en interfacial kavitet som bildas genom heterodimerisering av underenheter. Det DNA-läsande huvudet roterar, sträcker sig och samarbetar med en distal PAS-domän för att binda hypoxi-reaktionselement. HIF-alfa-mutationer som är kopplade till mänsklig cancer kartlägger känsliga platser som fastställer DNA-bindning och stabiliteten hos PAS-domäner och fickor.

Scheel och Schrenk (2000) fastställde att ARNT-genen innehåller 22 exoner som varierar i storlek från 25 till 214 bp och sträcker sig över 65 kb. Splitsförbindelserna följer GT/AG-konsensus utom för intron 11 som börjar med GC i sin 5-prime ände.

Med hjälp av studier av somatiska cellhybrider lokaliserade Brooks et al. (1989) ARNT-genen till 1pter-q12 och kartlade murins homolog till kromosom 3. Johnson et al. (1993) lokaliserade ARNT-genen till 1q21 genom att studera DNA från hybridkloner mellan mus och människa som behöll translokationer som involverade mänsklig kromosom 1, genom segregationsanalys i 9 informativa CEPH-familjer och genom in situ-hybridisering. De kartlade mushomologen till kromosom 3 med hjälp av en panel av 16 somatiska cellhybrider mellan hamster och mus och kartlade den regionalt på kromosom 3 genom kopplingsanalys i en interspecifik backcross.

Genen TEL/ETV6 (600618) är belägen vid 12p13 och kodar för en medlem av ETS-familjen av transkriptionsfaktorer. TEL är ofta involverad i kromosomala translokationer i mänskliga maligniteter, vilket vanligtvis resulterar i uttryck av fusionsproteiner mellan den aminoterminala delen av TEL och antingen orelaterade transkriptionsfaktorer eller proteintyrosinkinaser. Salomon-Nguyen et al. (2000) karakteriserade en t(1;12)(q21;p13)-translokation som observerades i ett fall av akut myeloblastisk leukemi (AML-M2). På proteinnivå uttrycktes den otranslokaliserade TEL-kopian och, som ett resultat av t(1;12)-translokationen, ett fusionsprotein mellan TEL och i stort sett hela ARNT-genen. ARNT:s inblandning i mänsklig leukemogenes har inte tidigare beskrivits.

Som studerade etiologin för icke-syndromiska orala klyftor (OFC1; 119530) bedömde Kayano et al. (2004) om det finns något samband i den japanska populationen för sådana klyftor med SNPs i AHR-, CYP1A1- eller ARNT-gener med hjälp av transmissionsskillnadstestet (TDT) och en fall-kontrollstudie. Produkterna av dessa tre gener är alla involverade i metabolismen av 2,3,7,8-tetraklordibenzo-p-dioxin (TCDD), vilket är misstänkt eftersom det vid administrering under organogenesen hos möss resulterar i en hög förekomst av gomspalt hos foster. Kayano et al. (2004) fann inga bevis för att AHR eller CYP1A1 skulle vara inblandade i spaltbildning; specifika SNPs i ARNT var dock associerade med icke-syndromisk spaltbildning i den studerade japanska populationen. När en haplotyp bestående av 567G/C och IVS12-19T/G i ARNT beaktades observerades en preferentiell överföring av CT haplotypen (p = 0,0012). I fall-kontrollstudien observerades ett signifikant samband med IVS12-19T/G (p = 0,021).