KLF2
Krüppeloliki faktor 2 (KLF2), znan i kao plućni krüpeloliki faktor (LKLF), je protein koji je kod ljudi kodiran genom KLF2 sa hromosoma 19.[5][6] Član je porodice Krüpelolikih faktora porodice faktora transkripcije cinkovog prsta, a uključen je u razne biohemijske procese u ljudskom tijelu, uključujući razvoj pluća, embrionsku eritropoezu, epitelni integritet, održivost T-ćelija i adipogenezu.[7]
Otkriće
[uredi | uredi izvor]Eritroidni kruppeloliki faktor (EKLF ili KLF1) bio je prvootkriveni krüpeloliki faktor. Utvrđeno je da je od vitalne važnosti za embrionsku eritropoezu u promociji prelaska sa fetusog hemoglobina (hemoglobin F) na hemoglobin odraslih (hemoglobin A), sa ekspresijom gena vezanja za visoko konzervirane CACCC domene.[8] Ablacija EKLF-a u mišjih embriona proizvodi smrtonosni anemijski fenotip, uzrokujući smrt do embrionskog 14. dana, a prirodne mutacije dovode do β talasemija kod ljudi.[9] Međutim, ekspresija gena embrionaskog hemoglobina i fetusnog hemoglobina normalna je kod miševa kojima nedostaje EKLF, a budući da svi geni na ljudskom lokusu β-globina pokazuju CACCC elemente, započeta je potraga za drugim Krüppelolikim faktorima.[10]
KLF2, koji se u početku nazivao plućni Krüppeloliki faktor, zbog visoke ekspresije u plućima odraslog miša, prvi put izoliran je 1995., upotrebom domena cinkovog prste EKLF kao hibridizacijske sonde.[11] Transaktivacijskim ispitivanjem na mišjim fibroblastima, primijećeno je i da se KLF2 veže za promotor β-globin, koji sadrži sekvencu CACCC, za koju je pokazano da je mjesto vezanja za EKLF, potvrđujući KLF2 kao člana porodice proteina sličnih Krüppelovim.[11] Od tada su otkriveni mnogi drugi KLF proteini.
Struktura
[uredi | uredi izvor]Glavna karakteristika porodice KLF je prisustvo tri visoko konzervirana cisteina2/ histidina2 cinkovog prsta dužine od 21 ili 23 aminokiselinska ostatka, koji se nalaze na C-kraju proteina. Svaka od ovih aminokiselinskih helatnih sekvenci predstavlja jedan cink-ion, koordiniran između dva cisteina i dva ostatka histidina. Ovi cinkovi prsti spojeni su konzerviranom sekvencom od sedam aminokiselina; T–G–E–K–P (Y / F) X. Cinkovi prsti omogućavaju svim KLF proteinima da se vežu za CACCC promotori gena, pa, iako mogu obavljati različite funkcije (zbog nedostatka homologije dalje od cinkovih prstiju), svi prepoznaju slične domene vezanja.[7]
KLF2 također ispoljava ove strukturne karakteristike. Transkript iRNK je dug otprilike 1,5 kilobaza, a protein od 37,7 kDa sadrži 354 aminokiseline.[11] KLF2 također ima određenu homologiju sa EKLF na N-kraju sa prolinom bogatom regijom, za koju se pretpostavlja da funkcionira kao transaktivacijski domen.[11]
- Aminokiselinska sekvenca
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MALSEPILPS | FSTFASPCRE | RGLQERWPRA | EPESGGTDDD | LNSVLDFILS | ||||
| MGLDGLGAEA | APEPPPPPPP | PAFYYPEPGA | PPPYSAPAGG | LVSELLRPEL | ||||
| DAPLGPALHG | RFLLAPPGRL | VKAEPPEADG | GGGYGCAPGL | TRGPRGLKRE | ||||
| GAPGPAASCM | RGPGGRPPPP | PDTPPLSPDG | PARLPAPGPR | ASFPPPFGGP | ||||
| GFGAPGPGLH | YAPPAPPAFG | LFDDAAAAAA | ALGLAPPAAR | GLLTPPASPL | ||||
| ELLEAKPKRG | RRSWPRKRTA | THTCSYAGCG | KTYTKSSHLK | AHLRTHTGEK | ||||
| PYHCNWDGCG | WKFARSDELT | RHYRKHTGHR | PFQCHLCDRA | FSRSDHLALH | ||||
| MKRHM |
- Simboli
C: Cistein
D: Asparaginska kiselina
E: Glutaminska kiselina
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin
W: Triptofan
Y: Tirozin
KLF2 je prvi put otkriven i izrazito je eksprimiran u plućima odraslog miša, ali se također privremeno ispoljava tokom embriogeneze u eritroidnim ćelijama, endoteli, limfoidnim ćelijijama, slezeni i bijelom masnom tkivu.[7][11] Eksprimira se već rano u endotelu embriona od prosječno 9,5 dana.
Posebno zanimljiv profil ekspresije, KLF2 ima u eritroidnim ćelijama. Minimalno je ispoljen u primitivnim i fetusnim definitivnim eritroidnim ćelijama, ali je visoko eksprimiran u definitivnim eritroidnim ćelijama odraslih, posebno u proeritroblastima i polihromatskim i ortohromatskim normoblastima.[12]
Homologna rekombinacija embrionskih matičnih ćelija korištena je za stvaranje mišjih embriona sa nedostatkom KLF2. I vaskulogeneza i angiogeneza bile su normalne u embrionima, ali su (u prosjeku) umrle do embrionskog dana 14,5 od teškog krvarenja. Vaskulatura je imala neispravnu morfologiju, s tankim tunica media i dilatacijama aneurizme, što je dovelo do pucanja. Ćelije glatkih mišića aorte nisu se mogle organizirati u normalne tunike, a periciti bili su malobrojni. Ovi miševi sa nedostatkom KLF2 tako su pokazali njegovu važnu ulogu u stabilizaciji krvnih sudova tokom embriogeneze.[13]
Zbog letalnosti embriona u embrionima sa nedostatkom KLF2, teško je ispitati njegovu ulogu u normalnom postnatalnom fiziološkom razvoju, poput pluća.[14]
Funkcija
[uredi | uredi izvor]Razvoj pluća
[uredi | uredi izvor]Plućni pupoljci uklonjeni su iz KLF2-deficijentnih mišjih embriona i uzgajani iz normalnih traheobronhijskih stabala. Da bi se zaobišla letalnost embriona, koja se obično uočava kod embriona sa nedostatkom KLF2 , konstruirane su njegove homozigotne null mišje matične ćelije i korištene za proizvodnju himerne životinje . Ove embrionske matične ćelije sa nedostatkom KLF2 značajno doprinose razvoju skeletnih mišića, slezene, srca, jetre, bubrega, želuca, mozga, maternice, testisa i kože, ali ne i razvoju pluća. Ovim embrionima su pluća zaustavljena u kasnom kanalikulskom stadiju razvoja, sa nerastegnutim acinusnim tubulama. Suprotno tome, sa divljim tipom embriona rađaju se u sakulusnom stadiju razvoja pluća, sa proširenim alveolama. To sugerira da je KLF2 važan faktor transkripcije, potreban za razvoj pluća u kasnoj gestaciji.[7]
Embrionska eritropoeza
[uredi | uredi izvor]Sada se vjeruje da KLF2 ima važnu ulogu u j eritropoezi embriona, posebno u regulaciji embrionske i fetusne ekspresije gena poput onih za beta-globin. U mišjem embrionu sa nedostatkom KLF2, ekspresija gena β-sličnih globina koji se normalno eksprimiraju u primitivnim eritroidnim ćelijama, značajno je smanjena, iako ekspresija gena β-globina odrasle jedinke nije bila pogođena.[15]
Uloga KLF2 u ekspresiji ljudskog gena za β-globinoliki protein dalje je pojašnjena transfekcijom mišjeg embrija sa nedostatkom KLF2 sa humanim lokusom β-globina. Otkriveno je da je KLF2 važan za ekspresiju gena za ε-globin (nalazi se u embrionskom hemoglobinu) i γ-globin (u fetusnom, F- hemoglobinu). Međutim, kao i ranije, KLF2 nema ulogu u ekspresiji gena za β-globin kod odraslih; regulira ga EKLF.[15]
Međutim, utvrđeno je da KLF2 i EKLF međusobno djeluju u eritropoezi embriona. Istovremena Delecija i KLF2 i EKLF kod mišjih embriona rezultira fatalnom anemijom, ranije nego kod bilo koje pojedinačne delecije, embrionskog dana 10,5. To ukazuje na da KLF2 i EKLF međusobno djeluju u embrionskoj i fetusnoj β-sličnoj ekspresiji gena za globin.[16] It has been shown using conditional knockout mice that both KLF2 and EKLF bind directly to β-like globin promoters.[17] Također postoje dokazi da se KLF2 i EKLF sinergijski vežu za Myc promotor, faktor transkripcije koji je povezan sa ekspresijom gena α- i β-globina u embrionskim proeritroblast.[18]
Fiziologija endotela
[uredi | uredi izvor]Ekspresija KLF2 je inducirana protokom lamiskog toka u stresu smicanja, kao što je uzrokovano protokom krvi u normalnom endotelu.[19][20]
Ovo aktivira mehanoosjetljive kanale, koji zauzvrat aktiviraju dva puta: MEK5/ERK5, koji aktiviraju faktor transkripcije MEF2, koji pojačava regulaciju ekspresije gena KLF2 i inhibiciju PI3K, što povećava stabilnost iRNK KLF2-a. Vezanje citokina, kao što su TNFα i IL-1β na njihove receptore aktivira faktor transkripcije p65, koji također inducira ekspresiju KLF2. KLF2 tada ima četiri ključne funkcije u endotelu:
- Inhibiranjem aktivacije p65 transkripcijskim koaktivatorom p300, ekspresija VCAM1 i SELE se smanjuje, geni koji kodiraju endotelne molekule ćelijske adhezije, uzrokujući smanjenu aktivaciju limfocita i leukocita, a time i smanjuju upalu;
- Nadregulira ekspresiju THBD (trombomodulin) i NOS3 (endotelna sintaza dušik-oksida), imajući anti-trombocitni efekt;
- Regulacijom NOS3, kao i NPPC (natriuretski prekursor peptida C), KLF2 ima vazodilatacijski efekt;
- KLF2 takođe inhibira ekspresiju VEGFR2 (VEGF receptor 2), imajući anti-angiogeni efekt.[21]
Zato KLF2 ima važnu ulogu u regulaciji normalne fiziologije endotela. Pretpostavlja se da KLF2 specifičan za mijeloid ima zaštitnu ulogu u aterosklerozi[22] Pokazalo se da su promjene u ekspresiji gena u endotelnim ćelijama, izazvane KLF2-om, ateroprotektivne.[20]
Diferencijacija T-ćelija
[uredi | uredi izvor]KLF2 ima važnu funkciju u diferencijaciji T-limfocita. Bez KLF2, T-ćelije su aktivirane i sklonije apoptozama, što sugerira da KLF2 regulra G0 fazu (mirovanja) i preživljavanje T-ćelija.[7] Timociti sa nedostatkom KLF2 također ne eksprimiraju nekoliko receptora potrebnih za timusnu emigraciju i diferencijaciju u zrelih T-ćelija, kao što je sfingozin-1 fosfatni receptor 1.[23]
Adipogeneza
[uredi | uredi izvor]KLF2 je negativni regulator diferencijacije adipocita. KLF2 se ispoljava u preadipocitima, ali ne i u zrelim adipocitima, i snažno inhibira ekspresiju PPAR-γ (peroksisom), proliferator-aktiviranog receptora-γ, inhibiranjem aktivnosti promotora. Ovo sprečava diferencijaciju preadipocita u adipocite, a time i adipogenezu.[24]
Također pogledajte
[uredi | uredi izvor]Reference
[uredi | uredi izvor]- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000127528 - Ensembl, maj 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000055148 - Ensembl, maj 2017
- ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ Kozyrev SV, Hansen LL, Poltaraus AB, Domninsky DA, Kisselev LL (Jun 1999). "Structure of the human CpG-island-containing lung Krüppel-like factor (LKLF) gene and its location in chromosome 19p13.11-13 locus". FEBS Lett. 448 (1): 149–52. doi:10.1016/S0014-5793(99)00348-8. PMID 10217429. S2CID 20878426.
- ^ Wani MA, Conkright MD, Jeffries S, Hughes MJ, Lingrel JB (Sep 1999). "cDNA isolation, genomic structure, regulation, and chromosomal localization of human lung Kruppel-like factor". Genomics. 60 (1): 78–86. doi:10.1006/geno.1999.5888. PMID 10458913.
- ^ a b c d e Pearson R; Fleetwood J; Eaton S; Crossley M; Bao S (2008). "Krüppel-like transcription factors: a functional family". Int J Biochem Cell Biol. 40 (10): 1996–2001. doi:10.1016/j.biocel.2007.07.018. PMID 17904406.
- ^ Hodge D, Coghill E, Keys J, Maguire T, Hartmann B, McDowall A, Weiss M, Grimmond S, Perkins A (april 2006). "A global role for EKLF in definitive and primitive erythropoiesis". Blood. 107 (8): 3359–70. doi:10.1182/blood-2005-07-2888. PMC 1895762. PMID 16380451.
- ^ Perkins AC, Sharpe AH, Orkin SH (maj 1995). "Lethal beta-thalassaemia in mice lacking the erythroid CACCC-transcription factor EKLF". Nature. 375 (6529): 318–22. doi:10.1038/375318a0. PMID 7753195. S2CID 4300395.
- ^ Bieker JJ (2005). "An unexpected entry into the globin real estate market". Blood. 106 (7): 2230–2231. doi:10.1182/blood-2005-07-2862.
- ^ a b c d e Anderson KP, Kern CB, Crable SC, Lingrel JB (novembar 1995). "Isolation of a gene encoding a functional zinc finger protein homologous to erythroid Krüppel-like factor: identification of a new multigene family". Mol. Cell. Biol. 15 (11): 5957–65. doi:10.1128/mcb.15.11.5957. PMC 230847. PMID 7565748.
- ^ Palis J, Kinglsey P, Stoeckert CJ. "Gene 16598: Klf2 (kruppel-like factor 2 (lung))". ErythonDB. Arhivirano s originala, 29. 10. 2013. Pristupljeno 31. 5. 2021.
- ^ Kuo CT, Veselits ML, Barton KP, Lu MM, Clendenin C, Leiden JM (novembar 1997). "The LKLF transcription factor is required for normal tunica media formation and blood vessel stabilization during murine embryogenesis". Genes Dev. 11 (22): 2996–3006. doi:10.1101/gad.11.22.2996. PMC 316695. PMID 9367982.
- ^ Wani MA, Wert SE, Lingrel JB (juli 1999). "Lung Kruppel-like factor, a zinc finger transcription factor, is essential for normal lung development". J. Biol. Chem. 274 (30): 21180–5. doi:10.1074/jbc.274.30.21180. PMID 10409672.
- ^ a b Basu P, Morris PE, Haar JL, Wani MA, Lingrel JB, Gaensler KM, Lloyd JA (oktobar 2005). "KLF2 is essential for primitive erythropoiesis and regulates the human and murine embryonic beta-like globin genes in vivo". Blood. 106 (7): 2566–71. doi:10.1182/blood-2005-02-0674. PMC 1895257. PMID 18637087.
- ^ Basu P, Lung TK, Lemsaddek W, Sargent TG, Williams DC, Basu M, Redmond LC, Lingrel JB, Haar JL, Lloyd JA (novembar 2007). "EKLF and KLF2 have compensatory roles in embryonic β-globin gene expression and primitive erythropoiesis". Blood. 110 (9): 3417–25. doi:10.1182/blood-2006-11-057307. PMC 2200909. PMID 17675555.
- ^ Alhashem YN, Vinjamur DS, Basu M, Klingmüller U, Gaensler KM, Lloyd JA (juli 2011). "Transcription factors KLF1 and KLF2 positively regulate embryonic and fetal β-globin genes through direct promoter binding". J. Biol. Chem. 286 (28): 24819–27. doi:10.1074/jbc.M111.247536. PMC 3137057. PMID 21610079.
- ^ Pang CJ, Lemsaddek W, Alhashem YN, Bondzi C, Redmond LC, Ah-Son N, Dumur CI, Archer KJ, Haar JL, Lloyd JA, Trudel M (juli 2012). "Kruppel-like factor 1 (KLF1), KLF2, and Myc control a regulatory network essential for embryonic erythropoiesis". Mol. Cell. Biol. 32 (13): 2628–44. doi:10.1128/MCB.00104-12. PMC 3434496. PMID 22566683.
- ^ Dekker RJ, van Soest S, Fontijn RD, Salamanca S, de Groot PG, VanBavel E, Pannekoek H, Horrevoets AJ (septembar 2002). "Prolonged fluid shear stress induces a distinct set of endothelial cell genes, most specifically lung Krüppel-like factor (KLF2)". Blood. 100 (5): 1689–98. doi:10.1182/blood-2002-01-0046. PMID 12176889.
- ^ a b Gimbrone MA Jr, García-Cardeña G (2013). "Vascular endothelium, hemodynamics, and the pathobiology of atherosclerosis". Cardiovascular Pathology. 22 (1): 9–15. doi:10.1016/j.carpath.2012.06.006. PMC 4564111. PMID 22818581.
- ^ Atkins GB, Jain MK (juni 2007). "Role of Krüppel-like transcription factors in endothelial biology". Circ. Res. 100 (12): 1686–95. doi:10.1161/01.RES.0000267856.00713.0a. PMID 17585076.
- ^ Shaked I, Ley K (maj 2012). "Protective role for myeloid specific KLF2 in atherosclerosis". Circ. Res. 110 (10): 1266. doi:10.1161/CIRCRESAHA.112.270991. PMID 22581916.
- ^ Carlson CM, Endrizzi BT, Wu J, Ding X, Weinreich MA, Walsh ER, Wani MA, Lingrel JB, Hogquist KA, Jameson SC (juli 2006). "Kruppel-like factor 2 regulates thymocyte and T-cell migration". Nature. 442 (7100): 299–302. doi:10.1038/nature04882. PMID 16855590.
- ^ Banerjee SS, Feinberg MW, Watanabe M, Gray S, Haspel RL, Denkinger DJ, Kawahara R, Hauner H, Jain MK (januar 2003). "The Krüppel-like factor KLF2 inhibits peroxisome proliferator-activated receptor-gamma expression and adipogenesis". J. Biol. Chem. 278 (4): 2581–4. doi:10.1074/jbc.M210859200. PMID 12426306.
Vanjski linkovi
[uredi | uredi izvor]- KLF2 protein, human na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- KLF2 lokacija ljudskog genoma UCSC Genome Browser.
KLF2 detalji ljudskog genoma u UCSC Genome Browser.