Egl devet homolog 3 je protein koji je kod ljudi kodiran genom EGLN3. ELGN3 je član natporodice alfa-ketoglutarat-zavisnih hidroksilaza, koje su proteini koji ne sadrže hemijsko gvožđe.
Taylor (2001) utvrdio je da gen EGLN3 ima pet egzona.Taylor, M. S. Characterization and comparative analysis of the EGLN gene family. Gene 275: 125-132, 2001. PubMed: 11574160 Hirsila et al. (2003) našli su da gen EGLN3 ima četiri kodirajuća egzona.Hirsila, M., Koivunen, P., Gunzler, V., Kivirikko, K. I., Myllyharju, J. Characterization of the human propyl 4-hydroxylases that modify the hypoxia-inducible factor. J. Biol. Chem. 278: 30772-30780, 2003. PubMed: 12788921 Hartz (2012) mapirala je gen EGLN3 gene na homosomu 14, sekvenca q13.1, naa osnovu poravnavanja sekvenceEGLN3 (GenBank AJ310545) sa genomskom sekvencom (GRCh37).Hartz, P. A. Personal Communication. Baltimore, Md. 4/19/2012. Aminokiselinska sekvenca
Dužina polipeptidnog lanca je 239 aminokiselina, a molekulska težina 27.261 Da
1020304050 MPLGHIMRLDLEKIALEYIVPCLHEVGFCYLDNFLGEVVGDCVLERVKQL HCTGALRDGQLAGPRAGVSKRHLRGDQITWIGGNEEGCEAISFLLSLIDR LVLYCGSRLGKYYVKERSKAMVACYPGNGTGYVRHVDNPNGDGRCITCIY YLNKNWDAKLHGGILRIFPEGKSFIADVEPIFDRLLFFWSDRRNPHEVQP SYATRYAMTVWYFDAEERAEAKKKFRNLTRKTESALTED 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
Kloniranje i ekspresija HIF je transkripcijski kompleks koji ima središnju ulogu u homeostazi kisika kod sisara. Posttranslacijska modifikacija prolil-hidroksilacijom ključni je regulatorni događaj koji cilja HIF-alfa (HIF1), podjedinice za proteasomsko uništavanje putem von Hippel-Lindau (VHL) kompleksa sveprisutnosti. Epstein et al. (2001) definirali su konzervirani put HIF-VHL-prolil hidroksilaze kod C. elegans i identificirali Egl9 kao dioksigenazu koja regulira HIF prolil-hidroksilacijom. U ćelijama sisara pokazali su da su HIF-prolil hidroksilaze predstavljene s tri proteina sa konzerviranim motivom koordinacije 2-histidin-1-karboksilatnog gvožđa na katalitskom mjestu. Geni koji kodiraju ove proteine klonirani su i autori su ih nazvali PHD1, PHD2 i PHD3. Direktna modulacija aktivnosti rekombinantnih enzima stupnjevanom hipoksijom, helacijom gvožđa i kobaltnim ionima odražavala je karakteristike HIF indukcije in vivo, ispunjavajući potrebe za tim enzimima kao senzora kisika koji regulišu HIF.Epstein, A. C. R., Gleadle, J. M., McNeill, L. A., Hewitson, K. S., O'Rourke, J., Mole, D. R., Mukherji, M., Metzen, E., Wilson, M. I., Dhanda, A., Tian, Y.-M., Masson, N., Hamilton, D. L., Jaakkola, P., Barstead, R., Hodgkin, J., Maxwell, P. H., Pugh, C. W., Schofield, C. J., Ratcliffe, P. J. C. elegans EGL-9 and mammalian homologs define a family of dioxygenases that regulate HIF by prolyl hydroxylation. Cell 107: 43-54, 2001. PubMed: 11595184 Bruick i McKnight (2001) neovisno su identificirali konzervirane enzime porodice HIF prolil-hidroksilaze, koje su nazvali HPH1, 2, odnosno 3, a čini se da su odgovorni za posttranslacijsku modifikaciju HIF-a koja ga cilja na ubikvitinaciji. Taylor (2001) izvijestio je da EGLN3 miša i čovjeka dijeli 97% identiteta aminokiselina. Kvantitativnom RT-PCR snslizom 17 ljudskih tkiva, Oehme et al. (2002) otkrili su da je ekspresija EGLN3 najviša u srcu, umjerena u posteljici i niska u mozgu, skeletnim mišićima, masnom tkivu, tankom crijevu i bubrezima. U drugim ispitivanim tkivima nije otkrivena mala ili bilo kakva ekspresija.Oehme, F., Ellinghaus, P., Kolkhof, P., Smith, T. J., Ramakrishnan, S., Hutter, J., Schramm, M., Flamme, I. Overexpression of PH-4, a novel putative proline 4-hydroxylase, modulates activity of hypoxia-inducible transcription factors. Biochem. Biophys. Res. Commun. 296: 343-349, 2002. PubMed: 12163023 Neovisno, Hirsila et al. (2003) klonirali su HIFP4H1, HIFP4H2 i HIFP4H3 PCR-om ljudske cDNK debelog crijeva, aorte i pluća. Izvedeni protein HIFP4H3 od 239 aminokiselina pune dužine sadrži C-terminalni katalitski domen koj sadrži motive za vezivanje željeza i C5 karboksilnu skupinu 2-oksoglutarata. Također su identifikovali vanjsku varijantu HIFP4H3 koja kodira protein kojem nedostaju aminokiseline 26 do 119. PCR analiza otkrila je gotovo uporedivu ekspresiju dvije varijante HIFP4H3 u svim ispitivanim tkivima, sa najvećom ekspresijom u srcu odraslih, mozgu, placenti, plućima i skeletnim mišićima i u fetusnom srcu, slezeni i skeletnim mišićima. Funkcija gena U kultiviranim stanicama sisara, Bruick i McKnight (2001) otkrili su da je neprimjerena akumulacija HIF-a uzrokovana prisilnom ekspresijom podjedinice HIF1-alfa u normoksičnim uvjetima ublažena koekspresijom HPH. Suzbijanje HPH u uzgojenim ćelijama Drosophila melanogaster pomoću interferencije RNK rezultiralo je povišenom ekspresijom gena LDH, induciranog hipoksijom pod normoksičnim uslovima. Zaključili su da je HPH bitna komponenta puta kojim ćelije osjećaju kisik.Bruick, R. K., McKnight, S. L. A conserved family of prolyl-4-hydroxylases that modify HIF. Science 294: 1337-1340, 2001. PubMed: 11598268 Koristeći rekombinantne proteine eksprimirane u ćelijama insekata, Hirsila et al. (2003) otkrili su da HIFP4H1, HIFP4H2 i HIFP4H3 pokazuju in vitro hidroksilaciju peptida sa 19-ostataka, zavisnu od 2-oksoglutarata, što odgovara C-terminalnom mjestu prolil-hidroksilacije HIF1-alfa. Sva tri enzima pokazala su nižu ili nikakvu aktivnost prema peptidu koji odgovara N-terminalnom navodnom mjestu prolil-hidroksilacije u HIF1-alfa. Sva tri enzima su hidroksilirani peptidi, dizajnirani sa navodnih mjesta prolil-hidroksilacije ljudskog HIF2-alfa (EPAS1), HIF3-alfa (HIF3A) i HIF-alfa C. elegans. Izoforma kodirana kratkom varijantom prerade HIFP4H3 bila je neaktivna. Nakayama et al. (2004) pokazali su da se brojnost PHD1 i PHD3 regulira njihovim ciljanjem na razgradnju ovisnu o proteasomu, pomoću E3 ubikvitin-ligaza SIAH1 i SIAH2, u uvjetima hipoksije. Siah2-nulti mišji fibroblasti pokazali su produženi Phd3 poluživot, što je rezultiralo nižim nivoima ekspresije Hif1a tokom hipoksije. Ekspresija Hif1a inducirana hipoksijom bila je potpuno inhibirana u Siah1a / Siah2-null ćelijama, ali se mogla spasiti inhibicijom Phd3 pomoću interferencije RNK. U 293T ćelijama, SIAH2 ciljanje PHD3 za razgradnju povećalo se izlaganjem čak i blagim hipoksičnim uslovima, što se poklapalo sa povećanom transkripcijom SIAH2. Siah2-null miševi podvrgnuti hipoksiji pokazali su poremećeni hiperpnenijski respiratorni odgovor i smanjene nivoe hemoglobina. Zaključili su da kontrola PHD1 i PHD3 putem SIAH1 i SIAH2 predstavlja još jedan nivo složenosti u regulaciji HIF1A tokom hipoksije.Nakayama, K., Frew, I. J., Hagensen, M., Skals, M., Habelhah, H., Bhoumik, A., Kadoya, T., Erdjument-Bromage, H., Tempst, P., Frappell, P. B., Bowtell, D. D., Ronai, Z. Siah2 regulates stability of prolyl-hydroxylases, controls HIF1-alpha abundance, and modulates physiologic responses to hypoxia. Cell 117: 941-952, 2004. PubMed: 15210114 Schlisio et al. (2008) otkrili su da je apoptoza uzrokovana povlačenjem NGF (vidi NGFB) iz uzgajanih neuronskih ćelija posredovana putem EGLN3 i njegovog nizvodnog efektora, KIF1B-beta.Schlisio, S., Kenchappa, R. S., Vredeveld, L. C. W., George, R. E., Stewart, R., Greulich, H., Shahriari, K., Nguyen, N. V., Pigny, P., Dahia, P. L., Pomeroy, S. L., Maris, J. M., Look, A. T., Meyerson, M., Peeper, D. S., Carter, B. D., Kaelin, W. G., Jr. The kinesin KIF1B-beta acts downstream from EglN3 to induce apoptosis and is a potential 1p36 tumor suppressor. Genes Dev. 22: 884-893, 2008. PubMed: 18334619 Minamishima i Kaelin (2010) pokazali su da je gubitak sva tri PHD-a (PHD1, PHD2 i PHD3) u jetri dramatično povećao vrijednosti EPO i hematokrita do koncentracija koje su znatno veće od onih postignutih nakon bubrežne inaktivacije PHD2. Otkrili su da je inaktivacija PHD2 dovoljna da inducira skoro maksimalna bubrežna proizvodnja EPO-a, dok je inaktivacija sva tri PHD-a potrebna da bi se reaktivirala proizvodnja jetrenog EPO-a.Minamishima, Y. A., Kaelin, W. G., Jr. Reactivation of hepatic EPO synthesis in mice after PHD loss. Science 329: 407 only, 2010. PubMed: 20651146 Izoforme mišićne piruvat-kinaze PKM1 i PKM2 kodirane su genom PKM2. Koristeći studije nokdauna i prekomjerne ekspresije sa nekoliko ljudskih ćelijskih linija, Luo et al. (2011) pokazali su da PKM2, ali ne i PKM1, stupa u interakciju s HIF1A i stimulira aktivnost transaktivacije HIF1A pod hipoksijskim uslovima. Analiza mutacija pokazala je da je PKM2 komunicirao s HIF1A na više lokacija. PKM2, ali ne i PKM1, sadrži motiv prolilhidroksilacije, LxxLAP, koji je hidroksilirani PHD3, a ta hidroksilacija bila je potrebna za aktivaciju HIF1A, posredovanu PKM2-om. Analiza imunoprecipitacije hromatina pokazala je kolokalizaciju PKM2, PHD3 i HIF1A sa p300 (EP300) na elementima odgovora na hipoksiju u hipoksijskim uslovima. Svi PKM2, PHD3 i HIF1A bili su potrebni za indukciju transkripcije glikolitskih gena i gena transportera glukoze-1 (GLUT1 ili SLC2A1). HIF1A je također inducirao ekspresiju PKM2 u petlji pozitivne povratne sprege tokom prelaska sa oksidativnog na glikolitski metabolizam.Luo, W., Hu, H., Chang, R., Zhong, J., Knabel, M., O'Meally, R., Cole, R. N., Pandey, A., Semenza, G. L. Pyruvate kinase M2 is a PHD3-stimulated coactivator for hypoxia-inducible factor 1. Cell 145: 732-744, 2011. PubMed: 21620138 PHD enzimi, kao što je PHD3, završavaju signale izazvane hipoksijom hidroksilacijom prolina u HIF1A, što signalizira razgradnju HIF1A zavisnu od ubikvitina. Analizom 2-hibridnog kvasca i koimunoprecipitacije, Hopfer et al. (2006) otkrili su da je protein WD40 pacova Morg1 (WDR83) u interakciji s Phd3. Delecijska i strukturna analiza otkrili su da je gornja površina specifične lopatice propelera WD40 u Morg1 u interakciji s N-terminalnim repom Phd3. Reporteri genske analize sa HEK293 ćelijama otkrili su da koekspresija Morg1 sa Phd3 promovira Phd3-zavisnu inhibiciju endogene aktivnosti HIF-a. Suprotno tome, nokdaun endogenog Morg1 u PC12 ćelijama pacova povećao je aktivnost HIF-a. Zaključili su da MORG1 funkcionira kao skela za PHD enzime.Hopfer, U., Hopfer, H., Jablonski, K., Stahl, R. A. K., Wolf, G. The novel WD-repeat protein Morg1 acts as a molecular scaffold for hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase 3 (PHD3). J. Biol. Chem. 281: 8645-8655, 2006. PubMed: 16407229 Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi
Kategorija:Ljudske 2OG oksigenaze Kategorija:EC 1.14.11 Kategorija:Geni na hromosomu 14 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika