мини|Терцијарна структура главног уринарног протеина миша. Протеин има осам бета равни (жуто) распоређених у бета буре које је отворено на једном крају, са алфа хеликсима (црвено) на оба краја, амино- и карбоксилном. Структура је добијена из уноса у Банци података о протеинима . Пронађи све примере овог протеина у PDB.
Главни уринарни протеини (Mup-ови), такође познати као α2u-глобулини, јесу потпородица протеина који се налазе у изобиљу у урину и другим секретима многих животиња. Mup-ови пружају мали опсег идентификационих информација о животињи даваоцу, када их детектује вомероназални орган животиње примаоца. Они припадају већој породици протеина познатој као липокалини. Mup-ови су кодирани кластером гена, који се налазе један поред другог на једном делу ДНК, чији број значајно варира међу врстама: од најмање 21 функционалног гена код мишева до ниједног код људи. Mup протеини формирају карактеристичан облик рукавице, обухватајући џеп за везивање лиганада који прима специфичне мале органске хемикалије.
Уринарни протеини су први пут пријављени код глодара 1932. године, током студија Томаса Адиса о узроку протеинурије. Они су моћни људски алергени и у великој мери су одговорни за бројне алергије на животиње, укључујући алергије на мачке, коње и глодаре. Њихова ендогена функција унутар животиње је непозната, али може укључивати регулисање потрошње енергије. Међутим, као секретовани протеини, они играју вишеструке улоге у хемијској комуникацији између животиња, функционишући као транспортери и стабилизатори феромона код глодара и свиња. Mup-ови такође могу деловати као протеински феромони сами по себи. Показано је да подстичу агресију код мужјака мишева, а један специфичан Mup протеин који се налази у урину мужјака миша је сексуално привлачан за женке мишева. Mup-ови такође могу функционисати као сигнали између различитих врста: мишеви показују инстинктивну реакцију страха на детекцију Mup-ова који потичу од предатора као што су мачке и пацови.
Откриће мини|Филогенија Mup кодирајућих секвенци код сисара. Поновљивост реконструкције је тестирана бутстраповањем. Унутрашње гране са подршком бутстрапа > 50% су приказане. Људи доброг здравља излучују урин који је углавном без протеина. Стога, од 1827. године, лекари и научници су били заинтересовани за протеинурију, вишак протеина у људском урину, као индикатор болести бубрега.Те године Ричард Брајт је први пут повезао болест бубрега, која ће касније постати позната као Брајтова болест, са албуминским урином. Да би боље разумели етиологију протеинурије, неки научници су покушали да проучавају овај феномен на лабораторијским животињама. Између 1932. и 1933. године, бројни научници, укључујући Томаса Адиса, независно су пријавили изненађујуће откриће да неки здрави глодари имају протеине у свом урину. Међутим, тек 1960-их година су главни уринарни протеини мишева и пацова први пут детаљно описани. Утврђено је да се протеини првенствено стварају у јетри мужјака и излучују кроз бубреге у урин у великим количинама (милиграми дневно).
Откако су именовани, утврђено је да се протеини различито експримирају у другим жлездама које луче производе директно у спољашњу средину. То укључује сузне, паротидне, субмаксиларне, сублингвалне, препуцијалне и млечне жлезде. Код неких врста, као што су мачке и свиње, изгледа да се Mup-ови уопште не експримирају у урину и углавном се налазе у пљувачки. Понекад се термин уринарни Mup-ови (uMup-ови) користи да би се разликовали Mup-ови изражени у урину од оних у другим ткивима.
Mup гени Између 1979. и 1981. године процењено је да су Mup-ови кодирани породицом гена од између 15 и 35 гена и псеудогена код миша и процењених 20 гена код пацова. Године 2008. утврђен је прецизнији број Mup гена код низа врста анализом ДНК секвенци целих генома.
Глодари лево|мини|Тачкасти дијаграм који приказује самосличност унутар мишјег Mup кластера. Главна дијагонала представља поравнање секвенце са самом собом; линије ван главне дијагонале представљају сличне или понављајуће обрасце унутар кластера. Образац се разликује између старијих, периферних Mup-ова класе А и новијих, централних Mup-ова класе Б.
Референтни геном миша има најмање 21 различит Mup ген (са отвореним оквирима читања) и још 21 Mup псеудоген (са оквирима читања поремећеним бесмисленом мутацијом или непотпуном дупликацијом гена). Сви су груписани заједно, поређани један поред другог дуж 1,92 мегабаза ДНК на хромозому 4. 21 функционални ген подељен је у две подкласе на основу положаја и сличности секвенце: 6 периферних Mup-ова класе А и 15 централних Mup-ова класе Б. Централни кластер гена Mup класе Б формиран је кроз бројне узастопне дупликације једног од Mup-ова класе А. Пошто су сви гени класе Б скоро идентични једни другима, истраживачи су закључили да су се ове дупликације догодиле веома недавно у еволуцији мишева. Заиста, репетитивна структура ових централних Mup гена значи да ће они вероватно бити нестабилни и могу варирати у броју међу дивљим мишевима. Mup-ови класе А се више разликују једни од других и стога ће вероватно бити стабилнији, старији гени, али је непознато које функционалне разлике, ако их има, класе поседују. Сличност између гена чини овај регион тешким за проучавање коришћењем тренутне технологије секвенцирања ДНК. Сходно томе, кластер гена Mup је један од ретких делова секвенце целог генома миша са преосталим празнинама, а даљи гени могу остати неоткривени.
Урин пацова такође садржи хомологне уринарне протеине; иако су првобитно добили друго име, α2u-глобулини, од тада су постали познати као Mup-ови пацова. Пацови имају 9 различитих Mup гена и још 13 псеудогена груписаних заједно на 1,1 мегабаза ДНК на хромозому 5. Као и код мишева, кластер је формиран вишеструким дупликацијама. Међутим, то се догодило независно од дупликација код мишева, што значи да су обе врсте глодара прошириле своје Mup породице гена засебно, али паралелно.
Неглодари Већина других проучаваних сисара, укључујући свињу, краву, мачку, пса, галага, макакија, шимпанзу и орангутана, има један Mup ген. Неки, међутим, имају проширен број: коњи имају три Mup гена, а сиви мишји лемури имају најмање два. Чини се да инсекти, рибе, водоземци, птице и торбари имају поремећену синтенију на хромозомској позицији кластера Mup гена, што сугерише да је породица гена можда специфична за плаценталне сисаре. Људи су једини плацентални сисари за које је утврђено да немају активне Mup гене; уместо тога, они имају један Mup псеудоген који садржи мутацију која узрокује погрешан сплајсинг, чинећи га нефункционалним.
Функција
Транспортни протеини десно|мини|Главни уринарни протеини миша везују 2-сек-бутил-4,5-дихидротиазол (SBT), мишји феромон. Бета буре формира џеп, у коме је молекул SBT чврсто везан. Структура је добијена из .
Mup-ови су чланови велике породице нискомолекуларних (~19 kDa) протеина познатих као липокалини. Они имају карактеристичну структуру од осам бета равни распоређених у антипаралелно бета буре отворено на једном лицу, са алфа хеликсима на оба краја. Сходно томе, они формирају карактеристичан облик рукавице, обухватајући џеп налик чашици који везује мале органске хемикалије са високим афинитетом. Бројни овакви лиганди се везују за мишје Mup-ове, укључујући 2-сек-бутил-4,5-дихидротиазол (скраћено SBT или DHT), 6-хидрокси-6-метил-3-хептанон (HMH) и 2,3 дихидро-егзо-бревикомин (DHB). Све су то хемикалије специфичне за урин за које је показано да делују као феромони — молекуларни сигнали које излучује једна јединка и који покрећу урођени рефлекс код другог припадника исте врсте. Такође је показано да мишји Mup-ови функционишу као стабилизатори феромона, обезбеђујући механизам спорог ослобађања који продужава потенцију испарљивих феромона у мирисним траговима урина мужјака. С обзиром на разноврсност Mup-ова код глодара, првобитно се мислило да различити Mup-ови могу имати различито обликоване џепове за везивање и стога везивати различите феромоне. Међутим, детаљне студије су откриле да се већина варијабилних места налази на површини протеина и изгледа да имају мало утицаја на везивање лиганда.
Mup-ови пацова везују различите мале хемикалије. Најчешћи лиганд је 1-хлородекан, док су 2-метил-N-фенил-2-пропенамид, хексадекан и 2,6,11-триметил декан мање заступљени. Mup-ови пацова такође везују лимонен-1,2-епоксид, што доводи до болести бубрега домаћина, хијалин-капљичне нефропатије, која напредује у рак. Друге врсте не развијају овај поремећај јер њихови Mup-ови не везују ту одређену хемикалију. Сходно томе, када су трансгени мишеви пројектовани да експримирају Mup пацова, њихови бубрези су развили болест. Mup који се налази код свиња, назван саливарни липокалин (SAL), експримира се у пљувачној жлезди мужјака где чврсто везује андростенон и андростенол, оба феромона који изазивају код женки свиња став за парење.
Студије изотермалне титрационе калориметрије изведене са Mup-овима и повезаним лигандима (пиразини, алкохоли, тиазолини, 6-хидрокси-6-метил-3-хептанон, и N-фенилнафтиламин,) откриле су необичан феномен везивања. Утврђено је да је активни центар субоптимално хидратисан, што резултира тиме да је везивање лиганда вођено енталпијским дисперзионим силама. Ово је супротно већини других протеина, који показују силе везивања вођене ентропијом услед реорганизације молекула воде. Овај необичан процес назван је некласични хидрофобни ефекат.
Феромони лево|мини|Mup-ови у урину C57BL/6J миша анализирани нативном гел електрофорезом.
Студије су покушале да пронађу прецизну функцију Mup-ова у феромонској комуникацији. Показано је да Mup протеини подстичу пубертет и убрзавају еструсни циклус код женки мишева, изазивајући Ванденбергов ефекат и Витенов ефекат. Међутим, у оба случаја Mup-ови су морали бити представљени женки растворени у мушком урину, што указује на то да протеин захтева одређени уринарни контекст да би функционисао. Године 2007. Mup-ови који се иначе налазе у урину мужјака миша направљени су у трансгеним бактеријама, и стога створени без хемикалија које иначе везују. Показано је да су ови Mup-ови довољни да подстакну агресивно понашање код мужјака, чак и у одсуству урина. Поред тога, утврђено је да Mup-ови направљени у бактеријама активирају олфакторне сензорне неуроне у вомероназалном органу (VNO), подсистему носа за који се зна да детектује феромоне путем специфичних сензорних рецептора, код мишева и пацова. Заједно, ово је показало да Mup протеини могу деловати као феромони сами по себи, независно од својих лиганада. десно|мини|Фицвилијам Дарси је био инспирација за именовање дарцина, Mup-а који привлачи женке мишева ка мушком урину.