Leta i den här bloggen

fredag 23 mars 2018

TRIM54 (Kr.2p23.3) RNF30, MURF3 Tärkeä juovikkaalle lihakselle ja sydämelle

TRIM54 (Kr.2p23.3) , RNF30, MURF3 (C_II)

Tämä 2. kromosomin TRIM54 geeni (RNF30) eli MURF3 (C_II) , koodaa RING finger-motiivin omaavaa proteiinia RNF30 , joka on hyvin samankaltainen kuin 1.kromosomissa sijaitsevan TRIM 63:n koodaama proteiini TRIM63 eli RNF28 (MURF1) (C_II) ja 8. kromosomin TRIM55 (RNF29) eli MURF2 (C_II) . Koeputkitutkimuksissa on osoitettu, että 1. kromosomin TRIM63 (RNF28) ja 8. kromosomin TRIM55 ( RNF29) (C_II) muodostavat heterodimeerejä MURF1/2.
Millä tavalla MURF 3 funktio eroaa näistä?
Ainakin MURF1 ja 2 toimivat sydänlihaksen sarkomeerissa kontraktiileissa elementeissä, joihin ne kohdentavat (esim. titiiniin) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5498329/), millä on merkitystä juovikkaan lihaksen titiinikinaasin ja mikrotubuleista riippuvien signaaliteiden säätelyssä. Vertailemalla eri MURF-funktioita hahmottuu MURF-3:n erityisiä tehtäviä juovikkaassa lihaksessa.
Vaihtoehtoisella luennalla muodostuneet MURF3-variantit koodavat eri isoformeja. Geeniä ilmenee sydämessä, testiksessä ja parissa muussa kudoksessa.

Haku PubMed: ”MURF3 function”

Juovikkaalle lihakselle spesifiset TRIM63/MURF1, TRIM55/MURF2 ja TRIM54/MURF3 toimivat E3 ubikitiinivälitteisinä ligaaseina lihasproteiinien vaihtumisaineenvaihdunnassa. MURF2 ilmenee vahvimmin alkion (embryon) luurankolihaksessa ja MURF1 ja MURF3 säätyvät ylös vasta syntymän jälkeen. MURF2 poistogeenisyys johtaa myogeenisen erilaistumisen ja myotubulusten muodostumisen viivästymään ( in vitro) ja stabiilien glutamyloituneitten mikrotubulusten populaatioon. Täten MURF2:n merkitys on tärkeä luurankolihaksen varhaisvaiheen erilaistumisessa ja myofibrillogeneesissä. Jatkokehityksessä tapahtuu vaihde embryonaalisesta isoformista 50kDA (hitaisiin säikeisiin assosioituneesta) isoformiin 60 kDA, joka hallitsee syntymän jälkeen. Noissa hitaissa säikeissä ei ole MURF1-isoformia. MURF3 taas on yleinen sekä I että II tyypin säikeissä

  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22426552 The striated muscle-specific tripartite motif (TRIM) proteins TRIM63/MURF1, TRIM55/MURF2 and TRIM54/MURF3 can function as E3 ubiquitin ligases in ubiquitin-mediated muscle protein turnover. Despite the well-characterised role of MURF1 in skeletal muscle atrophy, the dynamics of MURF isogene expression in the development and early postnatal adaptation of skeletal muscle is unknown. Here, we show that MURF2 is the isogene most highly expressed in embryonic skeletal muscle at E15.5, with the 50 kDa A isoform predominantly expressed. MURF1 and MURF3 are upregulated only postnatally. Knockdown of MURF2 p50A by isoform-specific siRNA results in delayed myogenic differentiation and myotube formation in vitro, with perturbation of the stable, glutamylated microtubule population. This underscores that MURF2 plays an important role in the earliest stages of skeletal muscle differentiation and myofibrillogenesis. During further development, there is a shift towards the 60 kDa A isoform, which dominates postnatally. Analysis of the fibre-type expression shows that MURF2 A isoforms are predominantly slow-fibre associated, whilst MURF1 is largely excluded from these fibres, and MURF3 is ubiquitously distributed in both type I and II fibres.

MURF3 proteiinin merkityksestä

(Suomennosta) Lihasspesifisen RINGfinger 3-proteiinin puute altistaa sydäntä infarktin jälkeiselle sydänlihasrepeämälle (hiiressä).
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17360532Loss of muscle-specific RING-finger 3 predisposes the heart to cardiac rupture after myocardial infarction. Fielitz J1, van Rooij E, Spencer JA, Shelton JM, Latif S, van der Nagel R, Bezprozvannaya S, de Windt L, Richardson JA, Bassel-Duby R, Olson EN.
  • (Suom) RING finger proteiinit toimivat yleisesti ubikitiiniligaaseina, jotka välittävät proteiinin hajoittamista ubikitiini-proteosomisilppuritietä. Juovikkaan lihaksen sarkomeeriin rajoittuneet lihasspesifiset RING-finger proteiinit (MuRF) omaavat oletettavasti ubikitiiniligaasiaktiivisuutta. Hiirikokeilla tutkijat osoittivat, että MURF3 vajeisten hiirien sydän toimii kyllä normaalisti, mutta on altis infarktin jälkeiselle sydänlihasrepeytymälle. Sydämen repeytymistä, rupturoitumista, edeltää vasemman kammion laajentuma ja vaikea-asteinen sydämen supistumiskyvyn vähenemä ja samalla myosyyttien degeneraatio. Hiivasolututkimuksissa paljastui, että MURF3-proteiinin interaktiopartnerina toimii 4½ LIM-domaani (FHL2) ja gammafilamiiniproteiinit. Biokemialliset analyysit taas osoittivat, että senkaltaiset proteiinit ovat MURF3-ubikitiiniligaasin kohtaantovalkuaisaineita. Siis niitä MURF3 johtaa proteosomisilppuriin. Hiirillä, joilta MURF3 puuttui, kertyi sydämeen epänormaalin paljon FHL2- ja gammafilamiinirakenteita. Nämä löydöt osoittavat että MURF3 ylläpitää sydämen integriteettiä ja funktiota akuutin sydänlihasinfarktin jälkeen, ja MURF3:n kardioprotektiivisuutta on FHL2 rakenteen ja gammafilamiinin hajoittaminen.
  • RING-finger proteins commonly function as ubiquitin ligases that mediate protein degradation by the ubiquitin-proteasome pathway. Muscle-specific RING-finger (MuRF) proteins are striated muscle-restricted components of the sarcomere that are thought to possess ubiquitin ligase activity. We show that mice lacking MuRF3 display normal cardiac function but are prone to cardiac rupture after acute myocardial infarction. Cardiac rupture is preceded by left ventricular dilation and a severe decrease in cardiac contractility accompanied by myocyte degeneration. Yeast two-hybrid assays revealed four-and-a-half LIM domain (FHL2) and gamma-filamin proteins as MuRF3 interaction partners, and biochemical analyses showed these proteins to be targets for degradation by MuRF3. Accordingly, FHL2 and gamma-filamin accumulated to abnormal levels in the hearts of mice lacking MuRF3. These findings reveal an important role of MuRF3 in maintaining cardiac integrity and function after acute myocardial infarction and suggest that turnover of FHL2 and gamma-filamin contributes to this cardioprotective function of MuRF3.

Lisäkysymys

Yksi TRIM-jäsen 1. kromosomista , TRIM45 (RNF99) on IG-FLMN (C_X)  ,siis sillä on filamiinidomeeni. Miten se ja MURF-3 suhtautuvat toisiinsa, miten niiden välinen integraatio on järjestynyt? Ilmeisesti evolutionaalinen vaihe on eri sydämessä. Säätelevätkö ne toisiaan negatiivisesti?
  • In this study, we report the identification and characterization of the human tripartite motif-containing protein 45 (TRIM45), a novel member of the TRIM family, from a human embryonic heart cDNA library. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15351693

Sarkomeeri ja kontraktiilit rakenteet , MURFien asema
TITIINI sarkoplasmisessa retikulumissa
MURF sarkoplasmisessa retikulumissa

Ainakin MURF1ja 2 ovat tärkeitä Titiinille ja joillekin muille kontraktiileille sarkomeeriproteiineille (2008)

  • The protein encoded by this gene contains a RING finger motif and is highly similar to the ring finger proteins TRIM55 RNF28/MURF1 and TRIM63 RNF29/MURF2. In vitro studies demonstrated that this protein, RNF28, and RNF29 form heterodimers, which may be important for the regulation of titin kinase and microtubule-dependent signal pathways in striated muscles. Alternatively spliced transcript variants encoding distinct isoforms have been reported. [provided by RefSeq, Jul 2008] Expression Biased expression in heart (RPKM 35.4), testis (RPKM 5.2) and 2 other tissues See more Orthologs mouse all

Juovikkaan lihaksen proteiinia aggrekoivat myopatiat (PAM), (2015)

Uudemmat sydänlihaksen ja tahdonalaisen lihaksen proteiineja aggrekoivat myopatiat (PAM) ovat kombinoituja MURF1- ja MURF3-geenien mutaatioita. Ne ovat häiriöitä, joissa proteiineja kertyy lihassäikeisiin. Oheisartikkelissa kuvataan potilas, jonka proksimaaliset lihakset ovat heikkoja ja sydänlihas hypertrofioitunutta. Hänen lihassäikeissään on inkluusiokappaleita, jotka sisältävät myosiinia ja myosiiniin assosioituvia proteiineja ja lihaksen mikrotubulit sijaitsevat poikkeavalla tavalla. Vauriossa A ja M- juovat vaikuttavat normaaleilta, mutta ohuet filamentit ja Z- vyöhyke puuttuvat. Nämä piirteet eroavat myosiininkertymämyopatian ( MSM) inkluusiokappaleista, mutta muistuttavat hyvin paljon koehiiressä todettua tilaa, jossa lihasspesifiset RING finger-proteiinit MURF1 ja MURF3 puuttuvat. Sangerin sekvensiolla suljettiin pois MSM-tautiin assosioituvan geenin MYH7 mutaatiot, mutta tunnistettiin mutaatioita TRIM63 ja TRIM54-geeneissä, jotka koodaavat vastaavasti mainittuja MURF1 ja -3 geenejä. Koko genomi tutkittiin, mutta muita mahdollisia tätä tautia aiheuttavia mutaatioita näiden lisäksi ei havaittu. Analysoitiin seitsemän perheen jäsentä ja havaittiin molempia mutaatioita kertyneen sukuun, mutta vain homozygootti TRIM63:n 0- mutaatio kombinoituna heterozygoottiseen TRIM 54 mutaatioon aiheutti probandilla taudin fenotyypin. Kummatkin MURF:it ( 1 ja 3) ovat mikrotubuluksiin assosioituneita proteiineja ja ne sijoittuvat sarkomeerin M- jaksoon ja Z-vyöhykkeeseen. Ne ovat E3 ubikitiiniligaaseja , joilla on tehtävää sarkomeeriproteiinien hajoittamisessa, mikrotubulusten stabiloimisessa ja myogeneesissä. Potilaalta tehtiin havainto, että ubikitiini ja yksi proteosomialayksikkö puuttuivat löydetyistä inkluusioista, joten paksujen filamenttien vaihtuminen oli viallista. Mikrotubuluksien irtoilun korjasi viljellyissä myotubuluksissa wtMURF1:n ohimenevä ilmenemä. Tämän uuden myopatian ainutlaatuiset piirteet viittaavat A-vyöhykkeen proteostaasin puutteiden ja mikrotubulusten instabiliteetin olevan taudin syynä.

  • New cardiac and skeletal protein aggregate myopathy associated with combined MuRF1 and MuRF3 mutations. Olivé M, et al. Hum Mol Genet, 2015 Jul 1. PMID 2580128 Protein aggregate myopathies (PAMs) define muscle disorders characterized by protein accumulation in muscle fibres. We describe a new PAM in a patient with proximal muscle weakness and hypertrophic cardiomyopathy, whose muscle fibres contained inclusions containing myosin and myosin-associated proteins, and aberrant distribution of microtubules. These lesions appear as intact A- and M-bands lacking thin filaments and Z-discs. These features differ from inclusions in myosin storage myopathy (MSM), but are highly similar to those in mice deficient for the muscle-specific RING finger proteins MuRF1 and MuRF3.
  • Sanger sequencing excluded mutations in the MSM-associated gene MYH7 but identified mutations in TRIM63 and TRIM54, encoding MuRF1 and MuRF3, respectively. No mutations in other potentially disease-causing genes were identified by Sanger and whole exome sequencing. Analysis of seven family members revealed that both mutations segregated in the family but only the homozygous TRIM63 null mutation in combination with the heterozygous TRIM54 mutation found in the proband caused the disease phenotype.
  • Both MuRFs are microtubule-associated proteins localizing to sarcomeric M-bands and Z-discs. They are E3 ubiquitin ligases that play a role in degradation of sarcomeric proteins, stabilization of microtubules and myogenesis. Lack of ubiquitin and the 20S proteasome subunit in the inclusions found in the patient suggested impaired turnover of thick filament proteins. Disruption of microtubules in cultured myotubes was rescued by transient expression of wild-type MuRF1. The unique features of this novel myopathy point to defects in homeostasis of A-band proteins in combination with instability of microtubules as cause of the disease.

MURF-proteiinien havaitsemisen aikaan 2000. Juovikkaan lihasten mikrotubulusverkoston myogeeninen säätelijä. Merkitys lihaksen ominaisuuksille erilaisissa exogeenisissa  altistuksissa

    (Suom)Kuvataan MURF- proteiinien C_II alaryhmään kuuluvaa rakennetta. Tyypillinen RING-finger, Bbox12, Bbox2, Coiled-Coil, ja C-terminaalinen COS). Tyypillinen RING fingerproteiini MURF- ilmenemä tarvitaan lihaksen myoblastin erilaistumiseen ja myotuubifuusioon. Helikaalinen leusiinipitoinen domeeni välittää MURF:in assosiaatiota mikrotubuluksiin, RING- finger stabiloi mikrotubuluksia ja lisädomaanit tarvitaan homo-oligomerisaatioon. MURF-ilmenemä tuottaa sellaista mikrotubulaarista verkostoa, joka on resistenttiä mikrotubulusten depolymerisaatiolle, jota alkaloidit, kylmä ja kalsium aiheuttavat. MURF tunnistetaan juovikkaan lihaksen solujen mikrotubulusverkoston myogeenisenä säätelijänä.
  • The RING-finger domain is a novel zinc-binding Cys-His protein motif found in a growing number of proteins involved in signal transduction, ubiquitination, gene transcription, differentiation, and morphogenesis. We describe a novel muscle-specific RING-finger protein (MURF) expressed specifically in cardiac and skeletal muscle cells throughout pre- and postnatal mouse development. MURF belongs to the RING-B-box-coiled-coil subclass of RING-finger proteins, characterized by an NH(2)-terminal RING-finger followed by a zinc-finger domain (B-box) and a leucine-rich coiled-coil domain. Expression of MURF is required for skeletal myoblast differentiation and myotube fusion. The leucine-rich coiled-coil domain of MURF mediates association with microtubules, whereas the RING-finger domain is required for microtubule stabilization and an additional region is required for homo-oligomerization. Expression of MURF establishes a cellular microtubule network that is resistant to microtubule depolymerization induced by alkaloids, cold and calcium. These results identify MURF as a myogenic regulator of the microtubule network of striated muscle cells and reveal a link between microtubule organization and myogenesis.

Eri geenit koodavat kolmea eri MURF- molekyyliä

  • Murfeista vain MURF1 tekee interaktion titiinin A168/A169 toistoihin. MURF-3 taas vaikuttaa mikrotubulusten stabiliteettiin. Myofibrillissä MURF1 on M-juovan periferiassa lähellä titiinikinaasin katalyyttistä domeenia. Z-juovassa sitä on myös ja samoin liukoisena sytoplasmassa. MURF1, -2 ja -3 erilaiset ilmenemät ( ne säätyvät eri geeneistä) ja heterodimerisaatiot voivat linkitä keskenään titiinikinaasifunktion ja mikrotubuleista riippuvaiset signaalitiet - sekä MURF1 välitteisesti-  tumavaikutuksenkin kautta - lihasgeenin ilmenemän. (Kts. TRIM63)

MURF3, PPAR ja diabeettinen kardiomyopatia

(Suom) Diabeettisessa kardiomyopatiassa PPAR- transkriptiofaktorit ovat lisänneet aktiivisuuttaan, myös sydämelle kaikkein spesifisin PPARalfa. On identifioitu PPAR:n posttranslationaalisia modifikaatioita syöpäsoluista ja adiposyyteistä sekä tiettyjen ubikitiiniligaasien aiheuttamia PPAR molekyylien ligandista riippuvia hajoittamisia. Mutta aiemmin (ennen vuotta 2015) ei ole tunnistettu, miten PPAR säätelee kardiomyosyytissä ja sydämessä. Tämä tutkijaryhmä tunnisti MURF1 ja MURF2, lihasten RING fingerproteiinit estämässä eri tavoin PPAR-aktiviteetteja monoubikitinoimalla ja he tulivat siihen johtopäätökseen, että MURF3 saattaa säädellä PPAR aktiivisuuden in vivo, kehossa, säätelemään diabeettista kardiomyopatiaa. Koeputkitutkimuksissa tunnistettiin, että MURF3 monoubikitinoi PPARalfan ja PPARgamma1:n, mutta ei PPARbeetaa.Siis johtopäätöksenä on, että MURF3 auttaa stabiloimaan PPARalfan ja PPARgamma1:n kehossa antamaan vastusta diabeettisen kardiomyopatian kehkeytymiselle. MURF3 omaa myös odottamattoman roolin, kun se pystyy säätelemään rasvakertymiä siitä huoliamatta, että sitä löytyy vain juovikkaasta lihaksesta.
  • The pathogenesis of diabetic cardiomyopathy (DCM) involves the enhanced activation of peroxisome proliferator activating receptor (PPAR) transcription factors, including the most prominent isoform in the heart, PPARα. In cancer cells and adipocytes, post-translational modification of PPARs have been identified, including ligand-dependent degradation of PPARs by specific ubiquitin ligases. However, the regulation of PPARs in cardiomyocytes and heart have not previously been identified. We recently identified that muscle ring finger-1 (MuRF1) and MuRF2 differentially inhibit PPAR activities by mono-ubiquitination, leading to the hypothesis that MuRF3 may regulate PPAR activity in vivo to regulate DCM. …..in vitro ubiquitination assays identified MuRF3 mono-ubiquitinated PPARα and PPARγ1, but not PPARβ. CONCLUSIONS: These findings suggest that MuRF3 helps stabilize cardiac PPARα and PPARγ1 in vivo to support resistance to the development of DCM. MuRF3 also plays an unexpected role in regulating fat storage despite being found only in striated muscle.

Muistiin 8.4. 2018. Päivitys.
Upplagd av kl.
Etiketter: , , , ,

Inga kommentarer:

Skicka en kommentar

Prenumerera på: Kommentarer till inlägget (Atom)