ARNTL

ARNTL
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simbolos ARNTL , BMAL1, BMAL1c, JAP3, MOP3, PASD3, TIC, bHLHe5, translocador nuclear receptor de hidrocarburo arílico como
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ortólogos
Tipos Humano Ratón
Entrez
Conjunto
UniProt
RefSeq (ARNm)

NM_001243048
NM_007489
NM_001357070
NM_001368412
NM_001374642

RefSeq (proteína)

NP_001229977
NP_031515
NP_001343999
NP_001355341
NP_001361571

Lugar geométrico (UCSC) n / A Canal 7: 112.81 – 112.91 Mb
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ARNTL (abreviado del inglés  Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-like protein 1 ) es una proteína similar al translocador nuclear AHR , codificada por el gen ARNTL del mismo nombre , ubicado en el brazo corto (brazo p) del cromosoma 11 . [1] . También conocido como BMAL 1, MOP3 y más raramente BHLHE5, BMAL, BMAL1C, JAP3, PASD3 y TIC.

La proteína consta de una secuencia de 626 residuos de aminoácidos y tiene un peso molecular de 68762 Da [2] .

Historia

El gen ARNTL fue descubierto originalmente en 1997 por dos equipos de investigación, John B. Hogensch y colaboradores. en marzo [3] y por Ikeda y Nomura en abril [4] , como parte de la superfamilia de factores de transcripción del dominio PAS [3] . Se ha descubierto que la proteína ARNTL, también conocida como MOP3, se dimeriza con MOP4, CLOCK y factores inducibles por hipoxia [5] . Los nombres de las proteínas BMAL1 y ARNTL se dieron en artículos posteriores. Una de las primeras funciones descubiertas de la proteína ARNTL en la regulación circadiana se asoció con el heterodímero CLOCK:BMAL1 (CLOCK:ARNTL), que se uniría a través del potenciador E-box para activar la transcripción del gen que codifica la hormona vasopresina [6] . Sin embargo, la importancia del gen en los ritmos circadianos no se comprendió por completo hasta que se realizó la desactivación del gen en ratones y se demostró una pérdida completa de los ritmos circadianos en la locomoción y otros comportamientos [7] .

Estructura

La proteína BMAL1 contiene cuatro dominios según su estructura cristalográfica: un dominio bHLH , dos dominios PAS denominados PAS-A y PAS-B, y un dominio transactivador. La dimerización de las proteínas CLOCK:BMAL1 implica fuertes interacciones entre los dominios bHLH, PAS-A y PAS-B de CLOCK y BMAL1 y forma un heterodímero asimétrico con tres interfaces de proteínas distintas. La interacción PAS-A entre CLOCK y BMAL1 consta de CLOCK PAS-A α-helix y BMAL1 PAS-A ß-sheet y PAS-A BMAL1 domain α-helix motivo y CLOCK PAS-A ß-sheet [8] . Las regiones CLOCK y BMAL1 PAS-B están dispuestas en paralelo, lo que conduce a la ocultación de varios residuos de aminoácidos hidrófobos en la hoja ß de BMAL1 PAS-B y la superficie helicoidal de CLOCK PAS-B, como Tyr 310 y Phe. 423 [8] . Las interacciones clave con residuos de aminoácidos específicos, especialmente CLOCK His 84 y BMAL1 Leu 125, son importantes para la dimerización de estas moléculas [9] .

Funciones

La proteína codificada por el gen Bmal1 de mamífero se une a la segunda proteína bHLH-PAS a través del dominio PAS, CLOCK (o su parálogo, NPAS2 ) para formar un heterodímero en el núcleo celular [10] . A través de su dominio BHLH, este heterodímero se une a elementos de respuesta E-box [11] en las regiones promotoras de los genes Per (Per1 y Per2) y Cry (Cry1 y Cry2) [11] . Esta unión activa la transcripción y traducción de las proteínas PER1, PER2, CRY1 y CRY2.

Una vez que las proteínas PER y CRY se acumulan en concentraciones suficientes, interactúan con sus motivos PAS para formar un gran complejo represor que se traslada al núcleo para inhibir la actividad transcripcional del heterodímero CLOCK:BMAL1 [12] . Este proceso conduce a la inhibición de la transcripción de los genes Per y Cry, y provoca una disminución en la concentración de la proteína PER y CRY. Esta transcripción, el bucle de retroalimentación negativa traduccional (TTFL), se modula en el citoplasma mediante la fosforilación de las proteínas PER por la caseína quinasa 1ε o δ (CK1 ε o CK1 δ), lo que indica que estas proteínas se degradan por el proteosoma 26S [11] [13 ] . SIRT1 también regula la degradación de la proteína PER al inhibir la actividad transcripcional del heterodímero BMAL1:CLOCK a través de la desacetilación circadiana (circular) [14] . La degradación de las proteínas PER impide la formación del gran complejo proteico y, por tanto, impide la inhibición de la actividad transcripcional del heterodímero BMAL1:CLOCK [11] . La proteína CRY también señaló la degradación por poliubicuación de la proteína FBXL3, lo que también impidió la inhibición del heterodímero CLOCK:BMAL1. Esto permite que se reanude la transcripción de los genes Per y Cry. En un bucle TTFL de ratones nocturnos, se observó que los niveles de transcripción del gen Bmal1 alcanzan su punto máximo en CT18 durante la noche subjetiva promedio para tener niveles de transcripción en antifase de Per, Cry y otros genes de control de frecuencia, alcanzando su punto máximo en CT6, durante la mitad del día subjetivo . Este proceso ocurre con un período de duración de aproximadamente 24 horas y apoya la idea de que este mecanismo molecular es rítmico [15] .

Regulación de la actividad Bmal1

Además del bucle TTFL regulador circadiano descrito anteriormente, la transcripción de Bmal1 está regulada por la unión competitiva a un sitio receptor de unión al ácido retinoico (RORE) en la región promotora de Bmal1. El heterodímero CLOCK:BMAL1 también se une a elementos E-box en las regiones promotoras de los genes Rev-Erbα y RORα/ß, activando la transcripción y traducción de las proteínas REV-ERB y ROR. Las proteínas REV-ERBα y ROR regulan la expresión de BMAL1 a través de un ciclo de retroalimentación secundario y compiten por unirse a los elementos de respuesta Rev-Erb/ROR en la región promotora de Bmal1, lo que da como resultado una regulación a la baja de la expresión de BMAL1 por parte de REV-ERBα y la activación de las proteínas ROR. Se ha demostrado que otros receptores nucleares de las mismas familias (NR1D2 (Rev-erb-β), NR1F2 (ROR-β) y NR1F3 (ROR-γ)) también actúan sobre la actividad transcripcional de Bmal1 [16] [17 ] [18] [ 19] .

Varias modificaciones postraduccionales de BMAL1 determinan la sincronización de los ciclos de retroalimentación CLOCK:BMAL1. La fosforilación de BMAL1 se dirige a la ubiquitinación y degradación, así como a la deubiquitinación y estabilización. La acetilación de BMAL1 recluta a CRY1 para suprimir la transactivación de CLOCK:BMAL1 [20] . La sumoilación de BMAL1 con un pequeño modificador asociado con la ubiquitina 3 (SUMO3) señala su ubiquitinación en el núcleo, lo que conduce a la transactivación del heterodímero CLOCK:BMAL1 [21] . La transactivación del complejo CLOCK:BMAL1 [22] se activa mediante la fosforilación de la caseína quinasa 1ε y se inhibe mediante la fosforilación de MAPK [23] . La fosforilación de CK2α regula la localización intracelular de BMAL1 [24] , y la fosforilación de GSK3B controla la estabilidad de BMAL1 y la prepara para la ubiquitinación posterior [25] .

Otras características

El gen Arntl en ratas se encuentra en el loci de susceptibilidad a la hipertensión del cromosoma 1 . El examen de polimorfismos de mononucleótidos (SNP) en estos loci encontró dos polimorfismos que ocurrieron en la secuencia de codificación de Arntl y se asociaron con diabetes tipo II e hipertensión . Pasando de un modelo de rata a un modelo humano, este estudio sugiere un papel causal para la variación del gen Arntl en la patología de la diabetes tipo II [26] . Los datos fenotípicos recientes también sugieren que este gen [27] y su reloj asociado [28] desempeñan un papel en la regulación de la homeostasis y el metabolismo de la glucosa, y si se alteran pueden provocar hipoinsulinemia o diabetes [29] . En cuanto a otras funciones, otro estudio muestra cómo el complejo CLOCK:BMAL1 aumenta la actividad del promotor humano LDLR, lo que demuestra que el gen Arntl también desempeña un papel en la homeostasis del colesterol [30] . Además, se encontró que la expresión del gen Arntl, junto con genes para otros genes del núcleo celular, era más baja en pacientes con trastorno bipolar, lo que indica un problema con la función circadiana en estos pacientes [31] . Arntl, Npas2 y Per2 también se han asociado con el trastorno afectivo estacional en humanos [32] . Finalmente, Arntl ha sido identificado a través de la detección genética funcional como un regulador putativo de la vía del oncosupresor p53 , potencialmente involucrado en los ritmos circadianos que expresan las células malignas [33] .

Interacciones con proteínas

ARNTL interactúa con las siguientes proteínas:

Notas

  1. Similar a un translocador nuclear del receptor de hidrocarburos arílicos ARNTL [Homo sapiens (humano) ] . Centro Nacional de Información Biotecnológica . Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 24 de noviembre de 2018.
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