PIEZO1

PIEZO1
Ідентифікатори
Символи	PIEZO1, DHS, FAM38A, Mib, LMPH3, piezo type mechanosensitive ion channel component 1, LMPHM6
Зовнішні ІД	OMIM: 611184 MGI: 3603204 HomoloGene: 124356 GeneCards: PIEZO1
Онтологія гена
Молекулярна функція	• cation channel activity; • mechanosensitive ion channel activity;
Клітинна компонента	• integral component of membrane; • cell projection; • endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment membrane; • endoplasmic reticulum membrane; • Ендоплазматичний ретикулум; • lamellipodium membrane; • мембрана; • клітинна мембрана;
Біологічний процес	• ion transmembrane transport; • positive regulation of cell-cell adhesion mediated by integrin; • cation transport; • positive regulation of integrin activation; • ion transport; • cation transmembrane transport; • regulation of membrane potential; • detection of mechanical stimulus; • cellular response to mechanical stimulus; • transmembrane transport;
	Джерела:Amigo / QuickGO
Ортологи
	9780
	234839
	ENSG00000103335
	ENSMUSG00000014444
	Q92508
	E2JF22
	NM_001142864
	NM_001037298; NM_001357349
	NP_001136336
	н/д
	Вікідані
Див./Ред. для людей	Див./Ред. для мишей

PIEZO1 (англ. Piezo type mechanosensitive ion channel component 1, від грецького "πίεση" (пієзі), що означає "тиск") – білок, який кодується однойменним геном , розташованим у людей на короткому плечі 16-ї хромосоми. [3] Довжина поліпептидного ланцюга білка становить 2 521 амінокислот, а молекулярна маса — 286 790[4].

Кодований геном білок за функцією належить до механочутливих іонних каналів. , що під час активації пропускає (пасивним транспортом) через себе йони Na, K, Ca та Mg, з переважанням Ca[5]. Локалізований у клітинній мембрані, ендоплазматичному ретикулумі, клітинних відростках.

Історія відкриття

В 2010-му році, [6] Coste з співавторами помітили, що нокдаун продуктів гену FAM38A та FAM38B призвів до втрати чутливості до механічних подразнень у клітин нейробластоми лінії N2A. Так був відкритий механочутливий йонний канал Piezo1 та Piezo2.

FAM38A був знайдений в мембрані ендоплазматичного ретикулуму [7], однак таке розміщення білку не може свідчити про його механочутливість. Аби довести наявність цього білку в цитоплазматичній мембрані методом імуногістохімії одночасно зафарбували Piezo1 та TRPA1, про який відоме місце локалізації, та показали їх присутність на одному рівні [6].

Родина механочутливих йонних каналів Piezo

Нещодавно відкрита родина механочутливих йонних каналів Piezo налічує 2 механорецептори, Piezo1 та Piezo2, що були відокремлені через наявність специфічної послідовності - CED-домену, який збігається в 2-х членах родини на 54%[8].

Будова білку

Послідовність амінокислот

10	20	30	40	50
MEPHVLGAVL	YWLLLPCALL	AACLLRFSGL	SLVYLLFLLL	LPWFPGPTRC
GLQGHTGRLL	RALLGLSLLF	LVAHLALQIC	LHIVPRLDQL	LGPSCSRWET
LSRHIGVTRL	DLKDIPNAIR	LVAPDLGILV	VSSVCLGICG	RLARNTRQSP
HPRELDDDER	DVDASPTAGL	QEAATLAPTR	RSRLAARFRV	TAHWLLVAAG
RVLAVTLLAL	AGIAHPSALS	SVYLLLFLAL	CTWWACHFPI	STRGFSRLCV
AVGCFGAGHL	ICLYCYQMPL	AQALLPPAGI	WARVLGLKDF	VGPTNCSSPH
ALVLNTGLDW	PVYASPGVLL	LLCYATASLR	KLRAYRPSGQ	RKEAAKGYEA
RELELAELDQ	WPQERESDQH	VVPTAPDTEA	DNCIVHELTG	QSSVLRRPVR
PKRAEPREAS	PLHSLGHLIM	DQSYVCALIA	MMVWSITYHS	WLTFVLLLWA
CLIWTVRSRH	QLAMLCSPCI	LLYGMTLCCL	RYVWAMDLRP	ELPTTLGPVS
LRQLGLEHTR	YPCLDLGAML	LYTLTFWLLL	RQFVKEKLLK	WAESPAALTE
VTVADTEPTR	TQTLLQSLGE	LVKGVYAKYW	IYVCAGMFIV	VSFAGRLVVY
KIVYMFLFLL	CLTLFQVYYS	LWRKLLKAFW	WLVVAYTMLV	LIAVYTFQFQ
DFPAYWRNLT	GFTDEQLGDL	GLEQFSVSEL	FSSILVPGFF	LLACILQLHY
FHRPFMQLTD	MEHVSLPGTR	LPRWAHRQDA	VSGTPLLREE	QQEHQQQQQE
EEEEEEDSRD	EGLGVATPHQ	ATQVPEGAAK	WGLVAERLLE	LAAGFSDVLS
RVQVFLRRLL	ELHVFKLVAL	YTVWVALKEV	SVMNLLLVVL	WAFALPYPRF
RPMASCLSTV	WTCVIIVCKM	LYQLKVVNPQ	EYSSNCTEPF	PNSTNLLPTE
ISQSLLYRGP	VDPANWFGVR	KGFPNLGYIQ	NHLQVLLLLV	FEAIVYRRQE
HYRRQHQLAP	LPAQAVFASG	TRQQLDQDLL	GCLKYFINFF	FYKFGLEICF
LMAVNVIGQR	MNFLVTLHGC	WLVAILTRRH	RQAIARLWPN	YCLFLALFLL
YQYLLCLGMP	PALCIDYPWR	WSRAVPMNSA	LIKWLYLPDF	FRAPNSTNLI
SDFLLLLCAS	QQWQVFSAER	TEEWQRMAGV	NTDRLEPLRG	EPNPVPNFIH
CRSYLDMLKV	AVFRYLFWLV	LVVVFVTGAT	RISIFGLGYL	LACFYLLLFG
TALLQRDTRA	RLVLWDCLIL	YNVTVIISKN	MLSLLACVFV	EQMQTGFCWV
IQLFSLVCTV	KGYYDPKEMM	DRDQDCLLPV	EEAGIIWDSV	CFFFLLLQRR
VFLSHYYLHV	RADLQATALL	ASRGFALYNA	ANLKSIDFHR	RIEEKSLAQL
KRQMERIRAK	QEKHRQGRVD	RSRPQDTLGP	KDPGLEPGPD	SPGGSSPPRR
QWWRPWLDHA	TVIHSGDYFL	FESDSEEEEE	AVPEDPRPSA	QSAFQLAYQA
WVTNAQAVLR	RRQQEQEQAR	QEQAGQLPTG	GGPSQEVEPA	EGPEEAAAGR
SHVVQRVLST	AQFLWMLGQA	LVDELTRWLQ	EFTRHHGTMS	DVLRAERYLL
TQELLQGGEV	HRGVLDQLYT	SQAEATLPGP	TEAPNAPSTV	SSGLGAEEPL
SSMTDDMGSP	LSTGYHTRSG	SEEAVTDPGE	REAGASLYQG	LMRTASELLL
DRRLRIPELE	EAELFAEGQG	RALRLLRAVY	QCVAAHSELL	CYFIIILNHM
VTASAGSLVL	PVLVFLWAML	SIPRPSKRFW	MTAIVFTEIA	VVVKYLFQFG
FFPWNSHVVL	RRYENKPYFP	PRILGLEKTD	GYIKYDLVQL	MALFFHRSQL
LCYGLWDHEE	DSPSKEHDKS	GEEEQGAEEG	PGVPAATTED	HIQVEARVGP
TDGTPEPQVE	LRPRDTRRIS	LRFRRRKKEG	PARKGAAAIE	AEDREEEEGE
EEKEAPTGRE	KRPSRSGGRV	RAAGRRLQGF	CLSLAQGTYR	PLRRFFHDIL
HTKYRAATDV	YALMFLADVV	DFIIIIFGFW	AFGKHSAATD	ITSSLSDDQV
PEAFLVMLLI	QFSTMVVDRA	LYLRKTVLGK	LAFQVALVLA	IHLWMFFILP
AVTERMFNQN	VVAQLWYFVK	CIYFALSAYQ	IRCGYPTRIL	GNFLTKKYNH
LNLFLFQGFR	LVPFLVELRA	VMDWVWTDTT	LSLSSWMCVE	DIYANIFIIK
CSRETEKKYP	QPKGQKKKKI	VKYGMGGLII	LFLIAIIWFP	LLFMSLVRSV
VGVVNQPIDV	TVTLKLGGYE	PLFTMSAQQP	SIIPFTAQAY	EELSRQFDPQ
PLAMQFISQY	SPEDIVTAQI	EGSSGALWRI	SPPSRAQMKR	ELYNGTADIT
LRFTWNFQRD	LAKGGTVEYA	NEKHMLALAP	NSTARRQLAS	LLEGTSDQSV
VIPNLFPKYI	RAPNGPEANP	VKQLQPNEEA	DYLGVRIQLR	REQGAGATGF
LEWWVIELQE	CRTDCNLLPM	VIFSDKVSPP	SLGFLAGYGI	MGLYVSIVLV
IGKFVRGFFS	EISHSIMFEE	LPCVDRILKL	CQDIFLVRET	RELELEEELY
AKLIFLYRSP	ETMIKWTREK	E

A: Аланін

C: Цистеїн

D: Аспарагінова кислота

E: Глутамінова кислота

F: Фенілаланін

G: Гліцин

H: Гістидин

I: Ізолейцин

K: Лізин

L: Лейцин

M: Метіонін

N: Аспарагін

P: Пролін

Q: Глутамін

R: Аргінін

S: Серин

T: Треонін

V: Валін

W: Триптофан

Y: Тирозин

Piezo1 має 2535 амінокислот, позаклітинний домен - CED та 26 ТМ. Канал складається з 3-х мономерів з загальною масою в 1.2 МДа. Форма каналу нагадує "пропеллер" з трьома лопостями. Йонну пору закриває CED-домен, що розташований з 2210 по 2457 а.к., між двома останніми трансмембранними доменами. Він відповідає за закриту та відкриту конформацію каналу. Основу каналу формують 3 типи ТМ доменів: peripheral helix (PH), outer helix,(OH), inner helix (IH). Іnner helix та outer helix формують йонну пору [9].

Ще однією специфічною частиною каналу є його "лопаті" - ділянки білку, що розташовані з ззовнішнього боку мембрани і виступають над поверхнею біліпідного шару[9].

На сьогодні більшість дослідників Piezo1 вважають, що механочутливість відбувається безпосередньо завдяки "лопатям", що змінюють свою конформацію у випадку зміни положення мембрани [10].

Будова Piezo1 каналу, закрита/відкрита форми: А - закрита форма, В - відкрита. 1 - CED домен (ковпачок); 2 - домен "лопаті"; 3 - внутрішня трансмембранна спіраль "ІН" (формує йонну пору); 4 - середня трансмембранна спіраль "ОН"; 5 - зовнішня трансмембранна спіраль "РН"; 6 - "якір"; 7 - "коромисло".

Взаємодія з фармакологічними агентами

До Piezo1 активується у відповідь на прикладання Yoda1, який має агоністичні властивості до людського та мишиного каналу Piezo1. EC50 (для мишиного) - 17 μМоль/л, (для людського)- 26.6 μМоль/л [11]. Відкривачі активатора дійшли висновку, що молекула стабілізує вікриту конформацію каналу, а не дестабілізує закриту.

Селективних блокаторів для каналу Piezo1 поки не відкрито. Робота каналу блокується рутенієвим червоним (Ruthenium red), йонами Гадолінію (Gd) [6], блокатором механочутливих йонних каналів - токсином GsMTx4 [12].

Експресія Piezo1 каналу в організмі

Білок-канал знайдено в наступних тканинах організму [8]

Мозок;
Оптичний нерв;
Клітини пародонтальної зв'язки;
Легені;
Ендотелій судин;
Еритроцити;
Хондроцити (в суглобах);
Гладенькі міоцити;
Уротелій.

Роль Piezo1 під час ембріогенезу

Було показано в лабораторії професора David J Beech [13], що видалення Piezo1 призводить до порушення ембріогенезу аж до загибелі плоду не пізніше стадії Е.16.5. Лінії мишей Piezo-/- гинули через порушення формування судинної системи організму. Подальше дослідження показало, що ендотеліоцити в делетованих мишах розташовані хаотично і не формували організованих судин.

Розвиток нервової тканини також пов'язаний з Piezo1. Було показано, що на напрямок росту аксонів окрім концентрації NGF та ряду хемоатрактантів впливає щільність тканини, крізь яку він рухається. Блокування механочутливості в клітинах-попередниках нервових клітин сприяє зниженню темпів розвитку нервової системи [14].

Література

The status, quality, and expansion of the NIH full-length cDNA project: the Mammalian Gene Collection (MGC).. Genome Res. 14: 2121 — 2127. 2004. PubMed DOI:10.1101/gr.2596504
Bae C., Gnanasambandam R., Nicolai C., Sachs F., Gottlieb P.A. (2013). Xerocytosis is caused by mutations that alter the kinetics of the mechanosensitive channel PIEZO1.. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110: E1162 — 1168. PubMed DOI:10.1073/pnas.1219777110

Посилання

Human PubMed Reference:.
Mouse PubMed Reference:.
HUGO Gene Nomenclature Commitee, HGNC:28993 (англ.). Процитовано 22 серпня 2017.
UniProt, Q92508 (англ.). Процитовано 22 серпня 2017.
Coste, Bertrand; Xiao, Bailong; Santos, Jose S.; Syeda, Ruhma; Grandl, Jörg; Spencer, Kathryn S.; Kim, Sung Eun; Schmidt, Manuela та ін. (19 лютого 2012). Piezo proteins are pore-forming subunits of mechanically activated channels. Nature 483 (7388). с. 176–181. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature10812. Процитовано 15 жовтня 2018.
Coste, Bertrand; Mathur, Jayanti; Schmidt, Manuela; Earley, Taryn J.; Ranade, Sanjeev; Petrus, Matt J.; Dubin, Adrienne E.; Patapoutian, Ardem (1 жовтня 2010). Piezo1 and Piezo2 Are Essential Components of Distinct Mechanically Activated Cation Channels. Science (англ.) 330 (6000). с. 55–60. ISSN 0036-8075. PMC PMC3062430. PMID 20813920. doi:10.1126/science.1193270. Процитовано 15 жовтня 2018.
Satoh, Kazuki; Hata, Mitsumi; Takahara, Seiji; Tsuzaki, Hidetoshi; Yokota, Hiroshi; Akatsu, Hiroyasu; Yamamoto, Takayuki; Kosaka, Kenji та ін. (2006-09). A novel membrane protein, encoded by the gene covering KIAA0233, is transcriptionally induced in senile plaque-associated astrocytes. Brain Research 1108 (1). с. 19–27. ISSN 0006-8993. doi:10.1016/j.brainres.2006.06.050. Процитовано 15 жовтня 2018.
Wu, Jason; Lewis, Amanda H.; Grandl, Jörg (2017-01). Touch, Tension, and Transduction – The Function and Regulation of Piezo Ion Channels. Trends in Biochemical Sciences 42 (1). с. 57–71. ISSN 0968-0004. PMC PMC5407468. PMID 27743844. doi:10.1016/j.tibs.2016.09.004. Процитовано 15 жовтня 2018.
Ge, Jingpeng; Li, Wanqiu; Zhao, Qiancheng; Li, Ningning; Chen, Maofei; Zhi, Peng; Li, Ruochong; Gao, Ning та ін. (21 вересня 2015). Architecture of the mammalian mechanosensitive Piezo1 channel. Nature 527 (7576). с. 64–69. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature15247. Процитовано 15 жовтня 2018.
Lewis, Amanda H; Grandl, Jörg (8 грудня 2015). Mechanical sensitivity of Piezo1 ion channels can be tuned by cellular membrane tension. eLife 4. ISSN 2050-084X. doi:10.7554/elife.12088. Процитовано 15 жовтня 2018.
Syeda, Ruhma; Xu, Jie; Dubin, Adrienne E; Coste, Bertrand; Mathur, Jayanti; Huynh, Truc; Matzen, Jason; Lao, Jianmin та ін. (22 травня 2015). Chemical activation of the mechanotransduction channel Piezo1. eLife 4. ISSN 2050-084X. doi:10.7554/elife.07369. Процитовано 15 жовтня 2018.
Bae, Chilman; Sachs, Frederick; Gottlieb, Philip A. (26 липня 2011). The Mechanosensitive Ion Channel Piezo1 Is Inhibited by the Peptide GsMTx4. Biochemistry 50 (29). с. 6295–6300. ISSN 0006-2960. doi:10.1021/bi200770q. Процитовано 15 жовтня 2018.
Li, Jing; Hou, Bing; Tumova, Sarka; Muraki, Katsuhiko; Bruns, Alexander; Ludlow, Melanie J.; Sedo, Alicia; Hyman, Adam J. та ін. (10 серпня 2014). Piezo1 integration of vascular architecture with physiological force. Nature (En) 515 (7526). с. 279–282. ISSN 0028-0836. PMC PMC4230887. PMID 25119035. doi:10.1038/nature13701. Процитовано 15 жовтня 2018.
Koser, David E; Thompson, Amelia J; Foster, Sarah K; Dwivedy, Asha; Pillai, Eva K; Sheridan, Graham K; Svoboda, Hanno; Viana, Matheus та ін. (19 вересня 2016). Mechanosensing is critical for axon growth in the developing brain. Nature Neuroscience 19 (12). с. 1592–1598. ISSN 1097-6256. doi:10.1038/nn.4394. Процитовано 15 жовтня 2018.

Див. також

Хромосома 16
Piezo2 канал

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] Human PubMed Reference:.

[2] Mouse PubMed Reference:.

[HGNC-3] HUGO Gene Nomenclature Commitee, HGNC:28993 (англ.). Процитовано 22 серпня 2017.

[UniProt-4] UniProt, Q92508 (англ.). Процитовано 22 серпня 2017.

[5] Coste, Bertrand; Xiao, Bailong; Santos, Jose S.; Syeda, Ruhma; Grandl, Jörg; Spencer, Kathryn S.; Kim, Sung Eun; Schmidt, Manuela та ін. (19 лютого 2012). Piezo proteins are pore-forming subunits of mechanically activated channels. Nature 483 (7388). с. 176–181. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature10812. Процитовано 15 жовтня 2018.

[:0-6] Coste, Bertrand; Mathur, Jayanti; Schmidt, Manuela; Earley, Taryn J.; Ranade, Sanjeev; Petrus, Matt J.; Dubin, Adrienne E.; Patapoutian, Ardem (1 жовтня 2010). Piezo1 and Piezo2 Are Essential Components of Distinct Mechanically Activated Cation Channels. Science (англ.) 330 (6000). с. 55–60. ISSN 0036-8075. PMC PMC3062430. PMID 20813920. doi:10.1126/science.1193270. Процитовано 15 жовтня 2018.

[7] Satoh, Kazuki; Hata, Mitsumi; Takahara, Seiji; Tsuzaki, Hidetoshi; Yokota, Hiroshi; Akatsu, Hiroyasu; Yamamoto, Takayuki; Kosaka, Kenji та ін. (2006-09). A novel membrane protein, encoded by the gene covering KIAA0233, is transcriptionally induced in senile plaque-associated astrocytes. Brain Research 1108 (1). с. 19–27. ISSN 0006-8993. doi:10.1016/j.brainres.2006.06.050. Процитовано 15 жовтня 2018.

[:2-8] Wu, Jason; Lewis, Amanda H.; Grandl, Jörg (2017-01). Touch, Tension, and Transduction – The Function and Regulation of Piezo Ion Channels. Trends in Biochemical Sciences 42 (1). с. 57–71. ISSN 0968-0004. PMC PMC5407468. PMID 27743844. doi:10.1016/j.tibs.2016.09.004. Процитовано 15 жовтня 2018.

[:1-9] Ge, Jingpeng; Li, Wanqiu; Zhao, Qiancheng; Li, Ningning; Chen, Maofei; Zhi, Peng; Li, Ruochong; Gao, Ning та ін. (21 вересня 2015). Architecture of the mammalian mechanosensitive Piezo1 channel. Nature 527 (7576). с. 64–69. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature15247. Процитовано 15 жовтня 2018.

[10] Lewis, Amanda H; Grandl, Jörg (8 грудня 2015). Mechanical sensitivity of Piezo1 ion channels can be tuned by cellular membrane tension. eLife 4. ISSN 2050-084X. doi:10.7554/elife.12088. Процитовано 15 жовтня 2018.

[11] Syeda, Ruhma; Xu, Jie; Dubin, Adrienne E; Coste, Bertrand; Mathur, Jayanti; Huynh, Truc; Matzen, Jason; Lao, Jianmin та ін. (22 травня 2015). Chemical activation of the mechanotransduction channel Piezo1. eLife 4. ISSN 2050-084X. doi:10.7554/elife.07369. Процитовано 15 жовтня 2018.

[12] Bae, Chilman; Sachs, Frederick; Gottlieb, Philip A. (26 липня 2011). The Mechanosensitive Ion Channel Piezo1 Is Inhibited by the Peptide GsMTx4. Biochemistry 50 (29). с. 6295–6300. ISSN 0006-2960. doi:10.1021/bi200770q. Процитовано 15 жовтня 2018.

[13] Li, Jing; Hou, Bing; Tumova, Sarka; Muraki, Katsuhiko; Bruns, Alexander; Ludlow, Melanie J.; Sedo, Alicia; Hyman, Adam J. та ін. (10 серпня 2014). Piezo1 integration of vascular architecture with physiological force. Nature (En) 515 (7526). с. 279–282. ISSN 0028-0836. PMC PMC4230887. PMID 25119035. doi:10.1038/nature13701. Процитовано 15 жовтня 2018.

[14] Koser, David E; Thompson, Amelia J; Foster, Sarah K; Dwivedy, Asha; Pillai, Eva K; Sheridan, Graham K; Svoboda, Hanno; Viana, Matheus та ін. (19 вересня 2016). Mechanosensing is critical for axon growth in the developing brain. Nature Neuroscience 19 (12). с. 1592–1598. ISSN 1097-6256. doi:10.1038/nn.4394. Процитовано 15 жовтня 2018.