thumb|Kalcij-aktivirani hloridni kanal bestrofin-1 (BEST1), trostruki mutant: I76A, F80A, F84A; u kompleksu sa fragmentom Fab-antitijela, hloridom i kalcijeom. Sekundarna struktura biološkog sklopa 1 gledano preko orijentacije prednje ose C5. Iz RCSB PDB.
Bestrophin-1 (Best1) jest protein koji je kod ljudi kodiran genom BEST1 (RPD ID - 5T5N/4RDQ) sa hromosoma 11.
Porodica proteinskih bestrofina sastoji se od četiri evolucijski srodna gena (BEST1, BEST2, BEST3 i BEST4) koji kodiraju integralne membranske proteine. Ova porodica je prvi put identificirana kod ljudi povezivanjem BEST1 mutacija s Best viteliformna distrofija žute mrlje Ova porodica je prvi put identifikovana kod ljudi povezivanjem BEST1 mutacije s Bestovom viteliformnom distrofijom žute mrlje (BVMD). Mutacije u genu BEST1 identificirane su kao primarni uzrok za najmanje pet različitih degenerativne mrežnjačne bolesti.
Bestrofini su drevna porodica strukturno konzerviranih proteina koji su identificirani u gotovo svakom proučavanom organizmu, od bakterija do ljudi. Kod ljudi funkcionišu kao anionski kanali aktivirani kalcijem, od kojih svaki ima jedinstvenu tkivnu distribuciju u cijelom tijelu. Konkretno, gen BEST1 na hromosomskom segmentu 11q13 kodira protein bestrofin-1 kod ljudi čija je ekspresija najveća u mrežnjačama.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 585 aminokiselina, a molekulska težina 67.684 Da.
1020304050 MTITYTSQVANARLGSFSRLLLCWRGSIYKLLYGEFLIFLLCYYIIRFIY RLALTEEQQLMFEKLTLYCDSYIQLIPISFVLGFYVTLVVTRWWNQYENL PWPDRLMSLVSGFVEGKDEQGRLLRRTLIRYANLGNVLILRSVSTAVYKR FPSAQHLVQAGFMTPAEHKQLEKLSLPHNMFWVPWVWFANLSMKAWLGGR IRDPILLQSLLNEMNTLRTQCGHLYAYDWISIPLVYTQVVTVAVYSFFLT CLVGRQFLNPAKAYPGHELDLVVPVFTFLQFFFYVGWLKVAEQLINPFGE DDDDFETNWIVDRNLQVSLLAVDEMHQDLPRMEPDMYWNKPEPQPPYTAA SAQFRRASFMGSTFNISLNKEEMEFQPNQEDEEDAHAGIIGRFLGLQSHD HHPPRANSRTKLLWPKRESLLHEGLPKNHKAAKQNVRGQEDNKAWKLKAV DAFKSAPLYQRPGYYSAPQTPLSPTPMFFPLEPSAPSKLHSVTGIDTKDK SLKTVSSGAKKSFELLSESDGALMEHPEVSQVRRKTVEFNLTDMPEIPEN HLKEPLEQSPTNIHTTLKDHMDPYWALENRDEAHS
Gen
Bestrofinski geni dijele konzerviranu strukturu gena, sa gotovo identičnim veličinama 8 egzona koji kodiraju RFP-TM domene i visoko konzerviranim granicama egzon-intron. Svaki od četiri gena bestrofina ima jedinstveni 3-prim kraj varijabilne dužine.
Dvije nezavisne studije su pokazale da je BEST1 reguliran transkripcijskim faktorom povezanim sa mikroftalmijom.
Protein
Bestrofin-1 je integralni membranski protein koji se nalazi prvenstveno u mrežnjačinom pigmentnom epiteli (RPE). Unutar RPE sloja, uglavnom se nalazi na bazolateralnim plazmamembranama. Kristalizacija proteinske strukture ukazuju na primarnu funkciju ionskog kanala ovog proteina, kao i na njegove regulatorne sposobnosti za kalcij. Bestrofin-1 se sastoji od 585 aminokiselina i N– i C-kraj nalaze se unutar ćelije. thumb|Kalcij-aktivirani hloridni kanal bestrofina-1 (BEST1), trostruki mutant: I76A, F80A, F84A; u kompleksu sa fragmentom Fab antitijela, hloridom i kalcijem. Struktura podjedinice biološkog sklopa 1 gledano preko bočne orijentacije ivice centra. (Iz RCSB PDB Struktura Best1 sastoji se od pet identičnih podjedinica koje se protežu kroz membranu četiri puta i formiraju kontinuirane pore u obliku lijevka preko drugog transmembranskog domena koji sadrži visok sadržaj aromatskih ostataka , uključujući invarijantni motiv arg-phe-pro (RFP). Pore su obložene raznim nepolarnim, hidrofobnim aminokiselinama. I struktura i sastav pora pomažu da se osigura da se samo mali anioni mogu u potpunosti kretati kroz kanal. Kanal djeluje kao dva lijevka koja rade zajedno u tandemu. Počinje sa poluselektivnim, uskim ulazom za anione, a zatim se otvara prema većem, pozitivno nabijenom području koje zatim vodi do užeg puta koji dalje ograničava veličinu aniona koji prolaze kroz pore. Kalcijska kopča djeluje kao mehanizam za kačenje oko većeg, srednjeg dijela kanala. Ioni kalcija kontroliraju otvaranje i zatvaranje kanala zbog konformacijske promjene uzrokovane vezivanjem kalcija na C-kraju direktno nakon posljednjeg transmembranskog domena.
Tkivna i subćelijska distribucija
Lokacija ekspresije gena BEST1 je od suštinskog značaja za funkcionisanje proteina i pogrešna lokalizacija je često povezana sa različitim mrežnjačniml degenerativnim bolestima. BEST1 gen eksprimira protein Best1 prvenstveno u citosolu pigmentnog epitela retine. Protein se obično nalazi u vezikulama blizu ćelijske membrane. Također postoje istraživanja koja potvrđuju da je protein Best1 lokaliziran i proizveden u endoplazmatskom retikulumu (unutarćelijska organela uključena u sintezu proteina i lipida). Best1 se tipski eksprimira sa drugim proteinima koji se također sintetišu u endoplazmatskom retikulumu, kao što su kalretikulin, kalneksin i Stim-1. Učešće iona kalcija u kontratransportu hloridnih jona također podržava ideju da je Best1 uključen u formiranje zaliha kalcija unutar ćelije.
Funkcija
Best1 prvenstveno funkcionira kao unutarćelijski kalcijum-aktivirani hloridni kanal na ćelijskoj membrani koji nije ovisan o naponu. Nedavno se pokazalo da Best1 djeluje kao anionski kanal koji regulira volumen.
Klinički značaj
Bestova vitelliformna makulska distrofija thumb| Lipofuscin (lipidni ostatak od digestije lizosoma) u ljudskom neuronu. Predstavnik onoga što se može dogoditi u ljudskim očima zahvaćenih BMVD. Bestova viteliformna makulska distrofija (BVMD) jedna je od najčešćih bolesti povezanih s Best1. BVMD obično postaje uočljiv kod djece i predstavljen je nakupljanjem lipofuscinskih (lipidnih ostataka) lezija u oku. Dijagnoza se obično postavlja nakon abnormalnog elektrookulograma u kojem smanjena aktivacija kalcijskih kanala u bazolateralnoj membrani pigmentnog epitela retine postaje očigledna. Mutacija gena BEST1 dovodi do gubitka funkcije kanala i na kraju degeneracije mrežnjača. Iako je BVMD autosomno dominantni oblik makulske distrofije, ekspresivnost varira unutar i između pogođenih osoba, iako ogromna većina pogođenih porodica dolazi iz sjevernoevropskog porijekla. Tipski, ljudi s ovim stanjem doživljavaju pet progresivno pogoršanih faza, iako vremenski i ozbiljnost uveliko varira. BVMD je često uzrokovana pojedinačnim misens mutacijama; međutim, identificirane su i delecije aminokiselina. Gubitak funkcije Best1 hloridnog kanala vjerovatno bi mogao objasniti neke od najčešćih problema povezanih s BVMD: nemogućnost regulacije koncentracije unutarćelijskih iona i regulacije ukupnog ćelijskog volumena. To date, over 100 disease-causing mutations have been related to BVMD as well as a number of other degenerative retinal diseases.
Viteliformna makulska distrofija kod odraslih Početak viteliformne makulske distrofije (AVMD) sastoji se od lezija sličnih BVMD na mrežnjačama. Međutim, uzrok nije tako definitivan kao BVMD. Nemogućnost dijagnosticiranja AVMD genetičkim testiranjem otežava razlikovanje AVMD-a i uzorka distrofije. Također nije poznato da li zaista postoji klinička razlika između AVMD uzrokovanog BEST1 mutacijama i AVMD uzrokovanog mutacijama PRPH2. AVMD obično uključuje manji gubitak vida od BVMD i slučajevi se obično ne odvijaju u porodicama.
Autosomno recesivna bestrofinopatija Autosomno recesivna bestrofinopatija (ARB) je prvi put identifikovana 2008. Osobe sa ARB pokazuju smanjenje vida tokom prvih deset godina života. Roditelji i članovi porodice obično ne pokazuju abnormalnosti jer je bolest autosomno recesivna, što ukazuje da oba alela gena BEST1 moraju biti mutirana. Viteliformne lezije su često prisutne, a neki slučajevi uključuju cistoidni makulski edem. Osim toga, uočene su i druge komplikacije. Vid se polahko smanjuje tokom vremena, iako se stope pada razlikuju. Mutacije koje uzrokuju ARB kreću se od misens mutacija do jednobaznih mutacija u nekodirajućim područjima. thumb|Katarakt u ljudskom oku, potencijalno uzrokovan autosomno dominantnom vitreoretinohoroidopatijom.
Autosomno dominantna vitreoretinohoroidopatija Autosomno dominantna vitreoretinohoroidopatija je prvi put identifikovana 1982. godine i manifestuje se na oba oka sa smanjenjem perifernog vida, usljed prekomjerne tečnosti i promjena u pigmentaciji očnih mrežnjača. Rani početak katarakta je također vjerovatan.
Retinitis pigmentosa thumb|Očno dno bolesnika sa retinitis pigmentosa, srednji stadij Retinitis pigmentosa je prvi put opisan u vezi sa genom BEST1 2009. godine i utvrđeno je da je povezan sa četiri različite misense mutacije u genu BEST1 kod ljudi. Sve pogođene osobe doživljavaju smanjenu reakciju na svjetlost unutar svojih mrežnjača i mogu imati promjene u pigmentaciji, blijedi optički disk, nakupljanje tekućine i smanjenu oštrinu vida.
Sve gore navedene bolesti nemaju poznati tretman ili lijek. Međutim, od 2017. godine, istraživači još uvijek rade na otkrivanju tretmana sa transplantacijama matičnih stanica pigmentnog epitela retine.
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Retinitis Pigmentosa Overview
Kategorija:Ionski kanali Kategorija:Geni na hromosomu 11 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika