بريستن

بروتين بريستين هو بروتين بالغ الأهمية لحاسة السمع الحساسة لدى الثدييات. ويتم ترميزه بواسطة جين SLC26A5 (ناقل الأنيونات من العائلة 26، العضو 5) . [ 5 ] [ 6 ]

توجد أنواع مختلفة من هذا البروتين في عالم الحيوان، وكلها تشارك في السمع أو تحديد الموقع بالصدى .

بروتين بريستين هو البروتين الحركي للخلايا الشعرية الخارجية في الأذن الداخلية لقوقعة الثدييات . [ 5 ] يُعبر عنه بكثرة في الخلايا الشعرية الخارجية، بينما لا يُعبر عنه في الخلايا الشعرية الداخلية غير المتحركة. يُظهر التحديد المناعي الموضعي أن بروتين بريستين يُعبر عنه في الغشاء البلازمي الجانبي للخلايا الشعرية الخارجية، وهي المنطقة التي تحدث فيها الحركة الكهربائية . يتوافق نمط التعبير مع ظهور الحركة الكهربائية للخلايا الشعرية الخارجية.

كما أنه (في البشر على الأقل) يخضع لسيطرة الغدة الدرقية . [ 7 ] ويوجد في مبيض الثدييات. [ 8 ]

وظيفة

يُعدّ بروتين بريستين ضروريًا في معالجة الإشارات السمعية. ويُعبّر عنه تحديدًا في الغشاء الجانبي للخلايا الشعرية الخارجية في القوقعة . لا يوجد فرق يُذكر في كثافة بروتين بريستين بين مناطق الترددات العالية والمنخفضة في القوقعة لدى الثدييات مكتملة النمو. [ 9 ] وتشير أدلة قوية إلى أن بروتين بريستين قد خضع لتطور تكيفي لدى الثدييات [ 10 ] مرتبط باكتسابها حاسة السمع عالية التردد. [ 11 ] ويُظهر بروتين بريستين العديد من استبدالات الأحماض الأمينية المتوازية في الخفافيش والحيتان والدلافين التي طورت بشكل مستقل حاسة السمع فوق الصوتية وتحديد الموقع بالصدى ، وتمثل هذه الحالات النادرة تطورًا تقاربيًا على مستوى التسلسل. [ 12 ] [ 13 ]

يُعدّ بروتين بريستين (بوزن جزيئي 80 كيلو دالتون ) عضوًا في عائلة مميزة من ناقلات الأنيونات ، وهي SLC26. تتميز أفراد هذه العائلة ببنية محفوظة جيدًا، وتستطيع نقل أيونات الكلوريد والكربونات عبر الغشاء البلازمي للخلايا الثديية، وهما أيونان ضروريان لحركة الخلايا الشعرية الخارجية. على عكس المحركات الكلاسيكية التي تعمل بالإنزيمات، يعتمد هذا النوع الجديد من المحركات على التحويل المباشر للجهد إلى إزاحة، ويعمل بسرعة تفوق سرعة بروتينات المحركات الخلوية الأخرى بعدة مراتب. وقد أظهرت استراتيجية تعطيل جين بريستين المُستهدف فقدانًا في الحساسية السمعية يزيد عن 100 ضعف (أو 40 ديسيبل). [ 14 ] 

بروتين بريستين هو بروتين غشائي ينقبض ويتمدد ميكانيكيًا، مما يؤدي إلى الحركة الكهربائية للخلايا الشعرية الخارجية . تُعد الحركة الكهربائية القوة الدافعة وراء المحرك الجسدي لمضخم القوقعة ، وهو آلية تطورية لدى الثدييات تزيد من حساسية ترددات الموجات الصوتية الواردة، وبالتالي تضخم الإشارة. أشارت أبحاث سابقة إلى أن هذا التعديل يحدث عبر مستشعر جهد خارجي (نموذج ناقل أنيون جزئي)، حيث يرتبط الكلوريد بالجانب الداخلي لبروتين بريستين ويدخل ناقلًا معطلًا، مما يؤدي إلى استطالة بروتين بريستين. [ 15 ] ومع ذلك، توجد أدلة جديدة تشير إلى أن بروتين بريستين يعمل من خلال مستشعر جهد داخلي، حيث يرتبط الكلوريد داخل الخلايا ببروتين بريستين بشكل غير مباشر لتعديل شكله. [ 16 ] [ 17 ]

استشعار الجهد الذاتي

في هذا النموذج لاستشعار الجهد الذاتي، تُولّد حركة الأيونات سعةً غير خطية . وبناءً على الجهد المُوَلَّد وحالة استقطاب الخلية (إزالة الاستقطاب أو فرط الاستقطاب)، ينتقل بروتين بريستين عبر خطوتين متميزتين، تمثلان نموذج الحالات الثلاث لتعديل بريستين. [ 18 ] تُظهر التجارب أنه مع زيادة محفزات إزالة الاستقطاب، ينتقل بريستين من حالة مُستطيلة إلى حالة وسيطة ثم إلى حالة مُنكمشة، مما يزيد من سعته غير الخطية. في ظل ظروف فرط الاستقطاب، تنخفض السعة غير الخطية ويعود بريستين إلى حالته المُستطيلة. ومن الجدير بالذكر أن زيادة توتر الغشاء، كما يتضح من استطالة بريستين، تُقلل من ألفة موقع الارتباط التآزري للكلوريد، وربما تلعب دورًا في تنظيم تعديل بريستين. يُقدَّر إجمالي إزاحة بريستين عند تعديله من الحالة المُستطيلة إلى الحالة المُنكمشة بـ 3-4  نانومتر مربع . [ 18 ] تدعم دراسة حديثة نموذج IVS، حيث أظهرت أن طفرات 12 حمضًا أمينيًا تمتد عبر الجانب الداخلي للغشاء الأساسي لبروتين بريستين أدت إلى انخفاض ملحوظ في NLC. ثمانية من هذه الأحماض الأمينية الاثني عشر كانت موجبة الشحنة، ويُفترض أنها تُشكل موقع ارتباط الكلوريد التغايري لبروتين بريستين. [ 16 ]

نقل الأنيونات

على الرغم من الاعتقاد السابق بغياب نقل الأنيونات، فقد تبين أنه جانب مهم من قدرة بروتين بريستين على تحفيز الحركة الكهربائية للخلايا الشعرية. [ 16 ] [ 17 ] هذه الآلية مستقلة عن قدرات بريستين على استشعار الجهد، استنادًا إلى تجارب الطفرات التي أظهرت أن الطفرات المختلفة تؤدي إلى تأثيرات إما في امتصاص الأنيونات أو في نقل الشحنات الكهربائية، ولكن ليس كليهما. [ 16 ] يُقترح أن بروتين بريستين يحتوي على آلية امتصاص أنيونات داخلية، استنادًا إلى بحث أظهر امتصاصًا يعتمد على التركيز للفورمات الموسوم بالكربون -14 في خلايا مبيض الهامستر الصيني (CHO). لم تُستجب هذه النتائج في البويضات. لذلك، قد يحتاج بروتين بريستين إلى عامل مساعد لامتصاص الأنيونات في البويضات؛ ومع ذلك، لا تزال هذه الفرضية محل نقاش. أظهرت التجارب أن العديد من الأنيونات يمكن أن تتنافس على امتصاص بروتين بريستين، بما في ذلك أنيونات الماليت والكلوريد والألكيل سلفونيك. [ 16 ] [ 19 ]

اكتشاف

تم اكتشاف بروتين بريستين من قبل مجموعة بيتر دالوس في عام 2000، وقد سميت بهذا الاسم نسبة إلى النوتة الموسيقية "بريستو" بسبب سرعة البروتين. [ 5 ]

تم تسجيل براءة اختراع جزيء البريستين من قبل مكتشفيه في عام 2003. [ 20 ]

الأهمية السريرية

ارتبطت الطفرات في جين SLC26A5 بفقدان السمع غير المتلازمي . [ 6 ]

الحواجز

تُثبَّط الوظيفة الحركية الكهربائية لبروتين بريستين في الثدييات بواسطة الأنيون الأمفيباتي ساليسيلات بتركيزات ملي مولية. ويؤدي تطبيق الساليسيلات إلى تثبيط وظيفة بريستين بطريقة تعتمد على الجرعة وقابلة للعكس بسهولة. [ 15 ]

مراجع

  1. 1 2 3 GRCh38: إصدار Ensembl رقم 89: ENSG00000170615 Ensembl ، مايو 2017
  2. 1 2 3 GRCm38: إصدار Ensembl رقم 89: ENSMUSG00000029015 Ensembl ، مايو 2017
  3. "مرجع PubMed البشري:" . المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية، المكتبة الوطنية الأمريكية للطب .
  4. "مرجع PubMed للفأر:" . المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية، المكتبة الوطنية الأمريكية للطب .
  5. 1 2 3 Zheng J, Shen W, He DZ, Long KB, Madison LD, Dallos P (يونيو 2000). "Prestin هو البروتين الحركي للخلايا الشعرية الخارجية في القوقعة". Nature . 405 ( 6783): 149–155 . Bibcode : 2000Natur.405..149Z . doi : 10.1038/35012009 . PMID 10821263. S2CID 4409772 .  
  6. 1 2 "Entrez Gene: SLC26A5 عائلة ناقلات المذاب 26، العضو 5 (بريستين)" .
  7. ويبر تي، زيمرمان يو، وينتر إتش، ماك إيه، كوبشال آي، روهبوك كيه، وآخرون (مارس 2002). "هرمون الغدة الدرقية عامل حاسم في تنظيم بروتين بريستين الحركي في القوقعة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 99 (5 ) : 2901-2906 . doi : 10.1073/pnas.052609899 . PMC 122445. PMID 11867734 .   
  8. إيدا ك، كونو ك، أوشيما ت، تسوموتو ك، إيكيدا ك، كوماجاي إ، وآخرون (2003). "التعبير المستقر عن البروتين الحركي بريستين في خلايا مبيض الهامستر الصيني" . المجلة الدولية للجمعية اليابانية للمهندسين الميكانيكيين . 46 (4): 1266-1274 . doi : 10.1299/jsmec.46.1266 . 
  9. ماهيندراسينغام إس، بورغ إم، فيتيبليس آر، هاكني سي إم (مايو 2010). "التوزيع البنيوي الدقيق لبروتين بريستين في الخلايا الشعرية الخارجية: دراسة مناعية بالذهب بعد التضمين لمناطق الترددات المنخفضة والعالية في قوقعة أذن الفئران" . المجلة الأوروبية لعلم الأعصاب . 31 (9): 1595-1605 . doi : 10.1111/j.1460-9568.2010.07182.x . PMC 2925464. PMID 20525072 .  
  10. فرانشيني إل إف، إلغويهين إيه بي (ديسمبر 2006). "التطور التكيفي في بروتينات الثدييات المشاركة في الحركة الكهربائية للخلايا الشعرية الخارجية في القوقعة". علم الوراثة الجزيئية والتطور . 41 (3): 622-635 . Bibcode : 2006MolPE..41..622F . doi : 10.1016/j.ympev.2006.05.042 . hdl : 11336/79650 . PMID 16854604 . 
  11. روسيتر إس جيه، تشانغ إس ، ليو واي (مارس 2011). "بروتين بريستين والسمع عالي التردد لدى الثدييات" . علم الأحياء التواصلي والتكاملي . 4 (2): 236-239 . doi : 10.4161/cib.4.2.14647 . PMC 3104589. PMID 21655450 .  
  12. ليو واي، روسيتر إس جيه، هان إكس، كوتون جيه إيه، تشانغ إس (أكتوبر 2010). "الحيتان على مسار جزيئي سريع نحو السمع فوق الصوتي" . علم الأحياء الحالي . 20 (20): 1834-1839 . Bibcode : 2010CBio...20.1834L . doi : 10.1016/j.cub.2010.09.008 . PMID 20933423 . 
  13. لي ي، ليو ز، شي ب، تشانغ ب (يناير 2010). "جين السمع بريستين يربط بين الخفافيش والحيتان التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى" . علم الأحياء الحالي . 20 (2) R55–R56. Bibcode : 2010CBio...20..R55L . doi : 10.1016/j.cub.2009.11.042 . PMC 11646320. PMID 20129037. S2CID 7367035 .   
  14. ليبرمان إم سي، غاو جيه، هي دي زد، وو إكس، جيا إس، زو جيه (سبتمبر 2002). "بروتين بريستين ضروري للحركة الكهربائية للخلايا الشعرية الخارجية ولمضخم القوقعة". مجلة نيتشر . 419 (6904): 300-304 . Bibcode : 2002Natur.419..300L . doi : 10.1038/nature01059 . PMID 12239568. S2CID 4412381 .  
  15. 1 2 أوليفر د، هي د.ز، كلوكر ن، لودفيج ج، شولت يو، فالديغر س، وآخرون . (يونيو 2001). "الأنيونات داخل الخلايا كمستشعر للجهد لبروتين بريستين، وهو البروتين الحركي للخلايا الشعرية الخارجية". مجلة ساينس . 292 (5525). نيويورك، نيويورك: 2340-2343 . doi : 10.1126/science.1060939 . PMID 11423665. S2CID 23864514 .   
  16. 1 2 3 4 5 باي جي بي، سورجوتشيف أ، مونتويا إس، أرونسون بي إس، سانتوس ساتشي جيه، نافاراتنام دي (أبريل 2009). "إن قدرات نقل أنيون بريستين واستشعار الجهد الكهربائي مستقلة" . مجلة البيوفيزيائية . 96 (8): 3179–3186 . بيب كود : 2009BpJ....96.3179B . دوى : 10.1016/j.bpj.2008.12.3948 . بمك 2718310 . بميد 19383462 .  
  17. 1 2 سونغ إل، سانتوس-ساكي جيه (فبراير 2010). "ارتباط الأنيونات المعتمد على الحالة التكوينية في بروتين بريستين: دليل على التعديل التآزري" . مجلة الفيزياء الحيوية . 98 (3): 371-376 . Bibcode : 2010BpJ....98Q.371S . doi : 10.1016/j.bpj.2009.10.027 . PMC 2814207. PMID 20141749 .  
  18. 1 2 هوما ك، دالوس ب (يناير 2011). "دليل على أن بروتين بريستين يحتوي على خطوتين على الأقل تعتمدان على الجهد" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 286 (3): 2297-2307 . doi : 10.1074/jbc.M110.185694 . PMC 3023524. PMID 21071769 .  
  19. ريبالتشينكو، ف.، وسانتوس-ساكي، ج. (نوفمبر 2008). "التحكم الأنيوني في استشعار الجهد بواسطة البروتين الحركي بريستين في الخلايا الشعرية الخارجية" . مجلة الفيزياء الحيوية . 95 (9): 4439-4447 . Bibcode : 2008BpJ....95.4439R . doi : 10.1529/biophysj.108.134197 . PMC 2567960. PMID 18658219 .  
  20. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 6602992 ، دالوس ب، تشنغ ج، ماديسون إل دي، "متعددات نيوكليوتيدات بريستين في الثدييات"، نُشرت في 5 أغسطس 2003 

للمزيد من القراءة

تتضمن هذه المقالة نصًا من المكتبة الوطنية الأمريكية للطب ، وهو متاح للعموم .