El translocador nuclear del receptor de hidrocarburos arilo 2 , también conocido como Arntl2, Mop9 , [5] Bmal2, [6] o Clif, [7] es un gen .
Arntl2 es un parálogo de Arntl , ambos homólogos del ciclo de Drosophila . [8] También se aislaron homólogos en peces, [9] aves [10] y mamíferos como ratones [11] y humanos. [5] Basándose en análisis filogenéticos , se propuso que Arntl2 surgió de la duplicación del gen Arntl en las primeras etapas del linaje de vertebrados, seguida de una rápida divergencia de la copia del gen Arntl. [11] El producto proteico del gen interactúa tanto con CLOCK como con NPAS2 para unirse a secuencias de caja E en promotores regulados y activar su transcripción. [5] Aunque Arntl2 no es necesario para el funcionamiento normal del oscilador circadiano de los mamíferos, puede desempeñar un papel importante en la mediación de la salida del reloj circadiano . Quizás debido a esto, hay relativamente poca literatura publicada sobre el papel de Arntl2 en la regulación de la fisiología.
Arntl2 es un gen candidato para la diabetes humana tipo 1 . [12]
En estudios de sobreexpresión, la proteína ARNTL2 forma un heterodímero con CLOCK para regular las secuencias de la caja E en el promotor Pai-1 . [7] Trabajos recientes sugieren que esta interacción puede estar en concierto con complejos heterodiméricos ARNTL/CLOCK. [13]
El gen ARNTL2 fue descubierto originalmente en 2000 por John B. Hogenesch et al. [5] bajo el nombre MOP9 como parte de la superfamilia del dominio PAS de factores de transcripción eucarióticos y como homólogo de ARNTL/MOP3 . La caracterización inicial de Hogenesch de MOP9 indicó el papel de la proteína MOP9 como socio del factor de transcripción bHLH-PAS CLOCK en el sentido de que la proteína MOP9 forma un heterodímero transcripcionalmente activo con la proteína CLOCK circadiana. También se descubrió que la proteína MOP9, al igual que la proteína MOP3, forma heterodímeros con MOP4 y factores inducibles por hipoxia, incluido HIF1α . Se descubrió que el gen MOP9 se coexpresa con CLOCK en el núcleo supraquiasmático (SCN) del hipotálamo, el sitio del oscilador circadiano central de los mamíferos. Debido a que MOP9 exhibe una extensa identidad de secuencia con genes como MOP3 y CYCLE , su dimerización con CLOCK y la expresión cerebral específica de MOP9, particularmente su expresión en el SCN, Hogenesch et al. propuso que MOP9 participa en la regulación de la actividad locomotora como parte del sistema circadiano de los mamíferos. Otros estudios sobre el gen MOP9 han adoptado los nombres ARNTL2 y BMAL2 en el mismo estilo que el gen ARNTL descubierto anteriormente. Al igual que ARNTL/BMAL1, una de las primeras funciones descubiertas de BMAL2 en el sistema circadiano fue a través de la formación del heterodímero BMAL2-CLOCK, y la transactivación relativa de BMAL2-CLOCK y BMAL1-CLOCK también ha indicado que BMAL1 y BMAL2 tienen propiedades distinguibles y papeles individualmente importantes en el sistema circadiano. [14] Los estudios knockout de BMAL1 y BMAL2 también han demostrado el efecto regulador de BMAL1 en la expresión de BMAL2, [15] y han indicado que BMAL2 puede desempeñar un papel más importante en el sistema circadiano de lo que se pensaba anteriormente, [16] aunque la naturaleza exacta El papel de BMAL2 aún no se ha dilucidado por completo.
La proteína BMAL2 sigue la estructura básica hélice-bucle-hélice de la familia PER-ARNT-SIM [17] y contiene un dominio bHLH-PAS en su región N-terminal y un extremo C variable . [6] El dominio PAS actúa como una superficie de dimerización y unión en el receptor de aril hidrocarburo (AHR). En general, BMAL2 comparte gran parte de su estructura con BMAL1. [18] Sin embargo, la ubicación en el cromosoma 12 de BMAL2 en humanos sugiere que el gen puede tener una función diferente en el embrión. [17]
BMAL2 forma un heterodímero con CLOCK, activa la transcripción y desempeña un papel en el oscilador molecular. BMAL1 y BMAL2 son reguladores positivos y activan la transcripción uniéndose a potenciadores de la caja E proximal (–565 a –560 pb) y distal (–680 a –675 pb) del promotor PAI-1. [13] BMAL 2 funciona de manera similar a BMAL1, pero un estudio de investigación de 2009 encontró diferencias en las afinidades de los genes homólogos. [19] El gen Per2 mostró una mayor afinidad por el complejo BMAL2-CLOCK, y CRY2 tuvo una mayor afinidad por el complejo BMAL1-CLOCK. Per2 y CRY2 inhiben los complejos y regulan negativamente la transcripción. La verdadera función de Bmal2 aún no se comprende completamente. Un estudio de 2010 realizado por Shi el. al muestra que la sobreexpresión de BMAL2 en ratones knockout para BMAL1 rescata los ritmos locomotores y los ritmos metabólicos. [16] En el mismo estudio, la ritmicidad no se rescató en los tejidos periféricos, como el hígado y el pulmón. Bmal2 no puede reemplazar a Bmal1 y los dos no son intercambiables. La proteína desempeña un papel activo en el oscilador, pero Bmal2 no es necesaria para las oscilaciones circadianas en ratones.
Se han encontrado ortólogos de BMAL2 en muchos mamíferos distintos de los humanos, incluidos chimpancés , perros y vacas (ARNTL2), ratones (Arntl2 y Bmal2) y ratas (ARNTL2), [22] así como en el pez cebra . [11] Los genes ARNTL2 difieren significativamente más entre especies que los genes ARNTL: las proteínas BMAL2 han divergido 20 veces más rápido que las proteínas BMAL1 desde que los genes divergieron, lo que sugiere una función no identificada en BMAL1 que no existe en BMAL2. Las proteínas BMAL2 humanas y de pez cebra contenían solo el 66% de los mismos aminoácidos , en lugar del 85% entre las proteínas BMAL1 humanas y de pez cebra. [11] Identificar la causa de las diferencias comparativamente significativas entre especies en BMAL2 será importante para comprender la función de BMAL2 en el reloj circadiano. [11]
Como muchos genes implicados en el sistema circadiano, BMAL2 es un parálogo de BMAL1. Sin embargo, un estudio de 2000 realizado por Bunger et al. [15] demostraron que, a diferencia de otros pares parálogos en el sistema circadiano, como Per1 / Per2 , Cry1 / Cry2 y Clock / Npas2 , solo se requiere una única eliminación de BMAL1 o BMAL2 para conferir arritmicidad, en lugar de una eliminación de ambos. parálogos, aunque otros estudios han indicado que las eliminaciones específicas de BMAL1 también tienen efectos significativos sobre el metabolismo y la longevidad. [23] [24] El mismo estudio de 2000 realizado por Bunger et al. También indicó que las eliminaciones de BMAL1 regulan negativamente la expresión de BMAL2. [15] Un estudio de 2010 realizado por Shi et al. [16] descubrieron que la expresión de BMAL2, conferida por un promotor expresado constitutivamente , puede rescatar tanto la ritmicidad circadiana en la locomoción como los fenotipos metabólicos en ratones knockout para Bmal1. Por lo tanto, BMAL1 y BMAL2 forman un par parálogo funcionalmente redundante, pero en ratones, la expresión de BMAL2 está regulada por BMAL1, de modo que la eliminación de BMAL1 produce efectivamente la eliminación de BMAL1 y BMAL2, lo que indica que BMAL2 puede desempeñar un papel más importante en el ciclo circadiano. sistema de lo que se pensaba anteriormente. Sin embargo, este mismo estudio de Shi et al. [16] también encontraron que la sobreexpresión de BMAL2 es, en última instancia, insuficiente para impulsar los ritmos circadianos en los tejidos periféricos de los ratones, lo que sugiere que los ritmos de comportamiento observados en este estudio pueden provenir de relojes moleculares débiles fortalecidos a través de redes con el núcleo supraquiasmático (SCN). ) . Además, un estudio de 2015 realizado por Xu et al. [25] también demostraron la necesidad de la región C-terminal de la proteína BMAL1 en la generación de oscilación circadiana sostenida a nivel celular, identificando dos dominios específicos del extremo C-terminal de BMAL1 intrínsecamente no estructurado que confieren esta función a BMAL2. La regulación de BMAL1 TAD como mecanismo determinante del ritmo circadiano es un tema de investigación en curso.
Se sabe que los genes BMAL1 y BMAL2 desempeñan un papel en la homeostasis de la glucosa. [26] Un estudio de investigación de 2015 [26] utilizó genética directa para encontrar un genotipo de BMAL2 asociado con la diabetes tipo 2. El BMAL2 rs7958822 es un polimorfismo y tiene varios genotipos: A/G, A/A y G/G. El estudio encontró una asociación entre los hombres obesos con genotipos BMAL2 rs7958822 A/G y A/C que tenían una mayor prevalencia de diabetes tipo 2.
Estudios de investigación anteriores han encontrado desincronización en la síntesis de cortisol y la temperatura corporal en pacientes con enfermedad de Parkinson, lo que sugiere un papel de los genes circadianos en la enfermedad. [27] El estudio utilizó un ensayo de RT-PCR para rastrear el gen BMAL2 en pacientes con EP y encontró cambios de expresión, concretamente a las 21:00 y 00:00 horas. Se necesita más investigación para encontrar el mecanismo molecular detrás de esto, pero los resultados sugieren que BMAL 2 y el reloj molecular desempeñan un papel en la enfermedad de Parkinson.
En las células de cáncer colorrectal, la regulación positiva de BMAL2 se ha asociado con niveles más altos de carga mutacional tumoral (TMB) como resultado de la regulación positiva posterior de PAI1. [28] La relación entre BMAL2 y TMB se ha investigado en muchos modelos, lo que proporciona más evidencia de una correlación positiva entre la expresión de BMAL2 y la expresión de los promotores de TMB. [29] Sin embargo, todavía hay una brecha en la investigación que investiga la capacidad predictiva de la expresión de genes circadianos, incluido BMAL2, en relación con los niveles de TMB.