Proteína encontrada en humanos
La cadena de colágeno alfa-1 (IV) (COL4A1) es una proteína que en los humanos está codificada por el gen COL4A1 en el cromosoma 13 . [5] [6] Se expresa de forma ubicua en muchos tejidos y tipos de células. [7] COL4A1 es una subunidad del colágeno tipo IV y desempeña un papel en la angiogénesis . [8] Las mutaciones en el gen se han relacionado con enfermedades del cerebro , los músculos , los riñones , los ojos y el sistema cardiovascular . [9] [10] [11] [12] El gen COL4A1 también contiene uno de los 27 SNP asociados con un mayor riesgo de enfermedad de las arterias coronarias . [13]
Estructura
Gene
El gen COL4A1 reside en el cromosoma 13 en la banda 13q34 y contiene 54 exones .[5] Este gen produce 2 isoformas mediante empalme alternativo . [14]
Proteína
COL4A1 pertenece a la familia del colágeno tipo IV y contiene tres dominios: un dominio N-terminal corto , un dominio 7S de triple hélice largo en su centro y un dominio 1 no colágeno (NC1) en su terminal C. [14] [15] El dominio de triple hélice contiene repeticiones GXY interrumpidas, lo que se sospecha que permite la flexibilidad del dominio. [14] El dominio NC1 está compuesto por dos tapas triméricas, cada una de las cuales contiene dos fragmentos alfa 1 y un fragmento alfa 2, que forman una hélice séxtuple dispuesta alrededor de un túnel axial. La interacción entre estas dos tapas se produce a lo largo de una interfaz plana grande y se estabiliza mediante un enlace cruzado covalente entre las cadenas alfa 1 y alfa 2 a través de las dos tapas. [15]
Función
El colágeno tipo IV es el principal componente estructural de las membranas basales y contiene dos o tres proteínas COL4A1. [9] Por lo tanto, COL4A1 es abundante y se encuentra en todo tipo de membranas basales. [10] El dominio NC1 de COL4A1 es una molécula antiangiogénica importante para controlar la formación de nuevos capilares . [16] NC1 se une a la integrina α1β1 e inhibe las vías de señalización de integrinas específicas en las células epiteliales vasculares. También regula la expresión de HIF-1α y VEGF , presumiblemente inhibiendo la cascada de señalización MAPK . Estos hallazgos pueden explicar la función antitumoral de NC1. [17]
Significación clínica
Las mutaciones en los exones 24 y 25 de COL4A1 están asociadas con HANAC ( angiopatía hereditaria autosómica dominante con nefropatía , aneurismas y calambres musculares ). [18] También se ha confirmado que se producen mutaciones en el gen COL4A1 en algunos pacientes con porencefalia y esquizencefalia . [19] [20]
En humanos, se encontró que una nueva mutación del gen COL4A1 que codifica el colágeno tipo IV está asociada con cataratas congénitas autosómicas dominantes en una familia china. Esta mutación no se encontró en miembros de la familia no afectados ni en 200 controles no relacionados. En este estudio, el análisis de secuencia confirmó que el residuo de aminoácido Gly782 estaba altamente conservado. [11] Este informe de una nueva mutación en el gen COL4A1 es el primer informe de una catarata congénita autosómica dominante no sindrómica que destaca un papel importante del colágeno tipo IV en las propiedades fisiológicas y ópticas del cristalino. [11]
Además, en el campo cardiovascular, las regiones COL4A1 y COL4A2 en el cromosoma 13q34 son un locus altamente replicado para la enfermedad de las arterias coronarias. En una pared normal de arterias, el colágeno tipo IV actúa inhibiendo la proliferación de células del músculo liso. En consecuencia, se demostró que la expresión proteica del colágeno tipo IV en células del músculo liso vascular humano está regulada tanto por la proteína SMAD3 como por la estimulación del ARNm mediada por TGFβ. [12] En total, se concluyó que la patogénesis de la enfermedad de las arterias coronarias puede estar regulada por los genes COL4A1 y COL4A2. [12]
También se ha informado de una encefalopatía autosómica recesiva asociada con mutaciones en este gen. [21]
Marcador clínico
Un estudio de puntuación de riesgo genético de locus múltiples basado en una combinación de 27 loci, incluido el gen COL4A1, identificó individuos con mayor riesgo de sufrir eventos de enfermedad arterial coronaria tanto incidentes como recurrentes, así como un mayor beneficio clínico del tratamiento con estatinas. El estudio se basó en un estudio de cohorte comunitario (el estudio Malmo Diet and Cancer) y cuatro ensayos controlados aleatorios adicionales de cohortes de prevención primaria (JUPITER y ASCOT) y cohortes de prevención secundaria (CARE y PROVE IT-TIMI 22). [13]
Referencias
- ^ abc GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000187498 - Ensembl , mayo de 2017
- ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000031502 - Ensembl , mayo de 2017
- ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- ^ Soininen R, Haka-Risku T, Prockop DJ, Tryggvason K (diciembre de 1987). "Estructura primaria completa de la cadena alfa 1 del colágeno de la membrana basal humana (tipo IV)". Cartas FEBS . 225 (1–2): 188–94. doi : 10.1016/0014-5793(87)81155-9 . PMID 3691802.
- ^ "Entrez Gene: colágeno COL4A1, tipo IV, alfa 1".
- ^ "BioGPS: su sistema de portal genético". biogps.org . Consultado el 11 de octubre de 2016 .
- ^ Peng, Guicheng; Lin, Maohuan; Zhang, Kun; Chen, Jie; Wang, Yifang; Yang, Yu; Wang, Jingfeng; Huang, Hui (19 de junio de 2013). "La hemoglobina A1c puede identificar un perfil de riesgo más cardiovascular y metabólico en la población china con OGTT negativo". Revista Internacional de Ciencias Médicas . 10 (8): 1028–1034. doi :10.7150/ijms.5905. ISSN 1449-1907. PMC 3691802 . PMID 23801890.
- ^ ab Peng G, Lin M, Zhang K, Chen J, Wang Y, Yang Y, Wang J, Huang H (19 de junio de 2013). "La hemoglobina A1c puede identificar un perfil de riesgo más cardiovascular y metabólico en la población china con OGTT negativo". Revista Internacional de Ciencias Médicas . 10 (8): 1028–34. doi :10.7150/ijms.5905. PMC 3691802 . PMID 23801890.
- ^ ab Peissel B, Geng L, Kalluri R, Kashtan C, Rennke HG, Gallo GR, Yoshioka K, Sun MJ, Hudson BG, Neilson EG (octubre de 1995). "Distribución comparativa de las cadenas de colágeno alfa 1 (IV), alfa 5 (IV) y alfa 6 (IV) en tejidos humanos adultos y fetales normales y en riñones de pacientes con síndrome de Alport ligado al cromosoma X". La Revista de Investigación Clínica . 96 (4): 1948–57. doi :10.1172/JCI118241. PMC 185832 . PMID 7560087.
- ^ abc Xia XY, Li N, Cao X, Wu QY, Li TF, Zhang C, Li WW, Cui YX, Li XJ, Xue CY (1 de enero de 2014). "Una nueva mutación del gen COL4A1 da como resultado una catarata congénita no sindrómica autosómica dominante en una familia china". BMC Genética Médica . 15 : 97. doi : 10.1186/s12881-014-0097-2 . PMC 4236509 . PMID 25124159.
- ^ abc Turner AW, Nikpay M, Silva A, Lau P, Martinuk A, Linseman TA, Soubeyrand S, McPherson R (octubre de 2015). "Interacción funcional entre los loci de riesgo COL4A1 / COL4A2 y SMAD3 para la enfermedad de las arterias coronarias". Aterosclerosis . 242 (2): 543–52. doi :10.1016/j.atherosclerosis.2015.08.008. PMID 26310581.
- ^ ab Mega JL, Stitziel NO, Smith JG, Chasman DI, Caulfield MJ, Devlin JJ, Nordio F, Hyde CL, Cannon CP, Sacks FM, Poulter NR, Sever PS, Ridker PM, Braunwald E, Melander O, Kathiresan S, Sabatine MS (junio de 2015). "Riesgo genético, eventos de enfermedad coronaria y el beneficio clínico de la terapia con estatinas: un análisis de ensayos de prevención primaria y secundaria". Lanceta . 385 (9984): 2264–71. doi :10.1016/S0140-6736(14)61730-X. PMC 4608367 . PMID 25748612.
- ^ abc "COL4A1 - Precursor de la cadena de colágeno alfa-1 (IV) - Homo sapiens (humano) - Gen y proteína COL4A1". www.uniprot.org . Consultado el 11 de octubre de 2016 .
- ^ ab que, Manuel E.; Henrich, Stefan; Huber, Robert; Ries, Albert; Mann, Karlheinz; Kühn, Klaus; Timpl, Ruperto; Bourenkov, Gleb P.; Bartunik, Hans D. (14 de mayo de 2002). "La estructura cristalina 1.9-A del dominio no colágeno (NC1) del colágeno IV de la placenta humana muestra estabilización mediante un nuevo tipo de entrecruzamiento covalente de Met-Lys". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (10): 6607–6612. Código bibliográfico : 2002PNAS...99.6607T. doi : 10.1073/pnas.062183499 . ISSN 0027-8424. PMC 124450 . PMID 12011424.
- ^ Maragoudakis ME, Missirlis E, Karakiulakis GD, Sarmonica M, Bastakis M, Tsopanoglou N (enero de 1993). "Biosíntesis de la membrana basal como objetivo para el desarrollo de inhibidores de la angiogénesis con propiedades antitumorales". Riñón Internacional . 43 (1): 147–50. doi : 10.1038/ki.1993.24 . PMID 7679456.
- ^ Sudhakar A, Nyberg P, Keshamouni VG, Mannam AP, Li J, Sugimoto H, Cosgrove D, Kalluri R (octubre de 2005). "El dominio NC1 del colágeno humano alfa1 tipo IV exhibe una actividad antiangiogénica distinta mediada por la integrina alfa1beta1". La Revista de Investigación Clínica . 115 (10): 2801–10. doi :10.1172/JCI24813. PMC 1199529 . PMID 16151532.
- ^ Plaisier E, Gribouval O, Alamowitch S, Mougenot B, Prost C, Verpont MC, Marro B, Desmettre T, Cohen SY, Roullet E, Dracon M, Fardeau M, Van Agtmael T, Kerjaschki D, Antignac C, Ronco P ( diciembre de 2007). "Mutaciones COL4A1 y angiopatía, nefropatía, aneurismas y calambres musculares hereditarios". El diario Nueva Inglaterra de medicina . 357 (26): 2687–95. doi : 10.1056/NEJMoa071906 . PMID 18160688.
- ^ Yoneda Y, Haginoya K, Kato M, Osaka H, Yokochi K, Arai H, Kakita A, Yamamoto T, Otsuki Y, Shimizu S, Wada T, Koyama N, Mino Y, Kondo N, Takahashi S, Hirabayashi S, Takanashi J, Okumura A, Kumagai T, Hirai S, Nabetani M, Saitoh S, Hattori A, Yamasaki M, Kumakura A, Sugo Y, Nishiyama K, Miyatake S, Tsurusaki Y, Doi H, Miyake N, Matsumoto N, Saitsu H ( Enero 2013). "Espectro fenotípico de mutaciones COL4A1: porencefalia a esquizencefalia". Anales de Neurología . 73 (1): 48–57. doi :10.1002/ana.23736. PMID 23225343. S2CID 3218598.
- ^ Smigiel R, Cabala M, Jakubiak A, Kodera H, Sasiadek MJ, Matsumoto N, Sasiadek MM, Saitsu H (abril de 2016). "Nueva mutación COL4A1 en un bebé con síndrome dismórfico grave con esquizencefalia, calcificaciones periventriculares y cataratas que se asemejan a una infección congénita". Investigación sobre defectos de nacimiento. Parte A, Teratología clínica y molecular . 106 (4): 304–7. doi :10.1002/bdra.23488. PMID 26879631.
- ^ Yaramis A, Lochmüller H, Töpf A, Sonmezler E, Yilmaz E, Hiz S, Yis U, Gungor S, Ipek Polat A, Edem P, Beltran S, Laurie S, Yaramis A, Horvath R, Oktay Y (2020) COL4A1 Encefalopatía autosómica recesiva relacionada en 2 niños turcos. Neurol Genet 6(1):e392
Otras lecturas
- Tryggvason K, Soininen R, Hostikka SL, Ganguly A, Huotari M, Prockop DJ (1990). "Estructura de los genes del colágeno humano tipo IV". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 580 (1): 97-111. Código bibliográfico : 1990NYASA.580...97T. doi :10.1111/j.1749-6632.1990.tb17922.x. PMID 2186699. S2CID 44878809.
- Hinek A (julio de 1994). "Naturaleza y las múltiples funciones de la proteína fijadora de elastina / laminina de 67 kD". Adhesión y comunicación celular . 2 (3): 185–93. doi :10.3109/15419069409004436. PMID 7827955.
- Ständer M, Naumann U, Wick W, Weller M (mayo de 1999). "Factor de crecimiento transformante beta y p-21: múltiples objetivos moleculares de la supresión del crecimiento neoplásico mediada por decorina". Investigación de células y tejidos . 296 (2): 221–7. doi :10.1007/s004410051283. PMID 10382266. S2CID 20282995.
- Kurpakus Wheater M, Kernacki KA, Hazlett LD (mayo de 1999). "Proteínas de las células corneales y patología de la superficie ocular". Biotécnica e histoquímica . 74 (3): 146–59. doi :10.3109/10520299909047967. PMID 10416788.
- Ghebrehiwet B, Peerschke EI, Hong Y, Munoz P, Gorevic PD (junio de 1992). "Las secuencias cortas de aminoácidos derivadas del receptor C1q (C1q-R) muestran homología con las cadenas alfa de los receptores de fibronectina y vitronectina y el colágeno tipo IV". Revista de biología de leucocitos . 51 (6): 546–56. doi :10.1002/jlb.51.6.546. PMID 1377218. S2CID 1214598.
- Gupta S, Batchu RB, Datta K (octubre de 1991). "Purificación, caracterización parcial de la proteína fijadora de ácido hialurónico de riñón de rata y su localización en la superficie celular". Revista europea de biología celular . 56 (1): 58–67. PMID 1724753.
- Paralkar VM, Nandedkar AK, Pointer RH, Kleinman HK, Reddi AH (octubre de 1990). "Interacción de la osteogenina, una proteína morfogenética ósea que se une a la heparina, con el colágeno tipo IV". La Revista de Química Biológica . 265 (28): 17281–4. doi : 10.1016/S0021-9258(17)44900-3 . PMID 2211625.
- Hernández MR, Igoe F, Neufeld AH (agosto de 1986). "Matriz extracelular de la cabeza del nervio óptico humano". Revista Estadounidense de Oftalmología . 102 (2): 139–48. doi :10.1016/0002-9394(86)90134-0. PMID 2426947.
- Aumailley M, Wiedemann H, Mann K, Timpl R (septiembre de 1989). "Unión de nidogen y el complejo laminina-nidogen al colágeno tipo IV de la membrana basal". Revista europea de bioquímica . 184 (1): 241–8. doi : 10.1111/j.1432-1033.1989.tb15013.x . PMID 2506015.
- Pihlajaniemi T, Tryggvason K, Myers JC, Kurkinen M, Lebo R, Cheung MC, Prockop DJ, Boyd CD (junio de 1985). "Los clones de ADNc que codifican la cadena pro-alfa1 (IV) del procolágeno humano tipo IV revelan una homología inusual de secuencias de aminoácidos en dos mitades del dominio carboxilo terminal". La Revista de Química Biológica . 260 (12): 7681–7. doi : 10.1016/S0021-9258(17)39662-X . PMID 2581969.
- Brinker JM, Gudas LJ, Loidl HR, Wang SY, Rosenbloom J, Kefalides NA, Myers JC (junio de 1985). "Homología restringida entre alfa 1 tipo IV humano y otras cadenas de procolágeno". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 82 (11): 3649–53. Código bibliográfico : 1985PNAS...82.3649B. doi : 10.1073/pnas.82.11.3649 . PMC 397843 . PMID 2582422.
- Soininen R, Huotari M, Ganguly A, Prockop DJ, Tryggvason K (agosto de 1989). "Organización estructural del gen de la cadena alfa 1 del colágeno humano tipo IV". La Revista de Química Biológica . 264 (23): 13565–71. doi : 10.1016/S0021-9258(18)80034-5 . PMID 2701944.
- Siebold B, Deutzmann R, Kühn K (octubre de 1988). "La disposición de los enlaces disulfuro intra e intermoleculares en el dominio de reticulación y agregación no colagenosa carboxiterminal del colágeno tipo IV de la membrana basal". Revista europea de bioquímica . 176 (3): 617–24. doi :10.1111/j.1432-1033.1988.tb14321.x. PMID 2844531.
- Pöschl E, Pollner R, Kühn K (septiembre de 1988). "Los genes de las cadenas alfa 1 (IV) y alfa 2 (IV) del colágeno de la membrana basal humana tipo IV están dispuestos cabeza a cabeza y separados por un promotor bidireccional de estructura única". La Revista EMBO . 7 (9): 2687–95. doi :10.1002/j.1460-2075.1988.tb03122.x. PMC 457057 . PMID 2846280.
- Bowcock AM, Hebert JM, Christiano AM, Wijsman E, Cavalli-Sforza LL, Boyd CD (1988). "El gen del colágeno pro alfa 1 (IV) está vinculado al locus D13S3 en el extremo distal del cromosoma humano 13q". Citogenética y genética celular . 45 (3–4): 234–6. doi :10.1159/000132460. PMID 2891465.
- Solomon E, Hiorns LR, Spurr N, Kurkinen M, Barlow D, Hogan BL, Dalgleish R (mayo de 1985). "Asignaciones cromosómicas de los genes que codifican el colágeno humano tipos II, III y IV: una familia de genes dispersos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 82 (10): 3330–4. Código bibliográfico : 1985PNAS...82.3330S. doi : 10.1073/pnas.82.10.3330 . PMC 397769 . PMID 2987919.
- Soininen R, Huotari M, Hostikka SL, Prockop DJ, Tryggvason K (noviembre de 1988). "Los genes estructurales de las cadenas alfa 1 y alfa 2 del colágeno humano tipo IV están codificados de manera divergente en hebras de ADN opuestas y tienen una región promotora superpuesta". La Revista de Química Biológica . 263 (33): 17217–20. doi : 10.1016/S0021-9258(19)77818-1 . PMID 3182844.
- Brazel D, Oberbäumer I, Dieringer H, Babel W, Glanville RW, Deutzmann R, Kühn K (noviembre de 1987). "La finalización de la secuencia de aminoácidos de la cadena alfa 1 del colágeno de la membrana basal humana (tipo IV) revela 21 interrupciones no tripletes ubicadas dentro del dominio colágeno". Revista europea de bioquímica . 168 (3): 529–36. doi :10.1111/j.1432-1033.1987.tb13450.x. PMID 3311751.
enlaces externos
- Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre trastornos relacionados con COL4A1: porencefalia autosómica dominante tipo 1; Enfermedad de pequeños vasos cerebrales con hemorragia; Angiopatía hereditaria con nefropatía, aneurismas y calambres musculares