甘露糖6磷酸受体
两种甘露糖6磷酸受体(MPRs ; M6PR和MPRI,147280)介导溶酶体水解酶募集到反式高尔基网络的网格蛋白包被区域,载体囊泡从中将MPR水解酶复合物递送至内体(Puertollano等总结)。等,2001)。
细胞遗传学位置:12p13.31
基因座标(GRCh38):12:8,940,360-8,949,760
▼ 克隆和表达
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路德维希等(1992)克隆了小鼠中依赖阳离子的甘露糖6-磷酸受体,并且克隆了一个非常不寻常的假基因。尽管在转录起始位点上游的5个启动子区域的启动子元件与组成型转录的基因中的启动子元件相似,但Northern印迹分析表明该基因在成年小鼠组织中和小鼠发育过程中表达不同。
假基因
路德维希等(1992)在小鼠中克隆了一个M6pr假基因。侧接直接重复的假基因与cDNA几乎共线,这表明它大概是通过mRNA的反转录产生的。假基因在两个方面与cDNA不同。在其5'末端,假基因含有与功能基因的启动子区域同源的另外的340个核苷酸序列。该序列在体外表现出一些启动子活性。此外,在假基因中,24个核苷酸的插入中断了与cDNA的5个引物非编码区同源的区域。在功能基因中,该24个核苷酸序列出现在外显子1和2之间,其侧翼是典型的外显子/内含子边界共有序列。因此,它可能代表功能基因的另一个外显子。路德维希等(1992)提出,可以通过使用不同的启动子和/或选择性剪接来调节小鼠中M6PR基因的表达。
▼ 基因结构
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在老鼠中,路德维希等(1992年)确定每个单倍体基因组中有1个拷贝存在M6pr基因。M6pr基因的基因组长度为10 kb,包含7个外显子。外显子1编码mRNA的5-prime非翻译部分,而外显子2-7编码腔,跨膜和胞质域。外显子7还包含mRNA的1.2-kb 3-prime非翻译区。转录起始位点上游5-prime区的启动子元件类似于组成型转录的基因中包含的启动子元件。
▼ 测绘
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达姆斯等(1987)和Pohlmann等(1987)通过使用cDNA克隆在一组体细胞杂种的分析中证实,阳离子依赖性受体的基因位于人12号染色体上。
路德维希等(1992)将M6pr基因定位到小鼠的6号染色体。路德维希等(1992)将小鼠假基因定位到3号染色体。
▼ 基因功能
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渡边等(1990)研究了SMPR在不表达较大的胰岛素样生长因子II /甘露糖6-磷酸受体的转染小鼠L细胞中的功能。该发现表明SMPR在新合成的溶酶体酶的分选中起作用。
基于其分子大小,甘露糖6-磷酸酯受体的不依赖阳离子的形式(147280)和依赖于阳离子的形式分别称为MPR46和MPR300。两者都介导将含有Man-6-P的溶酶体蛋白靶向溶酶体。Pohlmann等(1995)通过研究来自小鼠胚胎的成纤维细胞对MPR46或MPR300或这两者的破坏等位基因纯合,研究了MPR之一或两者对溶酶体蛋白转移的贡献。缺少两个MPR的成纤维细胞分泌了大多数新合成的溶酶体蛋白,并且不能维持溶酶体的分解代谢功能。结果,溶酶体蛋白的细胞内水平降低到小于20%,并且未消化的物质积累在溶酶体区室中。缺乏这两种MPR的成纤维细胞仅表现出部分缺失,通常维持溶酶体蛋白水平的一半正常。在双重MPR缺陷型成纤维细胞的分泌物中发现了与单一MPR缺陷型成纤维细胞的分泌物中相同种类的溶酶体蛋白,但是比例不同。这向作者表明,MPR都不对一种或几种溶酶体蛋白具有排他性亲和力。此外,任何一种MPR都不能在体内替代另一种的损失。Pohlmann等(1995年)提出,溶酶体蛋白内以及不同溶酶体蛋白之间Man-6-P识别标记的异质性使得必须进化具有互补结合特性的2个MPR,以确保有效靶向溶酶体蛋白。
阳离子非依赖性和阳离子依赖性甘露糖6-磷酸受体的胞质尾部均含有酸性簇-双亮氨酸信号,其信号直接从反高尔基网络分类到内体溶酶体系统。Puertollano等(2001)发现这些信号与高尔基体定位的,含γ-耳的ARF结合蛋白的VHS结构域结合(GGA1,606004;GGA2,606005;GGA3,606006)。受体和GGA在相同的肾小管小梁载体上离开了反式高尔基体网络。显性阴性GGA突变体阻止了受体从反高尔基网络中退出。因此,Puertollano等(2001年) 结论认为,GGA似乎介导了6磷酸甘露糖受体向高尔基反式网络的分选。
▼ 生化特征
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罗伯茨等(1998)报道了牛阳离子依赖性MPR(残基3至154)的胞外域的糖基化不足但功能齐全的形式的3维结构,其以1.8埃的分辨率与甘露糖6-磷酸复合。阳离子依赖性MPR的胞外结构域结晶为二聚体,每个单体折叠成9链扁平β桶,与抗生物素蛋白具有惊人的相似之处。二聚体的2个配体结合位点之间40埃的距离为阳离子依赖性MPR对各种溶酶体酶所表现出的结合亲和力差异的观察提供了结构基础。
▼ 基因家族
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磷酸甘露糖基残基特异的受体在溶酶体酶的分离和靶向溶酶体中起关键作用。由于溶酶体酶与粗糙内质网中的膜蛋白和分泌蛋白共享一个共同的合成位点,因此必须将它们与这些其他蛋白分选,以便特异性地递送至溶酶体。这种特异性转运是通过在溶酶体酶上生成甘露糖6-磷酸(M6P)识别标记来实现的,然后这些标记与位于高尔基体中的甘露糖6-磷酸受体特异性结合。然后,受体-配体复合物通过囊泡转移至溶酶体区室,低pH刺激离解区室。已鉴定出两种不同的甘露糖6磷酸受体:一种是不依赖阳离子的(147280),表观分子量为215,000。第二种是阳离子依赖性的甘露糖6磷酸受体,或小的甘露糖6磷酸受体(SMPR),表观分子量仅为46,000,并且需要二价阳离子才能与其配体高亲和力结合(Dahms等总结)(1987年)。这两种受体在免疫学上是不相关的,并且序列分析表明没有同源性(Pohlmann等,1987)。