Das Wiskott-Aldrich-Syndrom-Protein ( WASp ), auch Aktin-Nukleations-fördernder Faktor WAS genannt, ist ein 502 Aminosäuren langes Protein, das in Zellen des hämatopoetischen Systems exprimiert wird und beim Menschen durch das WAS- Gen kodiert wird . Im inaktiven Zustand liegt WASp in einer autoinhibierten Konformation vor, wobei Sequenzen nahe seinem C-Terminus an eine Region nahe seinem N-Terminus binden . Seine Aktivierung ist abhängig von der Interaktion von CDC42 und PIP2 , die diese Bindung unterbrechen und so das WASp-Protein „öffnen“. Dadurch wird eine Domäne nahe dem C-Terminus von WASp freigelegt, die an den Arp2/3-Komplex bindet und diesen aktiviert . Aktivierter Arp2/3 initiiert die Bildung neuer F- Aktin- Faltblattstrukturen .

WASp ist das erste entdeckte Mitglied einer Genfamilie, zu der auch das weit verbreitete N-WASP (neuronales Wiskott-Aldrich-Syndrom-Protein), SCAR / WAVE1 , WASH , WHAMM und JMY gehören . [ 5 ] [ 6 ] WAML (WASP- und MIM-ähnlich), WAWH (WASP ohne WH1-Domäne) und WHIMP (WAVE-Homologie in Membranprotrusionen) wurden erst kürzlich entdeckt. [ 7 ] [ 8 ]

Struktur und Funktion

Die Proteine ​​der Wiskott-Aldrich-Syndrom- Familie (WAS) weisen eine ähnliche Domänenstruktur auf und sind an der Signalübertragung von Rezeptoren auf der Zelloberfläche zum Aktin-Zytoskelett beteiligt. Das Vorhandensein verschiedener Motive deutet darauf hin, dass sie durch unterschiedliche Stimuli reguliert werden und mit mehreren Proteinen interagieren. Diese Proteine ​​assoziieren direkt oder indirekt mit der kleinen GTPase CDC42, die bekanntermaßen die Bildung von Aktinfilamenten reguliert, sowie mit dem Zytoskelett-Organisationskomplex Arp2/3 .

Die WASp-Familie umfasst Proteine ​​wie WASp, N-WASp, SCAR/WAVE, WHAMM und WASH. Alle fünf Proteine ​​besitzen eine C-terminale VCA-Domäne (Verprolin, zentral, sauer), über die sie mit dem Aktin-Nukleationskomplex (ARP2/3) interagieren, und unterscheiden sich in ihren terminalen Domänen. WASp und N-WASp sind Analoga; sie enthalten eine N-terminale EVH1-Domäne, eine C-terminale VCA-Domäne sowie die zentralen Domänen B und GBD (GTP-Bindungsdomäne). WASp wird ausschließlich in hämatopoetischen Zellen exprimiert, während neuronales WASp (N-WASp) ubiquitär exprimiert wird. N-WASp besitzt eine Output-Region und eine Kontrollregion, die für seine Regulation essenziell sind. Die Output-Region wird als VVCA-Domäne bezeichnet. Sie befindet sich am C-terminalen Ende des Proteins und enthält vier Motive: Zwei Verprolin-Homologiemotive (VV) binden Aktin-Monomere und transportieren diese zu Arp2/3; Die zentrale Domäne (C) bindet vermutlich an Cofilin, verstärkt aber heute vermutlich die Wechselwirkungen zwischen den V-Domänen und Aktinmonomeren sowie die Interaktion zwischen der A-Domäne und Arp2/3; das saure Motiv (A) bindet ebenfalls an Arp2/3. [ 9 ] Isoliert ist die VCA-Region konstitutiv aktiv. Im vollständigen N-WASp unterdrückt die Kontrollregion jedoch die Aktivität der VCA-Domäne. Diese Kontrollregion befindet sich am N-terminalen Ende von N-WASp. [ 10 ] Sie enthält eine CDC42-Bindungsdomäne (GBP) und eine PIP2-Bindungsdomäne (B), die beide für die korrekte Regulation von N-WASp essenziell sind. [ 10 ] Die kooperative Bindung von CDC42 und PIP2 hebt die Autoinhibition von N-WASp auf und ermöglicht so die Aktinpolymerisation durch Arp2/3. [ 10 ] Das WASp-interagierende Protein (WIP) interagiert mit der N-terminalen Domäne (WH1) von WASp, verhindert deren Abbau und stabilisiert ihre autoinhibitorische Konformation.

In Abwesenheit von CDC42 und PIP2 liegt N-WASp in einer inaktiven, blockierten Konformation vor. [ 10 ] Die kooperative Bindung von CDC42 und PIP2 hebt die Autoinhibition auf. Diese kooperative Bindung ist thermodynamisch begünstigt; die Bindung des einen verstärkt die Bindung des anderen. [ 10 ] CDC42 und PIP2 lokalisieren den N-WASp-Arp2/3-Komplex an der Plasmamembran. Diese Lokalisierung ermöglicht es den Aktinpolymeren, die Plasmamembran zu durchdringen und die für die Zellmotilität notwendigen Filopodien zu bilden. [ 11 ]

WASp ist für verschiedene Funktionen in myeloiden und lymphatischen Immunzellen erforderlich. Viele dieser Funktionen, wie Phagozytose und Podosomenbildung, hängen mit seiner Rolle bei der Regulation der Aktinfilamentpolymerisation zusammen. Andere Funktionen von WASP beruhen auf seiner Aktivität als Gerüstprotein für die Assemblierung effektiver Signalproteinkomplexe nach der Bindung von Antigenrezeptoren oder Integrinen. [ 12 ] Insbesondere in NK-Zellen ist es an der Synapsenbildung und der Polarisation von Perforin zur immunologischen Synapse für die NK-Zell-Zytotoxizität beteiligt. Bei fehlendem oder mutiertem WASp sind die Bildung der immunologischen Synapse und die nachgeschaltete TCR/BCR-Signalübertragung in T- und B-Zellen ebenfalls beeinträchtigt.

Klinische Bedeutung

Das Wiskott-Aldrich-Syndrom ist eine seltene, X-chromosomal-rezessive Erbkrankheit, die durch Immunstörungen und Mikrothrombozytopenie gekennzeichnet ist und durch Mutationen im WASp -Gen verursacht wird. Das WASp -Genprodukt ist ein zytoplasmatisches Protein, das ausschließlich in hämatopoetischen Zellen exprimiert wird. Bei WAS-Patienten zeigen diese Zellen Signal- und Zytoskelett-Anomalien. Eine Transkriptvariante, die durch die Verwendung eines alternativen Promotors entsteht und eine abweichende 5'-UTR-Sequenz aufweist, wurde beschrieben; ihre vollständige Länge ist jedoch unbekannt. [ 13 ]

WASp ist ein Produkt des WASp-Gens , und Mutationen im WASp-Gen können zum Wiskott-Aldrich-Syndrom (einer X-chromosomalen Erkrankung, die hauptsächlich Männer betrifft und Symptome wie Thrombozytopenie , Ekzeme , rezidivierende Infektionen und kleine Thrombozyten aufweist ) führen. Bei diesen Patienten ist das Protein meist stark reduziert oder fehlt vollständig. Andere, weniger stark inaktivierende Mutationen, die das WASp-Gen betreffen, verursachen die X-chromosomale Thrombozytopenie (XLT), bei der das Protein in der Regel mittels Durchflusszytometrie nachweisbar ist. Die meisten Mutationen, die das klassische Wiskott-Aldrich-Syndrom (WAS) verursachen, befinden sich in der WH1-Domäne des Proteins [ 14 ] und beeinträchtigen die Bindung an das WASp-Interaktionsprotein [ 15 ] . Mutationen in der GBD-Domäne stören die Autoinhibition und führen zu einem ungefalteten, konstitutiv aktiven Protein. Im Gegensatz zu WAS und XLT ist WASp in diesem Fall vorhanden und aktiv. Aktiviertes WASp führt zur Translokation von Aktinfilamenten in den Zellkern, was vorzeitigen Zelltod (Apoptose), Aneuploidie und eine gestörte Zytokinese zur Folge haben kann. Dies wiederum verursacht Myelodysplasie und X-chromosomale Neutropenie.

Eine vielversprechende Gentherapie für das Wiskott-Aldrich-Syndrom, OTL-103 , nutzt autologe CD34+ -Lymphozyten, die mit einem lentiviralen Vektor transfiziert werden , um funktionelle WASp zu produzieren. [ 16 ] Stand 28. Juni 2021 befand sich OTL-103 in der klinischen Phase-I/II -Studie am San Raffaele Krankenhaus in Mailand, Italien . [ 17 ]

Wechselwirkungen

Es wurde gezeigt, dass das Wiskott-Aldrich-Syndrom-Protein mit folgenden Proteinen interagiert :

Siehe auch

Referenzen

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Further reading