Vault

A vault eukarióta sejtszervecske nem teljesen ismert funkcióval. Nancy Kedersha és Leonard Rome fedezték fel 1986-ban,^[1] és negatív festéssel elektronmikroszkóp alatt nézve egy katedrális plafonjához hasonlít, 39 fogású antiprizmás (D_39d) szimmetriával.^[2] Számos eukarióta sejtben megtalálható, és feltehetően erősen állandósult köztük.^[3]

A pH-csökkenés a fehérjeközi kölcsönhatások gyengítésével destabilizálja.^[4]

Szerkezet

Nagy, a legtöbb eukarióta sejtben és magasabb rendű eukariótában megtalálható ribonukleoproteinek, méretük egy riboszómáénak közel 3-szorosa, tömege 13 MDa. Negatív festés alatt 34·60, krioelektron-mikroszkóppal 26·49, pásztázó transzmissziós elektronmikroszkóppal 35·59 nm-esek.^[5] Elsősorban fehérjékből állnak, így hagyományos módszerekkel nehezen festhetők.

Külső héjuk a 100 kDa-os nagy vaultfehérje 78 példányából áll. Ezen belül két asszociált fehérje van, a TEP1 és a VPARP. A TEP1, más néven telomerázasszociált fehérje 1^[6] 290 kDa, a VPARP (más néven PARP4) a poli(ADP-ribóz)-polimeráz rokona, tömege 193 kDa.^[7] A magasabb rendű élőlények esetén egy vagy több, 86–141 bázisból álló vault-RNS-t (vRNS vagy vtRNS) is tartalmaznak.^[8] A PTEN-hez köt az MVP^[9] a sejtmagba való bejutáshoz.^[10]

Az MVP-k fej-fej elrendezésben vannak, az N-terminusok fordulnak egymás felé. Az N-től a C-terminusig egy MVP-egység 9 ismétlődő doménből (R1–R9), egy band7-szerű válldoménből és egy kupakhélixdoménből áll a vaulthéj alakjának megfelelően. A VPARP az R4 doménhez köt. A WD40 ismétlődés miatt gyűrűs TEP1 a kupakhoz köt, egy vRNS zárja ezt.^[11] A vaultok két konformációt vehetnek fel oldatban, az egyik egy kristályszerkezethez hasonlít, a másikban viszont a válldomén legfeljebb 10 Å-mel eltérő helyzetű, így a kupak kifelé irányul.^[12]

Az ismétlődő domének (R1–R9) β-redőkből állnak, az első 7 domén szerkezete kevésbé összetett az R8-nál, az R9-nél és a válldoménnél.^[12] A válldomén egy α- és egy β-részből, ezen belül 4 α-hélixből és egy 4 részes ellentétes irányú β-redőből áll.^[12] A kupak egy 155 aminosavas hélixből^[12] és egy 43 aminosavas^[11] gyűrűből áll.

Funkció

Bár nem teljesen ismert funkciójuk, a vaultok összefügghetnek a magpóruskomplexekkel, alakjuk alátámaszthatja ezt.^[13][14] Számos sejtfunkcióban, például a mag-citoplazma szállításban, az mRNS-lokalizációban, a gyógyszerrezisztenciában, a sejtkommunikációban, a magpórus-keletkezésben és az immunitásban fontosak lehetnek.^[15] Három fehérjéjét, az MVP-t, VPARP-ot és a TEP1-et egyesével és kombinációban (VPARP és TEP1) kiütötték egerekben.^[16][17][18] Ezek életképesek, jelentős fenotípus-változást nem figyeltek meg. A Dictyostelium 3 különböző MVP-t kódol, kettő ebből együtt és egyesével is kivehető.^[19] Kettős knockoutjában az egyetlen megfigyelt fenotípus-változás tápanyagstressz esetén fellépő növekedéslassulás volt.^[20] Ha a vaultok fontos sejtfunkciókban szükségesek, lehetnek redundáns rendszerek, melyek csökkentik elvesztésük tüneteit.

Kapcsolat a rákkal

Az 1990-es évek végén kimutatták a vaultok, különösen az MVP túlexpresszióját több gyógyszerre rezisztens rákban.^[21] Bár ez nem igazolja, hogy a több vault gyógyszerrezisztenssé teszi a rákot, ez alapján feltételezhető köztük kapcsolat. Ez a tumorsejtek rezisztenciájának mechanizmusának jobb megértésében és új rákgyógyszerekben is hasznos lehet.^[19]

Evolúciós állandósultság

Azonosították emlősökben, kétéltűekben, madarakban és Dictyostelium discoideumban.^[3] A Pfam által használt modell homológot azonosított a Paramecium tetraurelia, a Kinetoplastida, számos gerinces, a Nematostelia vectensis, puhatestűek, Trichoplax adhaerens, laposférgek, Echinococcus granulosus és galléros ostorosok esetén is.^[22]

Bár számos eukarióta fajban megfigyelték, egyes fajok nem rendelkeznek a ribonukleoproteinnel. Ilyenek például:^[23]

• Arabidopsis thaliana: a káposzta és a mustár rokona.
• Caenorhabditis elegans: a talajban szabadon élő gyűrűsféreg.
• Drosophila melanogaster: kétszárnyú rovar, köznapi neve: ecetmuslica.
• Saccharomyces cerevisiae: élesztőfaj.

E négy faj modellszervezet a növények, a gyűrűsférgek, az állati genetika, illetve a gombák számára. E kivételek ellenére a vaulttal rendelkező élőlényekben lévő nagy hasonlóság evolúciós fontosságot feltételez.^[3]

MVP-homológokat találtak számítógéppel baktériumokban. A cianobaktériumok szekvenciái a leghasonlóbbak.^[24][25] A Pfamben is azonosíthatók ilyenek.^[22]

Vaultkutatás

Leonard H. Rome laboratóriuma a Los Angeles-i Egyetemnél számos csoporttal együttműködött bakulovírus-rendszer használatában nagy mennyiségű vault előállításához. Az MVP rovarsejtekben való expressziójakor vaultok jönnek létre a citoplazmatikus poliriboszómákon.^[26] Az MVP-gén molekuláris genetikai módosításával kémiai aktív részekkel rendelkező vaultok hozhatók létre. Ezek annak belsejébe kerülnek az alapszerkezet megváltoztatása nélkül. Ezenkívül a fehérjék a vaultba is helyezhetők egy VPARP-eredetű csomagolódoménnel.^[20] Számos módosult vault jött létre számos célra, például gyógyszerbevitel, biológiai szenzorok, kontrollált felszabadítás és környezeti remediáció céljából.

Egy kemokintartalmú vault feltehetően használható a tüdőrák elleni immunaktiváláshoz, ezen végeztek már első fázisú kísérleteket.^[27][28]

Jegyzetek

1. Kedersha NL, Rome LH (1986. szeptember 1.). „Isolation and characterization of a novel ribonucleoprotein particle: large structures contain a single species of small RNA”. The Journal of Cell Biology 103 (3), 699–709. o. DOI:10.1083/jcb.103.3.699. PMID 2943744. PMC 2114306. 
2. Tanaka H, Kato K, Yamashita E, Sumizawa T, Zhou Y, Yao M, Iwasaki K, Yoshimura M, Tsukihara T (2009. január 1.). „The structure of rat liver vault at 3.5 angstrom resolution”. Science 323 (5912), 384–388. o. DOI:10.1126/science.1164975. PMID 19150846. 
3. Kedersha NL, Miquel MC, Bittner D, Rome LH (1990. április 1.). „Vaults”. The Journal of Cell Biology 110 (4), 895–901. o. DOI:10.1083/jcb.110.4.895. PMID 1691193. PMC 2116106. 
4. Llauró A, Guerra P, Kant R, Bothner B, Verdaguer N, de Pablo PJ (2016. október 14.). „Decrease in pH destabilizes individual vault nanocages by weakening the inter-protein lateral interaction”. Sci Rep 6, 34143. o. DOI:10.1038/srep34143. PMID 27739422. PMC 5064368. 
5. Kedersha NL, Heuser JE, Chugani DC, Rome LH (1991. január 1.). „Vaults”. The Journal of Cell Biology 112 (2), 225–235. o. DOI:10.1083/jcb.112.2.225. PMID 1988458. PMC 2288824. 
6. Kickhoefer VA, Stephen AG, Harrington L, Robinson MO, Rome LH (1999. november 1.). „Vaults and telomerase share a common subunit, TEP1”. The Journal of Biological Chemistry 274 (46), 32712–32717. o. DOI:10.1074/jbc.274.46.32712. PMID 10551828. 
7. Kickhoefer VA, Siva AC, Kedersha NL, Inman EM, Ruland C, Streuli M, Rome LH (1999. szeptember 1.). „The 193-kD vault protein, VPARP, is a novel poly(ADP-ribose) polymerase”. The Journal of Cell Biology 146 (5), 917–928. o. DOI:10.1083/jcb.146.5.917. PMID 10477748. PMC 2169495. 
8. van Zon A, Mossink MH, Scheper RJ, Sonneveld P, Wiemer EA (2003. szeptember 1.). „The vault complex”. Cellular and Molecular Life Sciences 60 (9), 1828–1837. o. DOI:10.1007/s00018-003-3030-y. PMID 14523546. PMC 11138885. 
9. Yu Z, Fotouhi-Ardakani N, Wu L, Maoui M, Wang S, Banville D, Shen SH (2002. október 1.). „PTEN associates with the vault particles in HeLa cells”. The Journal of Biological Chemistry 277 (43), 40247–40252. o. DOI:10.1074/jbc.M207608200. PMID 12177006. 
10. Zhou P, Meng X, Nie Z, Wang H, Wang K, Du A, Lei Y (2024. április 26.). „PTEN: an emerging target in rheumatoid arthritis?”. Cell Commun Signal 22 (1), 246. o. DOI:10.1186/s12964-024-01618-6. PMID 38671436. PMC 11046879. 
11. Tanaka, Hideaki (2012). „Structural studies of large nucleoprotein particles, vaults”. Proceedings of the Japan Academy, Series B 88 (8), 416–433. o. DOI:10.2183/pjab.88.416. PMID 23060231. PMC 3491081. 
12. Ding K, Zhang X, Mrazek J, Kickhoefer VA, Lai M, Ng HL, Yang OO, Rome LH, Zhou ZH. „Solution structures of engineered vault particles”. Structure 26 (4), 619–626.e3. o. DOI:10.1016/j.str.2018.02.014. (Hozzáférés: 2024. június 10.) 
13. Chugani DC, Rome LH, Kedersha NL (1993. szeptember 1.). „Evidence that vault ribonucleoprotein particles localize to the nuclear pore complex”. Journal of Cell Science 106 (Pt 1), 23–29. o. DOI:10.1242/jcs.106.1.23. PMID 8270627. 
14. Unwin PN, Milligan RA (1982. április 1.). „A large particle associated with the perimeter of the nuclear pore complex”. The Journal of Cell Biology 93 (1), 63–75. o. DOI:10.1083/jcb.93.1.63. PMID 7068761. PMC 2112107. 
15. Berger W, Steiner E, Grusch M, Elbling L, Micksche M (2009. január 1.). „Vaults and the major vault protein: novel roles in signal pathway regulation and immunity”. Cellular and Molecular Life Sciences 66 (1), 43–61. o. DOI:10.1007/s00018-008-8364-z. PMID 18759128. PMC 11131553. 
16. Kickhoefer VA, Liu Y, Kong LB, Snow BE, Stewart PL, Harrington L, Rome LH (2001. január 1.). „The Telomerase/vault-associated protein TEP1 is required for vault RNA stability and its association with the vault particle”. The Journal of Cell Biology 152 (1), 157–64. o. DOI:10.1083/jcb.152.1.157. PMID 11149928. PMC 2193651. 
17. Liu Y, Snow BE, Hande MP, Baerlocher G, Kickhoefer VA, Yeung D, Wakeham A, Itie A, Siderovski DP, Lansdorp PM, Robinson MO, Harrington L (2000. november 1.). „Telomerase-associated protein TEP1 is not essential for telomerase activity or telomere length maintenance in vivo”. Molecular and Cellular Biology 20 (21), 8178–8184. o. DOI:10.1128/mcb.20.21.8178-8184.2000. PMID 11027287. PMC 86427. 
18. Mossink MH, van Zon A, Fränzel-Luiten E, Schoester M, Kickhoefer VA, Scheffer GL, Scheper RJ, Sonneveld P, Wiemer EA (2002. december 1.). „Disruption of the murine major vault protein (MVP/LRP) gene does not induce hypersensitivity to cytostatics”. Cancer Research 62 (24), 7298–7304. o. PMID 12499273. 
19. Kickhoefer VA, Vasu SK, Rome LH (1996. május 1.). „Vaults are the answer, what is the question?”. Trends in Cell Biology 6 (5), 174–178. o. DOI:10.1016/0962-8924(96)10014-3. PMID 15157468. 
20. Rome LH, Kickhoefer VA (2013. február 1.). „Development of the vault particle as a platform technology”. ACS Nano 7 (2), 889–902. o. DOI:10.1021/nn3052082. PMID 23267674. 
21. Mossink MH, van Zon A, Scheper RJ, Sonneveld P, Wiemer EA (2003. október 1.). „Vaults: a ribonucleoprotein particle involved in drug resistance?”. Oncogene 22 (47), 7458–7467. o. DOI:10.1038/sj.onc.1206947. PMID 14576851. 
22. Major Vault Protein repeat Pfam family. InterPro
23. Rome L, Kedersha N, Chugani D (1991. augusztus 1.). „Unlocking vaults: organelles in search of a function”. Trends in Cell Biology 1 (2–3), 47–50. o. DOI:10.1016/0962-8924(91)90088-Q. PMID 14731565. 
24. Daly, TK (2013). „In silico resurrection of the major vault protein suggests it is ancestral in modern eukaryotes”. Genome Biology and Evolution 5 (8), 1567–1583. o. DOI:10.1093/gbe/evt113. PMID 23887922. PMC 3762200. 
25. Sokolskyi, Tymofii (2019. december 12.). „Bacterial Major Vault Protein homologs shed new light on origins of the enigmatic organelle”. 
26. Mrazek J, Toso D, Ryazantsev S, Zhang X, Zhou ZH, Fernandez BC, Kickhoefer VA, Rome LH (2014. november 1.). „Polyribosomes are molecular 3D nanoprinters that orchestrate the assembly of vault particles”. ACS Nano 8 (11), 11552–11559. o. DOI:10.1021/nn504778h. PMID 25354757. PMC 4245718. 
27. Sharma S, Zhu L, Srivastava MK, Harris-White M, Huang M, Lee JM, Rosen F, Lee G, Wang G, Kickhoefer V, Rome LH, Baratelli F, St John M, Reckamp K, Chul-Yang S, Hillinger S, Strieter R, Dubinett S (2013. január 1.). „CCL21 Chemokine Therapy for Lung Cancer”. International Trends in Immunity 1 (1), 10–15. o. PMID 25264541. PMC 4175527. 
28. Kar UK, Srivastava MK, Andersson A, Baratelli F, Huang M, Kickhoefer VA, Dubinett SM, Rome LH, Sharma S (2011. május 1.). „Novel CCL21-vault nanocapsule intratumoral delivery inhibits lung cancer growth”. PLOS ONE 6 (5), e18758. o. DOI:10.1371/journal.pone.0018758. PMID 21559281. PMC 3086906. 

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Vault (organelle) című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk

• Vault website (UCLA). — Web archive (2009. február 28)
• Vault+Ribonucleoprotein+Particles a U.S. National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) honlapján
• vault protein A Major_vault_protein bejegyzése a Proteopedián