Aneksyny to grupa białek odpowiedzialnych za wiązanie jonów wapnia i fosfolipidów. Aneksyny uczestniczą w wielu procesach komórkowych, takich jak transport substancji przez błony komórkowe i przekazywanie sygnałów pomiędzy komórkami. Wpływają także na rozwój komórek i ich podziały oraz na mechanizmy apoptozy. Biorą udział w regulacji homeostazy jonów wapnia. Uczestniczą w modulacji funkcji mitochondriów oraz sposobu ich umiejscowienia w komórce. Wyróżnia się kilka rodzajów aneksyn, różniących się między sobą działaniem i umiejscowieniem w tkankach.
1. Historia odkrycia aneksyn
Historia odkrycia aneksyn rozpoczęła się pod koniec lat siedemdziesiątych XX wieku. Student odbywający praktykę wakacyjną pod opieką Michaela J. Geisowa w National Institute for Medical Research w Londynie, przez przypadek wyizolował specyficzne białka wiążące jony wapnia. Wkrótce potem aneksyny zostały opisane przez Carla Creutza z Uniwersytetu Stanu Wirginia w USA. W niedługim czasie udało się wyodrębnić kilka rodzajów tych białek. [1]
W 1990 roku Robert Huber z Instytutu Maxa Plancka opisał budowę strukturalną aneksyn. Niezwykle ważnym krokiem w badaniach nad tymi białkami było ujednolicenie ich nazewnictwa. Pięć lat później naukowcy ostatecznie określili sposób funkcjonowania kanałów wapniowych tworzonych przez aneksynę V i zależnych od potencjału błonowego. Do obecnej chwili wyizolowano i scharakteryzowano 13 głównych rodzajów tych białek oraz ich wiele specyficznych izoform. Funkcje aneksyn wciąż są tematem badań, a zdarza się, że także sporów wśród naukowców. [1]
Wszystkie aneksyny mają ten sam czterodomenowy rdzeń wiążący błonę i różnią się wyłącznie zmiennym ogonem.
2. Budowa aneksyn
Aneksyny są monomerami o masie cząsteczkowej 30-68 kDa. Wyjątkiem jest aneksyna II, która występuje w komórce w dwóch formach: monomeru o masie cząsteczkowej 36 kDa i heterotetrameru o masie cząsteczkowej 85 kDa. [3] Na powierzchni dwuwarstwy lipidowej aneksyny układają się w regularne siatki, zmieniając płynność błon komórkowych. [4]
Każda aneksyna składa się z domeny C-końcowej, domeny rdzeniowej i domeny N-końcowej. Łańcuch C-końcowy jest najkrótszy i identyczny dla wszystkich aneksyn. [1] Domena rdzeniowa zbudowana jest z 300 aminokwasów i ma kształt dysku. Dzieli się na cztery segmenty złożone z 70-80 reszt aminokwasowych. Wyjątkiem jest aneksyna A6, która ma osiem takich segmentów. [2] W ich obrębie umiejscowione są miejsca wiązania ujemnie naładowanych fosfolipidów i wapnia. Natomiast domena N-końcowa ma zróżnicowaną długość i sekwencję aminokwasową. Jest wrażliwa na proteolizę i zawiera reszty aminokwasowe ulegające fosforylacji. W związku z tym odgrywa rolę regulatorową. [1] W domenie N-końcowej zlokalizowane są miejsca oddziaływania z tzw. białkami partnerskimi. [2]
3. Fosforylacja aneksyn
Fosforylacja to odwracalna reakcja przyłączania reszty fosforanowej do cząsteczki. Proces ten jest katalizowany przez enzymy zwane kinazami, które transportują reszty fosforanowe na białko. [24]
Do kinaz białkowych fosforylujących aneksyny należą:
- kinaza tyrozynowa receptora nabłonkowego czynnika wzrostu
- kinaza tyrozynowa receptora insulinowego
- kinaza zależna od cAMP
- kinazy tyrozynowe kodowane przez genom retrowirusów [1]
Fosforylowanie aneksyn prowadzi do zmiany jej konformacji. Ufosforylowane białko zmienia przebieg ścieżki sygnałowej, co bezpośrednio wpływa na funkcjonowanie komórek. Proces ten wpływa także na inne białka. Zmianie ulega poziom stabilizacji łańcuchów polipeptydowych, ich lokalizacja komórkowa, a także sposób oddziaływania z innymi białkami. Fosforylacja białka, które w danym momencie jest niepotrzebne komórce, pozwala na ograniczenie jego działania bez utraty energii na jego degradację i ponowną syntezę. [24]
Odsłonięcie fosfatydyloseryny na zewnątrz błony jest sygnałem śmierci komórki. Znakowana aneksyna służy do jego wykrywania.
4. Rodzaje aneksyn
4.1. Aneksyna I
Aneksyna I, zwana także lipomoduliną I, to białko o masie cząsteczkowej 35-40 kDa. [1] Jest białkiem kodowanym przez gen ANXA1. [5] Region N-końcowy zawiera 40 aminokwasów. U człowieka aneksyna I występuje głównie w nerkach, śledzionie i w łożysku. [1] Białka te rozlokowane są na wewnętrznej stronie błon komórkowych. [5]
Aneksyna I odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu układu immunologicznego. W warunkach zdrowia jej poziom w komórkach odpornościowych jest wysoki. W wyniku stanu zapalnego aneksyna I jest szybko transportowana na powierzchnię komórki i uwalniana do środowiska zewnętrznego. Białko to uruchamia makrofagi i sprzyja aktywacji limfocytów T. Jego wysoka ekspresja w stanach patologicznych zwiększa oddziaływanie kinaz zależnych od mitogenów na receptory TCR, powodując w ten sposób stan hiperaktywacji limfocytów T. Te z kolei oddziałują na receptory aneksyny I. Dodatkowo aneksyna I ogranicza działanie fosfolipazy A2. Tym samym blokuje wytwarzanie eikozanoidów i hamuje migrację leukocytów do miejsca zapalenia. Wzrost syntezy i aktywności aneksyny I zachodzi głównie pod wpływem glukokortykoidów. [6]
Z drugiej strony aneksyna I zmniejsza skłonność neutrofili do penetracji śródbłonka naczyń i ogranicza wytwarzanie mediatorów prozapalnych. Jej optymalny poziom ma ogromne znaczenie w zapobieganiu chorobom autoimmunologicznym. [6]
4.2. Aneksyna II
Aneksyna II, znana także pod nazwą kalpaktyna lub chromobindyna, to polipeptyd o masie cząsteczkowej 33-39 kDa. Kodowana jest przez gen ANXA2. Jej region N-końcowy zawiera 31 aminokwasów. Aneksyna II występuje na powierzchni fibroblastów, limfocytów i komórek gruczołów mlekowych, a także w śledzionie. [1]
Aneksyna II ma działanie plejotropowe. Jej funkcje zależą od miejsca syntezy i stanu zdrowia organizmu. Odgrywa rolę w migracji komórek (zwłaszcza komórek nabłonkowych), tworzeniu kompleksów białkowych związanych z błoną i z cytoszkieletem aktynowym, w endocytozie, fibrynolizie, tworzeniu kanałów jonowych i w funkcjonowaniu macierzy komórkowej. Jej funkcją jest także aktywowanie egzocytozy, czyli usuwanie z komórek substancji nieprzepuszczalnych przez błonę. [7] Ponadto aneksyna II uczestniczy w wiązaniu sieci mikrofilamentów z błonowymi lipidami i białkami. [23]
4.3. Aneksyna III
Aneksyna III, zwana również kalfobindyną, jest białkiem o masie cząsteczkowej 35-36 kDa. Koniec N łańcucha polipeptydowego ma 16 reszt aminokwasowych. [1] Aneksyna III kodowana jest przez gen ANXA3. [8] Jej największe ilości występują w łożysku. Jej obecność obserwowana jest także w nerkach. Aneksyna III związana jest z ziarnistościami cytoplazmatycznymi w neutrofilach i w monocytach. Bierze udział w procesach fuzji ich ziarnistości. [1]
Aneksyna III odgrywa rolę w regulacji wzrostu komórek i uczestniczy w szlakach przekazywania sygnału. Białko to działa poprzez hamowanie fosfolipazy A2 i rozszczepianie 1,2-cyklicznego fosforanu inozytolu z wytworzeniem 1-fosforanu inozytolu. Aneksyna III ma także właściwości przeciwzakrzepowe. Jednocześnie zwraca się szczególną uwagę na jej udział w procesach nowotworzenia. Aneksyna III ulega rozlokowaniu w tkankach objętych procesem nowotworowym na liniach komórek raka. Ma wyraźną wartość diagnostyczną i prognostyczną w przypadku niektórych nowotworów złośliwych, takich jak rak sutka i prostaty, rak jelita grubego, rak płuc i rak wątroby. Nieprawidłowa ekspresja genu ANXA3 sprzyja proliferacji komórek nowotworowych, przerzutom, angiogenezie i oporności na terapię wieloma lekami chemioterapeutycznymi. Ponadto mutacje genetyczne są powiązane ze skłonnością do tworzenia pewnych dziedzicznych nowotworów rodzinnych. [9]
4.4. Aneksyna IV
Aneksyna IV, nazywana również endoneksyną I lub kalelektryną, to polipeptyd o masie 28-36 kDa. [1] Białko to kodowane jest przez gen ANXA4, który ulega ekspresji głównie na komórkach nabłonkowych. [10] Region N-końcowy aneksy