+7 (953) 870-47-02
Отправить письмо
С 9:00 до 21:00 Без выходных

  • Ваша корзина пуста!

  • Ген SLC25A21

Ген SLC25A21

Ген SLC25A21

Ген SLC25A21 (Solute Carrier Family 25 Member 21) - Кодирует белок, принадлежащий к семейству митохондриальных переносчиков, и играет важную роль в метаболизме, транспортируя определенные метаболиты через внутреннюю мембрану митохондрий.


1. Общая характеристика гена SLC25A21

Название и идентификаторы:

Полное название:

  • Solute Carrier Family 25 Member 21.

Другие названия:

  • ODC (Oxodicarboxylate Carrier), ODC1.

Локализация:

  • Хромосома 14q13.3 (ранее ошибочно указывалась как 14q11.2) (OMIM).

Идентификаторы:

  • NCBI: 89874, HGNC: 14411.

Ensembl:

  • ENSG00000183032.

OMIM:

Структура:

  • Ген SLC25A21 кодирует белок, состоящий из 299 аминокислот, с молекулярной массой около 33 кДа.
  • Белок является гомологом дрожжевых ODC-белков (Oxodicarboxylate Carrier) и содержит характерные для семейства SLC25 мотивы, включая шесть трансмембранных доменов, которые формируют канал для транспорта субстратов (GeneCards).

Функция:

  • SLC25A21 кодирует митохондриальный переносчик, который транспортирует дикарбоксилаты (C5-C7 оксодикарбоксилаты) через внутреннюю мембрану митохондрий путем антипортного обмена (противотока) (GeneCards).

Основные субстраты:

  • 2-оксоадипат (2-oxohexanedioate) - ключевой промежуточный метаболит в катаболизме лизина, триптофана и гидроксилизина.
  • 2-оксоглутарат.
  • Адипат, глутарат, пимелат (в меньшей степени), оксалоацетат, цитрат (GeneCards).
  • В митохондриях 2-оксоадипат превращается в ацетил-КоА, который затем участвует в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса) (GeneCards).
  • Ген SLC25A21 играет центральную роль в метаболизме аминокислот (лизин, триптофан, гидроксилизин), обеспечивая транспорт их метаболитов в митохондрии (GeneCards).

Экспрессия:

  • Ген SLC25A21 экспрессируется в различных тканях, но особенно высоко в проксимальных канальцах почек, что подчеркивает его роль в метаболической защите клеток (Nature, 2024).
  • Экспрессия может варьировать в зависимости от патологических состояний, включая острое повреждение почек (AKI) или лейкемию (Frontiers, 2022, Nature, 2024).


2. Биологическая и метаболическая роль

Митохондриальный транспорт:

  • Ген SLC25A21 участвует в транспорте 2-оксоадипата, который является общим метаболитом в путях деградации лизина, триптофана и гидроксилизина. Этот процесс связывает катаболизм аминокислот с производством энергии через цикл Кребса (ResearchGate, 2018).
  • Нарушение функции SLC25A21 приводит к накоплению промежуточных метаболитов, таких как 2-оксоадипат, пипеколовая кислота и хинолиновая кислота, что может вызывать метаболические и неврологические нарушения (ResearchGate, 2018).

Регуляция:

  • Регуляторные элементы в седьмом интроне гена SLC25A21 у мышей контролируют экспрессию соседнего гена PAX9, что может влиять на развитие зубов и слуха (OMIM).
  • Транскрипционные факторы, включая USF1 и FOXA2, могут регулировать экспрессию генов семейства SLC25, включая SLC25A21 (Nature, 2024).


3. Связанные заболевания

Митохондриальный синдром истощения ДНК 18 (MTDPS18):

Описание:

  • Редкое аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся митохондриальной миопатией, спинальной мышечной атрофией (SMA-подобным фенотипом) и истощением митохондриальной ДНК.

Мутация:

  • Гомозиготная миссенс-мутация c.695A>G (p.Lys232Arg) в гене SLC25A21, выявленная у 19-летней пациентки пакистанского происхождения. Эта мутация нарушает транспорт 2-оксоглутарата, приводя к накоплению метаболитов и дисфункции митохондрий (OMIM, ResearchGate, 2018).

Последствия:

  • Нарушение транспорта 2-оксоадипата приводит к метаболическим нарушениям в путях деградации лизина и триптофана, что вызывает неврологические и мышечные симптомы (ResearchGate, 2018).

Острое повреждение почек (AKI):

  • Исследования показывают, что снижение экспрессии SLC25A21 в почечных канальцах связано с прогрессированием AKI, вызванного цисплатином. Поддержание экспрессии SLC25A21 может уменьшать апоптоз, некроптоз и воспалительные реакции, защищая митохондриальную функцию (Nature, 2024).

Механизм:

  • SLC25A21 поддерживает митохондриальный гомеостаз, регулируя превращение 2-оксоадипата и поддерживая окислительное фосфорилирование (Nature, 2024).

Острый миелоидный лейкоз (AML):

  • Низкая экспрессия SLC25A21 связана с неблагоприятным прогнозом у пациентов с AML. Ген SLC25A21 был идентифицирован как потенциальный прогностический биомаркер в исследованиях с использованием данных TCGA, GEO и GTEx (Frontiers, 2022).
  • Ассоциации: Низкая экспрессия коррелирует с высоким уровнем лейкоцитов, мутациями FLT3 и NPM1, а также повышенной смертностью (Frontiers, 2022).

Рак мочевого пузыря:

  • Ген SLC25A21 рассматривается как ген-супрессор опухолей в раке мочевого пузыря, хотя его роль в AML и других онкологических заболеваниях требует дальнейшего изучения (Frontiers, 2022).

Синпольдактилия:

  • Делеция размером 80,6 кб в области 14q13.3, включающей SLC25A21, была обнаружена у пациентов с синпольдактилией (аномалии пальцев рук и ног). Однако фенотип, вероятно, связан с нарушением регуляции соседнего гена PAX9, а не с дисфункцией SLC25A21 (OMIM).

Другие ассоциации:

  • Ген SLC25A21 ортологичен генам, связанным с анодонтией, синдромом мозг-легкие-щитовидная железа и хореатическими расстройствами (Rat Genome Database).
  • В моделях мышей с нокдауном SLC25A21 наблюдались зубные аномалии, потеря слуха и рецидивирующий отит, но эти фенотипы также связаны с нарушением экспрессии PAX9, а не SLC25A21 (OMIM).


4. Исследовательские материалы и ресурсы

Базы данных:

  • GeneCards - Полная информация о гене, включая функции, белки, связанные заболевания, пути, ортологи и экспрессию.
  • OMIM - Подробное описание гена и связанных заболеваний, включая MTDPS18.
  • NCBI Gene - Официальная информация о гене, включая последовательности и аннотации.
  • The Human Protein Atlas - Данные об экспрессии белка SLC25A21 в тканях.
  • GTEx Portal - Данные об экспрессии гена в различных тканях.
  • UniProt - Информация о структуре и функции белка.
  • Rat Genome Database - Данные об ортологах гена у крыс.
  • ZFIN - Информация об ортологах у данио-рерио.
  • Mouse Genome Informatics и International Mouse Phenotyping Consortium - Данные о фенотипах мышей с мутациями в Slc25a21.

Ключевые публикации:

  • Fiermonte et al. (2001) - Описание функции SLC25A21 как переносчика дикарбоксилатов и его роли в метаболизме аминокислот (GeneCards).
  • Boczonadi et al. (2018) - Исследование мутации c.695A>G в SLC25A21, связанной с MTDPS18, с использованием транспортных анализов и метаболомики (OMIM, ResearchGate, 2018).
  • Wang et al. (2021) - Роль SLC25A21 как супрессора опухолей в раке мочевого пузыря (Frontiers, 2022).
  • Frontiers (2022) - Анализ низкой экспрессии SLC25A21 как прогностического фактора в AML (Frontiers, 2022).
  • Nature (2024) - Исследование роли SLC25A21 в защите почечных канальцев при AKI, вызванном цисплатином (Nature, 2024).
  • Maguire et al. (2014) - Анализ фенотипов мышей с нокдауном SLC25A21, демонстрирующий связь с PAX9 (OMIM).

Инструменты и модели для исследований:

  • Cyagen - Готовые модели нокаутных мышей (KO и cKO) для SLC25A21, а также услуги по созданию кастомных моделей с использованием CRISPR/Cas9 (GeneCards).
  • Applied Biological Materials (abm) - CRISPR-клоны для SLC25A21, включая нокаутные векторы и вирусы (лентивирусы, AAV) (GeneCards).
  • VectorBuilder - CRISPR-векторы для нокаута, нокина, активации или ингибирования SLC25A21 (GeneCards).
  • Santa Cruz Biotechnology - CRISPR-продукты и антитела против SLC25A21 (GeneCards).
  • OriGene - shRNA-плазмиды, лентивирусные частицы и siRNA для SLC25A21 в моделях человека, мыши и крысы (GeneCards).

Биоинформатические анализы:

  • GO и KEGG - Анализ путей, связанных с SLC25A21, показывает его роль в метаболизме и удлинении пептидных цепей (GeneCards, Frontiers, 2022).
  • GSEA и PPI-сети - Используются для изучения молекулярных механизмов SLC25A21 в AML и других заболеваниях (Frontiers, 2022).
  • Harmonizome - Содержит 3,918 функциональных ассоциаций SLC25A21 с биологическими объектами, включая молекулярные профили, заболевания и ткани.

Метаболомика и функциональные исследования:

  • Транспортные анализы в Lactococcus lactis показали, что мутация p.Lys232Arg полностью нарушает транспорт 2-оксоглутарата (OMIM).
  • Метаболомные исследования подтвердили накопление 2-оксоадипата, пипеколовой кислоты и хинолиновой кислоты у пациентов с мутациями SLC25A21 (ResearchGate, 2018).


5. Перспективы исследований

Терапевтический потенциал:

  • Ген SLC25A21 рассматривается как потенциальная мишень для метаболической терапии в AML, AKI и митохондриальных заболеваниях (Frontiers, 2022, Nature, 2024).
  • Разработка методов для поддержания экспрессии SLC25A21 может улучшить митохондриальную функцию при AKI и других состояниях (Nature, 2024).

Неизученные аспекты:

  • Роль SLC25A21 в других видах рака, кроме рака мочевого пузыря и AML.
  • Влияние полиморфизмов SLC25A21 на метаболические и неврологические заболевания.
  • Взаимодействие SLC25A21 с другими митохондриальными переносчиками, включая SLC25A51 (транспортирует NAD+) (Nature, 2020).

Модели и эксперименты:

  • Использование мышиных моделей с нокаутом SLC25A21 для изучения метаболических путей и их связи с неврологическими фенотипами.
  • Применение CRISPR/Cas9 для создания клеточных линий с мутациями SLC25A21 для изучения молекулярных механизмов.


6. Рекомендации для дальнейшего изучения

Первичные источники:

  • Ознакомьтесь с публикациями в PubMed, включая работы Fiermonte (2001), Boczonadi (2018) и статью в Nature (2024) для глубокого понимания функций и патологий SLC25A21.

Базы данных:

  • Используйте GeneCards, OMIM и NCBI Gene для получения актуальной информации о гене и его ортологах.

Экспериментальные ресурсы:

  • Обратитесь к Cyagen или abm для получения моделей нокаутных животных или CRISPR-инструментов.

Биоинформатика:

  • Применяйте GO, KEGG и Harmonizome для анализа путей и взаимодействий SLC25A21.


Заключение

Ген SLC25A21 играет ключевую роль в митохондриальном транспорте дикарбоксилатов, обеспечивая метаболизм лизина, триптофана и гидроксилизина.

Мутации в гене SLC25A21 связаны с редкими митохондриальными заболеваниями, включая MTDPS18, а также с прогрессированием AKI и AML.

Исследования подчеркивают его потенциал как прогностического биомаркера и терапевтической мишени.

Доступные ресурсы, включая базы данных, публикации и экспериментальные модели, предоставляют широкие возможности для дальнейшего изучения функций и патологий SLC25A21.