Ген SLC25A31

Ген SLC25A31 (Solute Carrier Family 25 Member 31) - Кодирует белок, известный как ADP/ATP-транслоказа 4 (ANT4), который относится к семейству митохондриальных носителей.

Ген играет важную роль в энергетическом метаболизме клеток, особенно в сперматозоидах, и имеет уникальные особенности по сравнению с другими изоформами ANT.

1. Общая информация о гене SLC25A31

Официальное название:

Solute carrier family 25 member 31.

Синонимы:

ANT4, AAC4, SFEC35kDa, DKFZP434N1235.

Локализация:

Хромосома 4, регион 4q28.1.
Координаты (согласно сборке hg38): 127,730,378-127,774,299 bp.

Функция:

Ген кодирует белок, который катализирует обмен цитоплазматического ADP на митохондриальный ATP через внутреннюю мембрану митохондрий.
Этот процесс критически важен для энергетического обмена в клетке.

Белок:

ADP/ATP-транслоказа 4 (ANT4) - многопроходной мембранный белок, локализованный преимущественно в митохондриальной внутренней мембране, а также в фиброзной оболочке сперматозоидов (немитохондриальная область).

2. Структура гена и белка

Геномная структура:

Ген SLC25A31 содержит несколько экзонов, точное количество которых зависит от транскрипционной изоформы.
Основные транскрипты включают: NM_031291.3 (вариант 1, кодирует белок NP_112581.1), NM_001318467.2 (вариант 2, кодирует белок NP_001305396.1), XM_011532298.2 (вариант X1, кодирует белок XP_011530600.1).
Размер гена составляет около 44 kb.

Белковая структура:

Белок ANT4 состоит из примерно 315 аминокислот (молекулярная масса -35 кДа).
Характеризуется наличием шести трансмембранных доменов, типичных для семейства SLC25.
Содержит консервативные мотивы, необходимые для связывания и транспорта нуклеотидов (ADP/ATP).

Особенности:

В отличие от других изоформ ANT (ANT1, ANT2, ANT3), ANT4 преимущественно экспрессируется в сперматозоидах и имеет уникальную роль в энергетическом метаболизме жгутика сперматозоидов.
ANT4 обладает цитопротекторной активностью, защищая клетки от апоптоза, в отличие от проапоптотических ANT1 и ANT3 (GenScript).

3. Функции белка SLC25A31 (ANT4)

Основная функция:

Транспорт ADP/ATP:

ANT4 катализирует обмен ADP (из цитоплазмы) на ATP (из митохондрий), обеспечивая энергетический баланс клетки.
Этот процесс особенно важен для клеток с высокой энергетической потребностью, включая сперматозоиды.

Энергетический шаттл в сперматозоидах:

ANT4 локализуется в фиброзной оболочке жгутика сперматозоидов, где участвует в транспорте нуклеотидов между гликолизом, фосфорилированием белков и механизмами подвижности (UCSC Genome Browser).

Дополнительные функции:

Регуляция митохондриальной мембранной проницаемости:

ANT4 участвует в контроле проницаемости митохондриальной мембраны, что связано с предотвращением апоптоза (RGD).

Участие в сперматогенезе и мейозе:

Ген ортологов SLC25A31 у мышей связан с мужским мейозом I и сперматогенезом (RGD).

Цитопротекторная роль:

ANT4 и ANT2 защищают клетки от апоптоза, в отличие от ANT1 и ANT3, которые способствуют апоптотическим процессам.
Это делает ANT4 потенциальной мишенью для исследований в онкологии и репродуктивной биологии (GenScript).

4. Тканевая экспрессия

Основные ткани:

Высокая экспрессия наблюдается в сперматозоидах, тестисах, а также в меньшей степени в мозге и печени (UCSC Genome Browser).
В сперматозоидах ANT4 локализуется в фиброзной оболочке жгутика, что подчеркивает его роль в подвижности сперматозоидов.

Субклеточная локализация:

Внутренняя мембрана митохондрий.
Немитохондриальные области, включая фиброзную оболочку жгутика сперматозоидов (UCSC Genome Browser).

Данные Human Protein Atlas:

Антитела (HPA015064, HPA016841, HPA071684) подтверждают экспрессию SLC25A31 в тканях сердца, тестисах и других органах (Human Protein Atlas).

5. Биологические процессы и пути

Метаболизм нуклеотидов:

Обеспечение обмена ADP/ATP для энергетических нужд клетки.

Сперматогенез:

Регуляция энергетического метаболизма в сперматозоидах, особенно в гликолитических процессах жгутика (GenScript).

Митохондриальная функция:

Регуляция митохондриальной мембранной проницаемости и защита от апоптоза.

Сигнальные пути:

Кальций/кальций-опосредованная сигнализация.

Сигнальные пути:

Пути, связанные с нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Хантингтона и Паркинсона (по данным ортологов) (RGD).

Взаимодействия:

Ген взаимодействует с химическими соединениями, включая акриламид, бисфенол А и 1,2-дихлорэтан (данные по ортологам) (RGD).

6. Ассоциации с заболеваниями

Репродуктивные нарушения:

Из-за роли в сперматогенезе и подвижности сперматозоидов мутации или нарушения экспрессии SLC25A31 могут быть связаны с мужским бесплодием.

Онкология:

Цитопротекторная роль ANT4 делает его потенциальной мишенью для исследований в области рака, так как он может защищать раковые клетки от апоптоза (GenScript).

Нейродегенеративные заболевания:

Ортологи SLC25A31 ассоциированы с нейрональной цероидной липофусцинозой 7 и участвуют в путях, связанных с болезнями Хантингтона и Паркинсона (RGD).

ВИЧ/СПИД:

Генетические варианты SLC25A31 могут влиять на прогрессирование ВИЧ-инфекции за счет влияния на митохондриальную функцию (GenScript).

Другие ассоциации:

Исследования на мышах не выявили прямых заболеваний, связанных с SLC25A31, но предсказали 143 потенциальных ассоциаций на основе фенотипического сходства (Mouse Phenotype Database).

7. Исследовательские материалы и ресурсы

Базы данных:

NCBI Gene - Полная информация о гене, включая последовательности, транскрипты и аннотации.
Human Protein Atlas - Данные об экспрессии белка в тканях, антитела и иммуногистохимия.
UniProt - Информация о белке ANT4, его функциях и структуре.
UCSC Genome Browser - Геномные координаты, транскрипты и инструменты для дизайна праймеров.
Rat Genome Database - Данные об ортологах и аннотации функций.
Mouse Phenotype Database - Фенотипические данные для мышиных ортологов.
Atlas of Genetics and Oncology - Информация о гене и его роли в онкологии.
Addgene - Плазмиды, содержащие SLC25A31, для экспериментов (например, pDONR221_SLC25A31).

Ключевые публикации:

Dupont and Stepien, 2011 - Анализ транскрипционной регуляции SLC25A31 и его роли в гликолитическом метаболизме сперматозоидов.
de Mateo et al., 2011 - Протеомный анализ ядра сперматозоидов, включая ANT4.
Hamazaki et al., 2011 - Функциональная экспрессия SLC25A31 в Saccharomyces cerevisiae.
Hendrickson et al., 2010 - Генетические варианты SLC25A31 и их влияние на прогрессирование ВИЧ.
Kuznetsov et al., 2018 - Исследование экспрессии генов семейства SLC в мозге мышей при стрессе.

Экспериментальные ресурсы:

CRISPR и RNAi:

Коммерческие продукты для нокаута/нокдауна SLC25A31 доступны через компании, включая Applied Biological Materials, VectorBuilder, Santa Cruz Biotechnology и OriGene (GeneCards).

Плазмиды:

Плазмида pDONR221_SLC25A31 доступна через Addgene для исследований (RRID: Addgene_131969) (Addgene).

cDNA ORF клоны:

Клоны cDNA для SLC25A31 (включая NM_031291.2, NM_001318467.1) доступны через GenScript для экспрессии и функциональных исследований (GenScript).

Антитела:

Антитела для иммуногистохимии и вестерн-блоттинга (HPA015064, HPA016841, HPA071684) доступны через Human Protein Atlas (Human Protein Atlas).

Дополнительные материалы:

RNA-Seq данные:

Данные об экспрессии SLC25A31 в различных тканях и условиях доступны через базы данных, включая ENCODE и GEO.

RNA-Seq данные:

Исследование 2018 года предоставляет RNA-Seq данные для SLC25A31 в мозге мышей при стрессе (Kuznetsov et al., 2018).

Фенотипические данные:

Данные о фенотипах мышиных нокаутов Slc25a31 доступны через International Mouse Phenotyping Consortium (IMPC) (Mouse Phenotype Database).

Моделирование и биоинформатика:

Инструменты для дизайна праймеров (Primer3Plus, Exonprimer) доступны через UCSC Genome Browser (UCSC Genome Browser).

Моделирование и биоинформатика:

Предсказания miRNA-мишеней для SLC25A31 доступны через miRGate (RGD).

8. Потенциальные направления исследований

Репродуктивная биология:

Изучение роли SLC25A31 в мужском бесплодии и подвижности сперматозоидов.

Онкология:

Исследование цитопротекторной роли ANT4 в раковых клетках и разработка ингибиторов для таргетной терапии.

Нейродегенеративные заболевания:

Анализ участия SLC25A31 в митохондриальной дисфункции при болезнях Хантингтона и Паркинсона.

Митохондриальная медицина:

Изучение влияния генетических вариантов SLC25A31 на энергетический метаболизм и апоптоз.

Заключение

Ген SLC25A31 - Кодирует ADP/ATP-транслоказу 4 (ANT4), которая играет ключевую роль в энергетическом метаболизме, особенно в сперматозоидах, а также в защите клеток от апоптоза.

Его уникальная экспрессия в тестисах и цитопротекторные свойства делают его важной мишенью для исследований в репродуктивной биологии, онкологии и митохондриальной медицине.

Доступные ресурсы, включая базы данных, плазмиды, антитела и публикации, предоставляют обширный материал для дальнейшего изучения этого гена.