Ген SLC25A33

Ген SLC25A33 (Solute Carrier Family 25 Member 33) - Кодирует белки, транспортирующие различные молекулы через внутреннюю мембрану митохондрий.

Ген SLC25A33, который играет ключевую роль в транспорте пиримидиновых нуклеотидов в митохондрии и из них, обеспечивая необходимые метаболические процессы для синтеза и деградации митохондриальной ДНК и РНК.

Ниже представлено подробное описание гена SLC25A33, его функций, связанных с ним заболеваний, молекулярных механизмов и обзор доступных исследовательских материалов.

1. Общая характеристика гена SLC25A33

Локализация:

Ген SLC25A33 расположен на хромосоме 1 человека, в регионе 1p36.22.
Точные координаты (согласно GRCh38/hg38): 9,539,465-9,585,173 (+-нить) (GeneCards, RGD).

Структура:

Ген состоит из нескольких экзонов (точное число может варьироваться в зависимости от изоформ), кодирующих белок с молекулярной массой около 35 кДа.

Кодируемый белок:

Белок SLC25A33 относится к митохондриальным переносчикам, обладает характерной структурой семейства SLC25, включающей три тандемных повтора по ~100 аминокислот, каждый из которых формирует два трансмембранных α-спиральных домена и содержит сигнатурный мотив (PROSITE PS50920, PFAM PF00153, IPR00193) (Palmieri et al., 2014).

Функция:

Основная физиологическая роль SLC25A33 заключается в импорте и экспорте пиримидиновых нуклеотидов (урацил, тимин, цитозин) через внутреннюю мембрану митохондрий.
Это обеспечивает транспортные этапы, необходимые для синтеза и деградации митохондриальной ДНК и РНК (Palmieri et al., 2014, Palmieri et al., 2014).

2. Функции белка SLC25A33

Белок SLC25A33 действует как митохондриальный переносчик пиримидиновых нуклеотидов, обеспечивая их транспорт через внутреннюю митохондриальную мембрану.

Его основные характеристики:

Транспортные свойства:

SLC25A33 преимущественно транспортирует урацил, тимин и цитозин (дезокси)нуклеозидди- и трифосфаты с помощью механизма антипорта (обмена субстратами между цитозолем и митохондриальным матриксом) (GeneCards, Palmieri et al., 2014).
Также транспортирует гуанин (рибо- и дезоксирибо)нуклеотиды, но не аденинсодержащие нуклеотиды (GeneCards).
Транспорт является насыщаемым (saturable) и ингибируется различными соединениями, включая ртутные соединения (ртуть дихлорид, мерсалиловая кислота, п-гидроксимеркурибензоат), пиридоксал-5'-фосфат, 4,7-дифенил-1,10-фенантролин и таниновую кислоту (GeneCards, Palmieri et al., 2014).

Механизм действия:

Антипорт:

SLC25A33 обменивает пиримидиновые нуклеотиды между цитозолем и митохондриальным матриксом, что критически важно для обеспечения митохондрий субстратами для синтеза нуклеиновых кислот.

Подтверждение функции:

Эксперименты с рекомбинантными белками SLC25A33, экспрессированными в бактериях и встроенными в фосфолипидные везикулы, показали специфичность транспорта пиримидиновых нуклеотидов.
Кроме того, экспрессия SLC25A33 в клетках Saccharomyces cerevisiae с делецией гена RIM2 (кодирующего аналогичный митохондриальный переносчик пиримидиновых нуклеотидов) восстанавливала фенотип, подтверждая его роль (Palmieri et al., 2014, Palmieri et al., 2014).

Локализация:

Белок локализуется в митохондриальной мембране, что было подтверждено экспериментами с использованием зеленого флуоресцентного белка (GFP), связанного с SLC25A33 (Palmieri et al., 2014).

Физиологическая роль:

Обеспечение митохондрий пиримидиновыми нуклеотидами для синтеза ДНК и РНК.
Участие в метаболизме нуклеотидов, включая экспорт продуктов их катаболизма из митохондрий.
Потенциальная роль в митохондриально-ядерной сигнализации и ответе на инсулин/инсулиноподобный фактор роста (IGF-I), что связано с регуляцией клеточного роста (RGD).

3. Связанные заболевания

SLC25A33 ассоциирован с рядом патологических состояний, хотя его роль в них требует дальнейшего изучения.

Schnyder Corneal Dystrophy (дистрофия роговицы Шнайдера):

Ген SLC25A33 связан с этим редким наследственным заболеванием, характеризующимся накоплением липидов в роговице (GeneCards).

Orofaciodigital Syndrome VIII (орофациодигитальный синдром VIII):

Ген также ассоциирован с этим синдромом, хотя механизмы связи пока неясны (GeneCards).

Charcot-Marie-Tooth Disease Type 2 (болезнь Шарко-Мари-Тута, тип 2):

Ортологи SLC25A33 связаны с этим нейродегенеративным заболеванием (RGD).

Chromosome 1p36 Deletion Syndrome:

Участок хромосомы 1p36, где расположен SLC25A33, ассоциирован с этим синдромом, который характеризуется задержкой развития, умственной отсталостью и другими аномалиями (RGD).

Neurodevelopmental Disorders:

Ортологи гена связаны с нарушениями нейроразвития (RGD).

Потенциальная роль в токсичности противовирусных и противоопухолевых аналогов нуклеозидов:

Исследования предполагают, что SLC25A33 может транспортировать аналоги нуклеозидов, включая 2′,3′-дидезоксицитидин, 3′-азидо-3′-дезоксититидин, которые, будучи фосфорилированными в цитозоле, ингибируют митохондриальную ДНК-полимеразу γ, вызывая митохондриальную дисфункцию (Palmieri et al., 2014).

4. Молекулярные и биохимические исследования

Экспериментальные данные:

Исследования 2014 года (Palmieri et al.) показали, что SLC25A33 и его паралог SLC25A36 являются митохондриальными переносчиками пиримидиновых нуклеотидов.
Рекомбинантные белки были экспрессированы в E. coli, очищены и встроены в липосомы для анализа транспортных свойств (Palmieri et al., 2014, Palmieri et al., 2014).
Кинетические параметры показали, что транспорт SLC25A33 является насыщаемым и специфичным для пиримидиновых нуклеотидов (Palmieri et al., 2014).
Эксперименты с Saccharomyces cerevisiae, лишенными гена RIM2, подтвердили функциональную гомологию SLC25A33 с дрожжевым переносчиком Rim2p, который также участвует в транспорте пиримидиновых нуклеотидов и, возможно, ионов железа (Palmieri et al., 2014).

Ингибиторы:

Транспорт SLC25A33 ингибируется ртутными соединениями, что указывает на наличие критических цистеиновых остатков в структуре белка (Palmieri et al., 2014).
Другие ингибиторы включают пиридоксал-5'-фосфат и таниновую кислоту, которые взаимодействуют с активными центрами переносчика (GeneCards).

Потенциальная роль в метаболизме железа:

Аналог Rim2p в дрожжах участвует в транспорте ионов железа и других двухвалентных металлов в митохондрии, что может быть связано с созреванием Fe-S белков и синтезом гема.
Необходимы дополнительные исследования для подтверждения этой функции у SLC25A33 (Palmieri et al., 2014).

5. Исследовательские материалы и ресурсы

Геномные базы данных:

GeneCards - Полная информация о гене, включая функции, белки, связанные заболевания, пути, ортологи и экспрессию.
NCBI Gene - Данные о гене в человеке (Homo sapiens) и других организмах, включая мышь (Mus musculus) и крысу (Rattus norvegicus).
Ensembl - Геномные координаты, аннотации и сравнительные данные.
UniProt - Информация о белке SLC25A33, включая структуру, функции и взаимодействия.
The Human Protein Atlas - Данные об экспрессии белка SLC25A33 в тканях и клеточных линиях.
ZFIN - Информация об ортологе slc25a33 в zebrafish (Danio rerio), включая экспрессию в миотоме и скелете глоточных дуг.

Научные публикации:

Palmieri et al., 2014 - Ключевая статья, описывающая транспортные свойства SLC25A33 и SLC25A36. Опубликована в Journal of Biological Chemistry. DOI: 10.1074/jbc.M114.610808.
Sreedharan et al., 2011 - Исследование, идентифицирующее новые члены семейства SLC25, включая SLC25A33, с акцентом на их экспрессию в центральной нервной системе. DOI: 10.1016/j.gene.2010.10.011.
O'Connor et al., 2007 - Исследование сигнального пути IGF-I-mTOR, связанного с SLC25A33 и регуляцией клеточного роста. DOI: 10.1091/mbc.e07-03-0239.

Экспериментальные модели:

CRISPR/Cas9 - Доступны CRISPR-клоны для SLC25A33 от компаний Applied Biological Materials (abm) и Synthego, включая нокаутные векторы и вирусы (ленти-, адено-, AAV). Стоимость начинается от $85 (GeneCards).
Мышиные модели - Cyagen предлагает нокаутные и условно-нокаутные мышиные модели для SLC25A33 (MGI).
Zebrafish и C. elegans - InVivo Biosystems предоставляет кастомные модели с отредактированным геном для SLC25A33, начиная от $3,250 (GeneCards).
VectorBuilder - Платформа для создания кастомных векторов (CRISPR, shRNA, экспрессия) и вирусных систем для SLC25A33 (GeneCards).

Инструменты биоинформатики:

Synthego CRISPR Knockout Design Tool - Бесплатный инструмент для дизайна CRISPR-нокаутов для SLC25A33 (GeneCards).
UCSC Genome Browser - Доступ к GeneHancer данным и кастомным трекам для SLC25A33 (GeneCards).
miRGate - Информация о микроРНК, взаимодействующих с SLC25A33 (28 предсказанных мишеней, 24 микроРНК-гена) (RGD).

Антитела и сервисы:

Boster Bi - Кастомные антитела для SLC25A33, начиная от $600, а также услуги вестерн-блоттинга и иммуногистохимии (GeneCards).
Santa Cruz Biotechnology -CRISPR-продукты и антитела для SLC25A33 (GeneCards).

6. Связь с другими генами и паралогами

Паралог:

Наиболее близкий паралог SLC25A33 - ген SLC25A36, который также кодирует митохондриальный переносчик пиримидиновых нуклеотидов.
SLC25A36 отличается тем, что способен катализировать как антипорт, так и унипорт (однонаправленный транспорт) (GeneCards, GeneCards).

Ортологи:

Ген SLC25A33 имеет ортологи в других организмах, включая мышь (Slc25a33, Chr4), крысу, zebrafish (slc25a33, Chr23) и дрожжи (RIM2) (RGD, MGI, ZFIN).

Функциональная связь:

SLC25A33 и SLC25A36 функционально гомологичны дрожжевому гену RIM2, который участвует в транспорте пиримидиновых нуклеотидов и, возможно, ионов железа (Palmieri et al., 2014).

7. Перспективы исследований

Физиологические роли:

Необходимы исследования на нокаутных мышах для выяснения полной физиологической роли SLC25A33, особенно в метаболизме железа и митохондриальной сигнализации.

Токсичность аналогов нуклеозидов:

Изучение роли SLC25A33 в транспорте противовирусных и противоопухолевых препаратов может помочь в разработке стратегий снижения их митохондриальной токсичности.

Онкология:

Учитывая роль митохондриальных переносчиков в энергетическом метаболизме опухолей, SLC25A33 может быть потенциальной мишенью для терапии рака (Sreedharan et al., 2011).

Нейродегенеративные заболевания:

Связь с Charcot-Marie-Tooth и другими нейродегенеративными расстройствами требует дальнейшего изучения.

8. Рекомендации для исследователей

Первичные источники - Читайте ключевую статью Palmieri et al. (2014) для понимания транспортных свойств SLC25A33 (Palmieri et al., 2014).
Первичные источники - Используйте GeneCards и NCBI Gene для получения актуальных аннотаций (GeneCards, NCBI Gene).
Экспериментальные модели - Рассмотрите использование CRISPR-нокаутных моделей от Synthego или Cyagen для функциональных исследований (GeneCards, MGI).
Экспериментальные модели - Zebrafish-модели от InVivo Biosystems могут быть полезны для изучения экспрессии в развитии (ZFIN).
Биоинформатический анализ - Используйте UCSC Genome Browser для анализа регуляторных элементов и транскрипционных факторов, связанных с SLC25A33 (GeneCards).
Биоинформатический анализ - Проверьте взаимодействие с микроРНК через miRGate (RGD).
Коллаборации - Обратитесь к Центру сравнительной геномики Университета Бари (Италия), который активно изучает семейство SLC25 (Palmieri et al., 2014).

Заключение

Ген SLC25A33 играет важную роль в митохондриальном транспорте пиримидиновых нуклеотидов, обеспечивая метаболические процессы, необходимые для синтеза и деградации митохондриальных нуклеиновых кислот.

Его дисфункция связана с рядом заболеваний, включая дистрофию роговицы Шнайдера, орофациодигитальный синдром и нейродегенеративные расстройства.

Исследования SLC25A33 находятся на ранней стадии, но доступные данные и ресурсы (геномные базы, экспериментальные модели, публикации) предоставляют прочную основу для дальнейшего изучения.