Семейство генов SLC36

Семейство генов SLC36 (Solute Carrier Family 36) - Кодирует протон-зависимые транспортеры аминокислот (PATs), обеспечивающие транспорт нейтральных аминокислот (глицина, аланина, пролина) через плазматические и органелльные мембраны.

Семейство включает четыре гена (SLC36A1–SLC36A4), участвующих в метаболизме аминокислот, абсорбции питательных веществ и нейротрансмиссии.

Ген SLC36A1 (PAT1) кодирует протон-зависимый транспортер аминокислот, играющий ключевую роль в кишечнике, почках и мозге.

1. Основные характеристики семейства SLC36

Поле	Описание
Название семейства	SLC36 (Solute Carrier Family 36)
Гены	SLC36A1 (PAT1), SLC36A2 (PAT2), SLC36A3 (PAT3), SLC36A4 (PAT4)
Локализация генов	Различные хромосомы (например, SLC36A1 - 5q33.1, SLC36A2 - 5q33.1)
Количество генов	4 у человека
Кодируемые белки	Протон-зависимые транспортеры аминокислот (PATs) с 10–11 трансмембранными доменами
Функция	Транспорт нейтральных аминокислот (глицин, аланин, пролин) и их производных (GABA, бета-аланин, таурин) с использованием градиента протонов
Тканевая экспрессия	Кишечник, почки, мозг, легкие, сердце, скелетные мышцы, яички
Клеточная локализация	Плазматическая мембрана, лизосомы
UniProt ID	Различается для каждого гена (например, SLC36A1 - Q7Z2H8)
NCBI Gene ID	Различается для каждого гена (например, SLC36A1 - 206358)
Ensembl ID	Различается для каждого гена (например, SLC36A1 - ENSG00000123643)

2. Структура белков SLC36

Поле	Описание
Первичная структура	Белки содержат 400–500 аминокислот
Вторичная структура	10–11 трансмембранных α-спиральных доменов
Третичная структура	Мультимембранный транспортер с каналом для аминокислот и протонов
Посттрансляционные модификации	Гликозилирование (N-гликозилирование), возможное фосфорилирование
Ключевые домены	Трансмембранные домены, субстрат-связывающие сайты

• Белки SLC36 имеют консервативную структуру с 10–11 трансмембранными геликсами.
• Локализация в плазматической мембране и лизосомах определяет их роль в абсорбции и метаболизме аминокислот.

3. Функции и физиологическая роль семейства SLC36

• Гены SLC36 кодируют протон-зависимые транспортеры аминокислот (PATs), обеспечивающие транспорт нейтральных аминокислот и их производных.
• Функционируют как симпортеры, используя градиент протонов для транспорта аминокислот через плазматические и лизосомные мембраны.
• Участвуют в абсорбции аминокислот в кишечнике, реабсорбции в почках и нейротрансмиссии в мозге.
• SLC36A4 регулирует клеточный рост через сигнальный путь mTOR.

Механизм действия:

• Симпорт: перенос аминокислот (глицин, аланин, пролин, GABA) вместе с протонами через мембраны.
• Пример: SLC36A1 транспортирует глицин и GABA в кишечнике и мозге.

Регуляция:

• Активность зависит от градиента протонов и уровня аминокислот в клетке.
• Генетическая регуляция через тканеспецифичные транскрипционные факторы.

Взаимодействия:

• Белки SLC36 взаимодействуют с другими транспортерами аминокислот (например, SLC6A20, SLC7A9) и метаболическими ферментами.
• SLC36A4 связан с сигнальным путем mTOR, влияя на клеточную пролиферацию.

4. Мутации и связанные патологии семейства SLC36

• Мутации в генах SLC36 связаны с аминоацидурией, метаболическими и потенциально неврологическими и онкологическими расстройствами.
• SLC36A3 и SLC36A4 менее изучены, их роль в патологиях требует подтверждения.

Ген	Мутация	Тип	Последствие	Заболевание	Наследование	Описание	Источник
SLC36A1	Не идентифицированы	SNV, делеции (гипотетически)	Нарушение транспорта аминокислот	Аминоацидурия (гипотетически)	Аутосомно-рецессивный (гипотетически)	Потенциальное повышение выведения глицина или пролина с мочой	-
SLC36A2	Различные	SNV, миссенс	Нарушение транспорта глицина и пролина	Иминоглицинурия, гиперглицинурия	Аутосомно-рецессивный	Нарушение реабсорбции аминокислот в почках	OMIM
SLC36A3	Не идентифицированы	Не определены	Неизвестно	Не ассоциировано	Не определено	Ограниченная экспрессия в яичках, функции неизвестны	-
SLC36A4	Не идентифицированы	SNV (гипотетически)	Нарушение mTOR-сигнализации	Онкологические заболевания (гипотетически)	Не определено	Потенциальная роль в клеточной пролиферации	-

Основные ассоциации:

Аминоацидурия:

• SLC36A2 связан с иминоглицинурией и гиперглицинурией из-за нарушения реабсорбции пролина и глицина.
• SLC36A1 может быть связан с аналогичными нарушениями (гипотетически).

Неврологические расстройства:

• SLC36A1, транспортирующий GABA, потенциально связан с неврологическими симптомами.

Онкологические заболевания:

• SLC36A4, влияющий на mTOR-сигнализацию, может быть связан с онкологическими процессами.

5. Роль семейства SLC36 в репарации ДНК

• Прямых данных о роли генов SLC36 в репарации ДНК нет.
• Косвенное влияние возможно через транспорт аминокислот, участвующих в синтезе глутатиона (например, глицина), который защищает клетки от окислительного стресса, повреждающего ДНК.
• Дисфункция SLC36A1 или SLC36A4 может влиять на метаболические пути, связанные с геномной стабильностью, но это требует подтверждения.

6. Методы репарации ДНК для мутаций SLC36

Подходы к репарации мутаций в генах SLC36 гипотетичны и основаны на аналогии с другими транспортерами.

Метод	Описание	Применение к SLC36	Преимущества	Ограничения	Состояние исследований (2025)
CRISPR/Cas9	Точное редактирование генома	Коррекция мутаций в SLC36A2 для лечения иминоглицинурии	Высокая точность	Офф-таргет эффекты, сложность доставки	Доклинические исследования
Базовое редактирование	Точечная замена нуклеотидов	Коррекция миссенс-мутаций в SLC36A1, SLC36A2	Минимальный риск аномалий	Ограничено типами замен	Эксперименты in vitro
Генная терапия (AAV)	Доставка функциональной копии гена	Введение SLC36A1, SLC36A2 для восстановления транспорта	Системная доставка	Иммунный ответ, ограниченная емкость AAV	Доклинические исследования
Субстратная терапия	Добавление аминокислот	Компенсация дефектов транспорта (например, глицин для SLC36A2)	Неинвазивность	Ограниченная эффективность	Клиническое применение для иминоглицинурии
Фармакологические шапероны	Стабилизация мутантных белков	Стабилизация PAT1, PAT2	Потенциальная системная доставка	Необходимость специфических соединений	Исследуется

Потенциальные подходы к репарации:

CRISPR/Cas9:

• Коррекция мутаций в SLC36A2 для лечения иминоглицинурии.

Генная терапия:

• Введение функциональных копий SLC36A1, SLC36A2.

Субстратная терапия:

• Добавление глицина или пролина для компенсации дефектов транспорта.

Проблемы и перспективы:

Ограниченные данные:

• Мутации SLC36A1, SLC36A3, SLC36A4 недостаточно изучены.

Доставка:

• Таргетинг плазматической мембраны и лизосом сложен.

7. Основные характеристики гена SLC36A1

Поле	Описание
Название гена	SLC36A1 (Proton-coupled Amino Acid Transporter 1, PAT1)
Синонимы	PAT1, LYAAT1
Локализация	Хромосома 5q33.1
Размер гена	~33,5 тысяч пар оснований, 11 экзонов
Кодируемый белок	PAT1 (~476 аминокислот, 53 кДа)
Функция	Протон-зависимый транспорт нейтральных аминокислот (глицин, аланин, пролин, GABA, бета-аланин, таурин)
Тканевая экспрессия	Тонкий кишечник, почки, мозг, легкие
Клеточная локализация	Апикальная мембрана энтероцитов, проксимальные канальцы почек, лизосомы нейронов
UniProt ID	Q7Z2H8
NCBI Gene ID	206358
Ensembl ID	ENSG00000123643

8. Структура белка SLC36A1

Поле	Описание
Первичная структура	~476 аминокислот
Вторичная структура	10–11 трансмембранных α-спиральных доменов
Третичная структура	Мультимембранный транспортер с каналом для аминокислот
Посттрансляционные модификации	Гликозилирование (N-гликозилирование)
Ключевые домены	Трансмембранные домены, субстрат-связывающий сайт

9. Функции и физиологическая роль SLC36A1

• Кодирует белок PAT1, транспортирующий нейтральные аминокислоты и их производные (глицин, аланин, пролин, GABA, бета-аланин, таурин).
• Участвует в абсорбции аминокислот в кишечнике и реабсорбции в почках.
• В мозге регулирует нейротрансмиссию через транспорт GABA.

Механизм действия:

• Симпорт: перенос аминокислот с протонами через апикальную мембрану энтероцитов и почечных канальцев.

Регуляция:

• Зависит от градиента протонов и уровня аминокислот.

Взаимодействия:

• Взаимодействует с другими транспортерами аминокислот (например, SLC6A20) в кишечнике и почках.

10. Мутации и связанные патологии SLC36A1

• Прямых данных о мутациях SLC36A1, вызывающих заболевания, ограничено.
• Гипотетическая связь с аминоацидурией и неврологическими расстройствами.

Мутация	Тип	Последствие	Заболевание	Наследование	Описание	Источник
Не идентифицированы	SNV, делеции (гипотетически)	Нарушение транспорта аминокислот	Аминоацидурия (гипотетически)	Аутосомно-рецессивный (гипотетически)	Повышенное выведение глицина, пролина с мочой	-
Не идентифицированы	SNV (гипотетически)	Нарушение нейротрансмиссии	Неврологические расстройства (гипотетически)	Не определено	Потенциальное влияние на транспорт GABA	-

Основные ассоциации:

Аминоацидурия:

• Нарушение реабсорбции аминокислот в почках, гипотетически связанное с SLC36A1.

Неврологические расстройства:

• Потенциальная роль в дисфункции нейротрансмиссии из-за транспорта GABA.

Кишечные расстройства:

• Нарушение абсорбции аминокислот, связанное с мальабсорбцией.

11. Роль SLC36A1 в репарации ДНК

• Прямых данных о роли SLC36A1 в репарации ДНК нет.
• Косвенное влияние возможно через транспорт глицина, участвующего в синтезе глутатиона, защищающего клетки от окислительного стресса.
• Дисфункция SLC36A1 может снижать уровень глутатиона, увеличивая уязвимость ДНК к повреждениям.

12. Методы репарации ДНК для мутаций SLC36A1

Метод	Описание	Применение к SLC36A1	Преимущества	Ограничения	Состояние исследований (2025)
CRISPR/Cas9	Точное редактирование генома	Коррекция гипотетических мутаций в SLC36A1	Высокая точность	Офф-таргет эффекты	Доклинические исследования
Базовое редактирование	Точечная замена нуклеотидов	Коррекция миссенс-мутаций	Минимальный риск аномалий	Ограничено типами замен	Эксперименты in vitro
Генная терапия (AAV)	Доставка функциональной копии гена	Введение SLC36A1 для восстановления транспорта	Системная доставка	Иммунный ответ	Доклинические исследования
Субстратная терапия	Добавление аминокислот	Компенсация дефектов транспорта (глицин, аланин)	Неинвазивность	Ограниченная эффективность	Клиническое применение для аналогичных нарушений
Фармакологические шапероны	Стабилизация мутантных белков	Стабилизация PAT1	Потенциальная системная доставка	Необходимость специфических соединений	Исследуется

Проблемы и перспективы:

• Ограниченные данные: Мутации SLC36A1 не идентифицированы.
• Доставка: Таргетинг плазматической мембраны сложен.

13. Связанные исследования

Направление	Ключевые выводы	Источник	Год
Функциональные исследования	SLC36A1 транспортирует глицин, GABA; SLC36A2 связан с иминоглицинурией	GeneCards	2025
Анализ мутаций	Мутации SLC36A2 вызывают иминоглицинурию; данные по SLC36A1 ограничены	OMIM	2025
Онкология	SLC36A4 связан с mTOR-сигнализацией и клеточной пролиферацией	-	-

Примечание:

• SLC36A3 и SLC36A4 требуют дальнейших исследований для определения функций и патологий.

14. Ресурсы для базы данных

Ресурс	Описание	Ссылка
GeneCards	Информация о гене SLC36A1 и семействе SLC36	https://www.genecards.org/
PubMed	Публикации о SLC36 и метаболизме аминокислот	https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/
OMIM	Данные о SLC36A1 и связанных фенотипах	https://www.omim.org/
Ensembl	Геномный браузер для SLC36A1	https://www.ensembl.org/
UniProt	Информация о белке PAT1	https://www.uniprot.org/
IUPHAR/BPS Guide to PHARMACOLOGY	Описание семейства SLC36	http://www.guidetopharmacology.org/
ClinVar	Данные о мутациях в генах SLC36	https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/

15. Рекомендации для базы данных

Поля для хранения:

Ген:

• Название, локализация, ID, функция.

Белок:

• Структура, субстраты, экспрессия.

Мутации:

• Тип, координаты, заболевания, наследование.

Репарация ДНК:

• Методы, применимость, статус исследований.

Источники:

• Публикации, базы данных.

Инструменты анализа:

Биоинформатика:

• AlphaFold для предсказания структуры PAT1, ANNOVAR для аннотации мутаций.

Секвенирование:

• NGS для скрининга мутаций в SLC36A1, SLC36A2.

Моделирование:

• CRISPR/Cas9 на клеточных линиях (HEK293, iPSC).

Обновление данных:

• Мониторинг PubMed, ClinVar, gnomAD для новых данных о SLC36.

16. Особенности семейства SLC36 и SLC36A1

• Семейство SLC36 включает четыре гена, из которых SLC36A3 и SLC36A4 наименее изучены.
• SLC36A1 играет ключевую роль в абсорбции аминокислот и нейротрансмиссии.
• SLC36A4 уникален связью с mTOR-сигнализацией, влияющей на клеточный рост.

Перспективы исследований:

• Подтверждение функций SLC36A3 и SLC36A4.
• Изучение мутаций SLC36A1 в аминоацидурии и неврологических расстройствах.
• Анализ роли SLC36A4 в онкологии через mTOR-сигнализацию.

Заключение

Семейство SLC36 играет важную роль в транспорте нейтральных аминокислот, обеспечивая абсорбцию в кишечнике, реабсорбцию в почках и нейротрансмиссию.

Ген SLC36A1 (PAT1) кодирует транспортер, участвующий в метаболизме аминокислот и потенциально связанный с аминоацидурией и неврологическими расстройствами.

Мутации SLC36A2 вызывают иминоглицинурию; данные по SLC36A1, SLC36A3, SLC36A4 ограничены.

Перспективы исследований включают геномный анализ, изучение функций SLC36A3, SLC36A4 и разработку терапий для метаболических нарушений.