Nogin, poznat i kao NOG, je protein koji je uključen u razvoj mnogih tjelesnih tkiva, uključujući nervno, mišiće i kosti. Kod ljudi kodiran je genom i NOG.[5] Aminokiselinska sekvenca ljudskog nogina vrlo je homologna odgovarajućojsekvenci pacova, miša i kandžaste žabe (rod vodenih žaba).

NOG (gen)
Dostupne strukture
PDBPretraga ortologa: PDBe RCSB
Spisak PDB ID kodova

1M4U

Identifikatori
AliasiNOG
Vanjski ID-jeviOMIM: 602991 MGI: 104327 HomoloGene: 3979 GeneCards: NOG
Lokacija gena (čovjek)
Hromosom 17 (čovjek)
Hrom.Hromosom 17 (čovjek)[1]
Hromosom 17 (čovjek)
Genomska lokacija za NOG (gen)
Genomska lokacija za NOG (gen)
Bend17q22Početak56,593,699 bp[1]
Kraj56,595,611 bp[1]
Lokacija gena (miš)
Hromosom 11 (miš)
Hrom.Hromosom 11 (miš)[2]
Hromosom 11 (miš)
Genomska lokacija za NOG (gen)
Genomska lokacija za NOG (gen)
Bend11 C|11 54.34 cMPočetak89,191,464 bp[2]
Kraj89,193,158 bp[2]
Ontologija gena
Molekularna funkcija protein homodimerization activity
GO:0001948, GO:0016582 vezivanje za proteine
GO:0019974 cytokine binding
Ćelijska komponenta extracellular region
Vanćelijsko
Biološki proces positive regulation of glomerulus development
pattern specification process
axial mesoderm development
skeletal system development
Ćelijska diferencijacija
ureteric bud development
negative regulation of astrocyte differentiation
pituitary gland development
positive regulation of branching involved in ureteric bud morphogenesis
lung morphogenesis
negative regulation of cartilage development
somatic stem cell population maintenance
fibroblast growth factor receptor signaling pathway involved in neural plate anterior/posterior pattern formation
positive regulation of epithelial cell proliferation
negative regulation of cytokine activity
neural plate morphogenesis
negative regulation of cell differentiation
anatomical structure formation involved in morphogenesis
mesoderm formation
negative regulation of apoptotic signaling pathway
embryonic digit morphogenesis
cellular response to BMP stimulus
Zarastanje rana
in utero embryonic development
BMP signaling pathway
negative regulation of gene expression
somite development
negative regulation of osteoblast differentiation
embryonic skeletal system development
nervous system development
axon guidance
negative regulation of BMP signaling pathway
regulation of BMP signaling pathway
multicellular organism development
prostatic bud formation
limb development
central nervous system development
cartilage development
neural tube closure
brain development
negative regulation of cell migration
notochord morphogenesis
cell differentiation in hindbrain
mesenchymal cell differentiation
regulation of fibroblast growth factor receptor signaling pathway involved in neural plate anterior/posterior pattern formation
neural tube development
spinal cord development
ureteric bud formation
epithelial to mesenchymal transition
middle ear morphogenesis
embryonic skeletal joint morphogenesis
urogenital system development
endoderm formation
negative regulation of cardiac muscle cell proliferation
motor neuron axon guidance
dorsal/ventral pattern formation
negative regulation of canonical Wnt signaling pathway
face morphogenesis
GO:0003257, GO:0010735, GO:1901228, GO:1900622, GO:1904488 positive regulation of transcription by RNA polymerase II
GO:1901227 negative regulation of transcription by RNA polymerase II
osteoblast differentiation
membranous septum morphogenesis
outflow tract morphogenesis
endocardial cushion morphogenesis
ventricular compact myocardium morphogenesis
endoderm development
GO:1901313 positive regulation of gene expression
atrial cardiac muscle tissue morphogenesis
negative regulation of pathway-restricted SMAD protein phosphorylation
ventricular septum morphogenesis
BMP signaling pathway involved in heart development
heart trabecula morphogenesis
pharyngeal arch artery morphogenesis
negative regulation of epithelial to mesenchymal transition involved in endocardial cushion formation
Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
VrsteČovjekMiš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNK)

NM_005450

NM_008711

RefSeq (bjelančevina)

NP_005441

NP_032737

Lokacija (UCSC)Chr 17: 56.59 – 56.6 MbChr 11: 89.19 – 89.19 Mb
PubMed pretraga[3][4]
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjekPogledaj/uredi – miš

Nogin je inhibitor nekoliko morfogenetskih proteina kostiju (BMP): inhibira najmanje BMP2, BMP4, BMP5, BMP6, BMP7, BMP13 i BMP14.[6]

Ime proteina, što je slengovska riječ na engleskom jeziku za "glava", nastalo je u odnosu na njegovu sposobnost stvaranja embriona s velikim glavama kada su izloženi visokim koncentracijama.[7]

Aminokiselinska sekvenca

uredi

Dužina polipeptidnog lanca je 232 aminokiseline, a molekulska težina 25.774 Da.[8]

1020304050
MERCPSLGVTLYALVVVLGLRATPAGGQHYLHIRPAPSDNLPLVDLIEHP
DPIFDPKEKDLNETLLRSLLGGHYDPGFMATSPPEDRPGGGGGAAGGAED
LAELDQLLRQRPSGAMPSEIKGLEFSEGLAQGKKQRLSKKLRRKLQMWLW
SQTFCPVLYAWNDLGSRFWPRYVKVGSCFSKRSCSVPEGMVCKPSKSVHL
TVLRWRCQRRGGQRCGWIPIQYPIISECKCSC
Simboli

Funkcija

uredi

Nogin je signalna molekula koja igra važnu ulogu u podsticanju somitnih obrazaca embriona u razvoju.[9] Otpušta se iz notohorde i regulira razvijajući morfogeni protein koštiju (BMP4).[10] Odsustvo BMP4 utiče na obrasce nervne cijevi i somita s nervne ploče u embrionu u razvoju. Također uzrokuje stvaranje glave i drugih leđnih struktura.[10]

Funkcija nogina potrebna je za ispravan razvoj živčanog sistema, somita i skeleta.[10] Eksperimenti na miševima pokazali su da ima ulogu i u učenju, spoznaji[11] razviju kostiju,[12] i spajanju nervne cijevi.[13] Heterozigotna misens mutacije u genu nogina može prouzrokovati deformacije kao što su fuzije zglobova i sindromi kao što je multipla sinostoza, sindrom (SYNS1) i proksimalni simfalangizam (SIM1).[10] SYNS1 se razlikuje od SYM1, uzrokujući fuzije kukova i kičmenih pršljenova.[10] Embrion može razviti i kraće kosti, propustiti bilo koji koštani element ili mu nedostajati više zglobnih dijelova.[10]

Povećani nivoi nogina u plazmi zabilježeni su kod gojaznih miševa i kod pacijenata s BMI|indeksom tjelesne mase]] preko 27.[14] Pored toga, pokazano je da iscrpljivanje nogina u masnom tkivu dovodi do gojaznosti.[15]

Mehanizam djelovanja

uredi

Izlučeni polipeptidni nogin, kodiran genom NOG, veže i inaktivira članove transformirajućeg faktora rasta beta (TGF-beta) proteinske signalne superporodice, kao što je morfogenetski protein kosti -4 (BMP4).

Difuzijom kroz vanćelijske matrice efikasnije od članova TGF-beta superfamilije, nogin može imati glavnu ulogu u stvaranju morfogenih gradijenata. Čini se da nogin ima plejotropne efekte, kako u ranom razvoju, tako i u kasnijim fazama.

Model nokauta

uredi

Studija modela nokaut-miša pratila je u kojoj je mjeri odsustvo nogina uticalo na razvoj embriona. Fokus studije bio je na formiranju uha i njegovoj ulozi u provodnom gubitku sluha. Unutrašnje uho pretrpjelo je višestruke deformacije. zahvatajući pužnjični kanal, polukružne kanale i dijelove očne jabučice. Pokazalo se da je i noginovo učešće u malformacijama indirektno, preko interakcijed s notokordom i nervnom osovinom. Prevrtanje notohorda i dezorijentacija tjelesne osi rezultira kaudalnim pomakom stražnjeg mozga u embrionskom planu tijela. Glavne signalne molekule iz rombomernih struktura zadnjeg mozga nisu mogli pravilno inducirati stvaranje unutrašnjeg uha. Ovo je odražavalo reguliranje BMP-a noginom kao glavnim izvorom deformacije, umjesto da nogin direktno utiče na razvoj unutrašnjeg uha.[16]

Specifični modeli nokauta stvoreni su sistemom Cre-lox. Model koji nogin eksprimira konkretno u adipocitima omogućio je da se utvrdi da također ima ulogu u masnom tkivu: njegovo iscrpljivanje u adipocitima uzrokuje promjene u strukturi i smeđeg i bijelog masnog tkiva, zajedno sa disfunkcijama smeđeg (poremećena termogeneza i β-oksidacija) koja rezultira dramatičnim povećanjem tjelesne težine i postotka tjelesne masti što uzrokuje promjene u lipidnom profilu i jetri; efekti se razlikuju ovisno o spolu.

Klinički značaj

uredi

Noginski proteini imaju ulogu u izvođenju specijaliziranih ćelija specifičnih za klicni sloj. Stvaranje neuronskih tkiva, notohorda, folikula dlake i očnih struktura proizlazi iz ektodermmnog klicnog sloja. Noginska aktivnost u mezodermu ustupa mjesto formiranju hrskavice, rasta kostiju i mišića, a u endodermu uključen je u razvoj pluća.[17]

Prisustvo nogina jako utječe na rani kraniofacijalni razvoj, u skladu sa njegovim višestrukim potrebama specifičnim za tkivo. Nogin utiče na stvaranje i rast nepca, donje vilice i lobanje, interakcijom sa stanama nervog grebena. Pokazalo se da miševi s nedostatkom NOG gena imaju izraslinu donje vilice i rascjep nepca. Sljedeća kraniofacijalna deformacija zbog odsutnosti nogina je provodni gubitak sluha, uzrokovan nekontroliranim izrastanjem i namotavanjem pužničnog kanala.[18]

Nedavno je identificirano nekoliko heterozigotnih pogrešnih mutacija ljudskih NOG mutacija u nepovezanim porodicama sa proksimalnim simfalangizmom (SYM1) i sindromom multiplih sinostoza (SYNS1); i SYM1 i SYNS1 imaju glavno svojstvo višestruke fuzije zglobova i mapiraju se u isto područje na hromosomu 17 (17q22) kao NOG. Ove mutacije ukazuju na funkcionalnu haploinsuficijenciju gdje su homozigot ni oblici embriona smrtonosni.[17]

Sve ove NOG mutacije promijenile su evolucijski konzervirane aminokiselinske ostatke.

Mutacije ovog gena povezane su s abnormalnostima srednjeg uha.[19]

Otkriće

uredi

Nogin je prvobitno bio izoliran iz roda vodenih žaba Xenopus. Otkriće se temeljilo na sposobnosti organizma da obnovi normalnu leđno-trbušnu osovinu tijela u embrionima koji su vještački podvrgnuti ventilaciji ultraljubičastim tretmanima. Nogin je otkriven u laboratoriji Richarda M. Harlanda i Williama C. Smitha na Kalifornijskom univerzitetu, Berkeley, zbog ove sposobnosti da inducira stvaranje sekundarne osovine u embrionima žaba.[20]

Reference

uredi
  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000183691 - Ensembl, maj 2017
  2. ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000048616 - Ensembl, maj 2017
  3. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  5. ^ "Entrez Gene: NOG noggin".
  6. ^ Blázquez-Medela AM, Jumabay M, Boström KI (maj 2019). "Beyond the bone: Bone morphogenetic protein signaling in adipose tissue". Obesity Reviews. 20 (5): 648–658. doi:10.1111/obr.12822. PMC 6447448. PMID 30609449.
  7. ^ Oppenheimer SB (1995). "The Discovery of Noggin". The American Biology Teacher. 57 (5): 264–266. doi:10.2307/4449989. hdl:10211.2/1126. JSTOR 4449989.
  8. ^ "UniProt, Q13253". Pristupljeno 24. 6. 2021.
  9. ^ Hirsinger E, Duprez D, Jouve C, Malapert P, Cooke J, Pourquié O (novembar 1997). "Noggin acts downstream of Wnt and Sonic Hedgehog to antagonize BMP4 in avian somite patterning". Development. 124 (22): 4605–14. PMID 9409677.
  10. ^ a b c d e f Marcelino J, Sciortino CM, Romero MF, Ulatowski LM, Ballock RT, Economides AN, Eimon PM, Harland RM, Warman ML (septembar 2001). "Human disease-causing NOG missense mutations: effects on noggin secretion, dimer formation, and bone morphogenetic protein binding". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (20): 11353–8. doi:10.1073/pnas.201367598. PMC 58733. PMID 11562478.
  11. ^ Xu H, Huang W, Wang Y, Sun W, Tang J, Li D, Xu P, Guo L, Yin ZQ, Fan X (januar 2013). "The function of BMP4 during neurogenesis in the adult hippocampus in Alzheimer's disease". Ageing Research Reviews. 12 (1): 157–64. doi:10.1016/j.arr.2012.05.002. PMID 22698853. S2CID 46528212.
  12. ^ Potti TA, Petty EM, Lesperance MM (august 2011). "A comprehensive review of reported heritable noggin-associated syndromes and proposed clinical utility of one broadly inclusive diagnostic term: NOG-related-symphalangism spectrum disorder (NOG-SSD)" (PDF). Human Mutation. 32 (8): 877–86. doi:10.1002/humu.21515. PMID 21538686. S2CID 205920339.
  13. ^ Liu A, Niswander LA (decembar 2005). "Bone morphogenetic protein signalling and vertebrate nervous system development". Nature Reviews. Neuroscience. 6 (12): 945–54. doi:10.1038/nrn1805. PMID 16340955. S2CID 1005572.
  14. ^ Sawant A, Chanda D, Isayeva T, Tsuladze G, Garvey WT, Ponnazhagan S (april 2012). "Noggin is novel inducer of mesenchymal stem cell adipogenesis: implications for bone health and obesity". The Journal of Biological Chemistry. 287 (15): 12241–9. doi:10.1074/jbc.m111.293613. PMC 3320975. PMID 22351751.
  15. ^ Blázquez-Medela AM, Jumabay M, Rajbhandari P, Sallam T, Guo Y, Yao J, Vergnes L, Reue K, Zhang L, Yao Y, Fogelman AM, Tontonoz P, Lusis AJ, Wu X, Boström KI (april 2019). "Noggin depletion in adipocytes promotes obesity in mice". Molecular Metabolism. 25: 50–63. doi:10.1016/j.molmet.2019.04.004. PMC 6600080. PMID 31027994.
  16. ^ Bok J, Brunet LJ, Howard O, Burton Q, Wu DK (novembar 2007). "Role of hindbrain in inner ear morphogenesis: analysis of Noggin knockout mice". Developmental Biology. 311 (1): 69–78. doi:10.1016/j.ydbio.2007.08.013. PMC 2215324. PMID 17900554.
  17. ^ a b Krause C, Guzman A, Knaus P (april 2011). "Noggin". The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 43 (4): 478–81. doi:10.1016/j.biocel.2011.01.007. PMID 21256973.
  18. ^ Masuda S, Namba K, Mutai H, Usui S, Miyanaga Y, Kaneko H, Matsunaga T (maj 2014). "A mutation in the heparin-binding site of noggin as a novel mechanism of proximal symphalangism and conductive hearing loss". Biochemical and Biophysical Research Communications. 447 (3): 496–502. doi:10.1016/j.bbrc.2014.04.015. PMID 24735539.
  19. ^ Lindquist NR, Appelbaum EN, Acharya A, Vrabec JT, Leal SM, Schrauwen I (2019) A start codon variant in NOG underlies symphalangism and ossicular chain malformations affecting both the incus and the stapes. Case Rep Genet 2019:2836263
  20. ^ Valenzuela DM, Economides AN, Rojas E, Lamb TM, Nuñez L, Jones P, Lp NY, Espinosa R, Brannan CI, Gilbert DJ (septembar 1995). "Identification of mammalian noggin and its expression in the adult nervous system". The Journal of Neuroscience. 15 (9): 6077–84. doi:10.1523/JNEUROSCI.15-09-06077.1995. PMC 6577675. PMID 7666191.

Dopunska literatura

uredi

Vanjski linkovi

uredi

NOG detalji ljudskog genoma u UCSC Genome Browser.


Šablon:Superporodica receptora TGFβ modulatora