SCN5A
NaV1.5 je podjedinica integralnog membranskog proteina i tetrodotoksin-otporni naponski natrijev kanal. NaV1.5 se prvenstveno nalazi u srčanom mišiću, gdje posreduje u brzom dotoku Na+-iona (INa) preko ćelijske membrane, što rezultira brzom depolarizacijskom fazom srčanog akcijskog potencijala. Kao takav, ima glavnu ulogu u širenju impulsa kroz srce. Veliki broj srčanih bolesti je povezan sa mutacijama u NaV1.5 (vidi paragraf genetika). SCN5A je gen koji kodira srčani natrijski kanal NaV1.5.
Aminokiselinska sekvenca
urediDužina polipeptidnog lanca je 2.016 aminokiselina, а molekulska težina 226.940 Da.[5]
10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MANFLLPRGT | SSFRRFTRES | LAAIEKRMAE | KQARGSTTLQ | ESREGLPEEE | ||||
APRPQLDLQA | SKKLPDLYGN | PPQELIGEPL | EDLDPFYSTQ | KTFIVLNKGK | ||||
TIFRFSATNA | LYVLSPFHPI | RRAAVKILVH | SLFNMLIMCT | ILTNCVFMAQ | ||||
HDPPPWTKYV | EYTFTAIYTF | ESLVKILARG | FCLHAFTFLR | DPWNWLDFSV | ||||
IIMAYTTEFV | DLGNVSALRT | FRVLRALKTI | SVISGLKTIV | GALIQSVKKL | ||||
ADVMVLTVFC | LSVFALIGLQ | LFMGNLRHKC | VRNFTALNGT | NGSVEADGLV | ||||
WESLDLYLSD | PENYLLKNGT | SDVLLCGNSS | DAGTCPEGYR | CLKAGENPDH | ||||
GYTSFDSFAW | AFLALFRLMT | QDCWERLYQQ | TLRSAGKIYM | IFFMLVIFLG | ||||
SFYLVNLILA | VVAMAYEEQN | QATIAETEEK | EKRFQEAMEM | LKKEHEALTI | ||||
RGVDTVSRSS | LEMSPLAPVN | SHERRSKRRK | RMSSGTEECG | EDRLPKSDSE | ||||
DGPRAMNHLS | LTRGLSRTSM | KPRSSRGSIF | TFRRRDLGSE | ADFADDENST | ||||
AGESESHHTS | LLVPWPLRRT | SAQGQPSPGT | SAPGHALHGK | KNSTVDCNGV | ||||
VSLLGAGDPE | ATSPGSHLLR | PVMLEHPPDT | TTPSEEPGGP | QMLTSQAPCV | ||||
DGFEEPGARQ | RALSAVSVLT | SALEELEESR | HKCPPCWNRL | AQRYLIWECC | ||||
PLWMSIKQGV | KLVVMDPFTD | LTITMCIVLN | TLFMALEHYN | MTSEFEEMLQ | ||||
VGNLVFTGIF | TAEMTFKIIA | LDPYYYFQQG | WNIFDSIIVI | LSLMELGLSR | ||||
MSNLSVLRSF | RLLRVFKLAK | SWPTLNTLIK | IIGNSVGALG | NLTLVLAIIV | ||||
FIFAVVGMQL | FGKNYSELRD | SDSGLLPRWH | MMDFFHAFLI | IFRILCGEWI | ||||
ETMWDCMEVS | GQSLCLLVFL | LVMVIGNLVV | LNLFLALLLS | SFSADNLTAP | ||||
DEDREMNNLQ | LALARIQRGL | RFVKRTTWDF | CCGLLRQRPQ | KPAALAAQGQ | ||||
LPSCIATPYS | PPPPETEKVP | PTRKETRFEE | GEQPGQGTPG | DPEPVCVPIA | ||||
VAESDTDDQE | EDEENSLGTE | EESSKQQESQ | PVSGGPEAPP | DSRTWSQVSA | ||||
TASSEAEASA | SQADWRQQWK | AEPQAPGCGE | TPEDSCSEGS | TADMTNTAEL | ||||
LEQIPDLGQD | VKDPEDCFTE | GCVRRCPCCA | VDTTQAPGKV | WWRLRKTCYH | ||||
IVEHSWFETF | IIFMILLSSG | ALAFEDIYLE | ERKTIKVLLE | YADKMFTYVF | ||||
VLEMLLKWVA | YGFKKYFTNA | WCWLDFLIVD | VSLVSLVANT | LGFAEMGPIK | ||||
SLRTLRALRP | LRALSRFEGM | RVVVNALVGA | IPSIMNVLLV | CLIFWLIFSI | ||||
MGVNLFAGKF | GRCINQTEGD | LPLNYTIVNN | KSQCESLNLT | GELYWTKVKV | ||||
NFDNVGAGYL | ALLQVATFKG | WMDIMYAAVD | SRGYEEQPQW | EYNLYMYIYF | ||||
VIFIIFGSFF | TLNLFIGVII | DNFNQQKKKL | GGQDIFMTEE | QKKYYNAMKK | ||||
LGSKKPQKPI | PRPLNKYQGF | IFDIVTKQAF | DVTIMFLICL | NMVTMMVETD | ||||
DQSPEKINIL | AKINLLFVAI | FTGECIVKLA | ALRHYYFTNS | WNIFDFVVVI | ||||
LSIVGTVLSD | IIQKYFFSPT | LFRVIRLARI | GRILRLIRGA | KGIRTLLFAL | ||||
MMSLPALFNI | GLLLFLVMFI | YSIFGMANFA | YVKWEAGIDD | MFNFQTFANS | ||||
MLCLFQITTS | AGWDGLLSPI | LNTGPPYCDP | TLPNSNGSRG | DCGSPAVGIL | ||||
FFTTYIIISF | LIVVNMYIAI | ILENFSVATE | ESTEPLSEDD | FDMFYEIWEK | ||||
FDPEATQFIE | YSVLSDFADA | LSEPLRIAKP | NQISLINMDL | PMVSGDRIHC | ||||
MDILFAFTKR | VLGESGEMDA | LKIQMEEKFM | AANPSKISYE | PITTTLRRKH | ||||
EEVSAMVIQR | AFRRHLLQRS | LKHASFLFRQ | QAGSGLSEED | APEREGLIAY | ||||
VMSENFSRPL | GPPSSSSISS | TSFPPSYDSV | TRATSDNLQV | RGSDYSHSED | ||||
LADFPPSPDR | DRESIV |
Struktura gena
urediSCN5A je visoko konzerviran gen[6] koji se nalazi na ljudskom hromosomu 3, gdje se prostire na više od 100 kb. Gen se sastoji od 28 egzona, od kojih egzon 1 i dijelom egzon 2 čine 5' neprevedenu regiju (5' UTR) i egzon 28 3' netranslatiranu regiju RNK (3' UTR). SCN5A je dio porodice od 10 gena koji kodiraju različite tipove natrijumskih kanala, tj. moždane (NaV1.1, NaV1.2, NaV1.3, NaV1.6), neuronske kanale (NaV1.7, NaV1.8 i NaV1.9), kanale skeletnih mišića (NaV1.4) i srčani natrijski kanal NaV1.5.
Ekspresija
urediSCN5A se uglavnom eksprimira u srcu, gdje je ekspresija obilna u radnom miokardu i provodnom tkivu. Nasuprot tome, ekspresija je niska u sinopretkomorskom i pretkomorskokom čvoru.[7] Unutar srca prisutan je transmuralni gradijent ekspresije od subendokarda do subepikarda, sa većom ekspresijom SCN5A u endokardu u poređenju sa epikardom.[7] SCN5A je takođe izražen u gastrointestinalnom traktu.[8]
Varijante prerade
urediViše od 10 različitih izoformi prerade opisano je za SCN5A, od kojih nekoliko ima različita funkcionalna svojstva. U srcu su uglavnom izražene dvije izoforme (odnos 1:2), od kojih najmanje dominantna sadrži dodatni glutamin na poziciji 1.077 (1077Q). Štaviše, različite izoforme se eksprimiraju tokom života fetusa i odrasle osobe, a razlikuju se po uključivanju alternativnog egzona 6.[9]
Struktura i funkcija proteina
urediNaV1.5 je veliki transmembranski protein sa četiri repetitivna transmembranska domena (DI-DIV), koji sadrži po šest transmembranskih sekcija (S1-S6). Područje pora kanala, kroz koje protiču Na+ioni, formirani su segmentima S5 i S6 kod četiri domena. naposka osjetljivost posredovana je preostalim segmentima, od kojih pozitivno nabijeni S4 segmenti imaju osnovnu ulogu.[6][10] NaV1,5 kanali pretežno posreduju natrijsku struju (INa) u srčanim ćelijama. INa je odgovoran za brzo podizanje akcijskog potencijala i kao takav ima ključnu ulogu u širenju impulsa kroz srce. Konformacijsko stanje kanala, koje je ovisno o naponu i vremenu, određuje da li je kanal otvoren ili zatvoren. Na membranskom potencijalu mirovanja (oko -85 mV), NaV1,5 kanali su zatvoreni. Na stimulus (putem provođenja od iz susjedne ćelije), membrana se depolarizira i NaV1,5 kanali se otvaraju kretanjem S4 segmenata prema van, što dovodi do iniciranja akcijskog potencijala. Istovremeno, proces koji se naziva "brza inaktivacija" rezultira zatvaranjem kanala u roku od nekoliko milisekundi. U fiziološkim uslovima, kada su inaktivirani, kanali ostaju u zatvorenom stanju sve dok se ćelijska membrana ne repolarizira, pri čemu je neophodan oporavak od inaktivacije prije nego što ponovo postanu dostupni za aktivaciju. Tokom akcijskog potencijala, perzistira vrlo mali dio natrijeve struje i ne inaktivira se u potpunosti. Ova struja se naziva "trajna struja", "kasna struja" ili "INa,L’.[11][12] Također, neki kanali mogu se reaktivirati tokom faze repolarizacije akcijskog potencijala, na rasponu potencijala gdje inaktivacija nije potpuna i pokazuje preklapanje sa aktivacijom, stvarajući takozvanu „struju prozora“.[13]
Genetika
urediMutacije u SCN5A, koje mogu dovesti do gubitka i/ili povećanja funkcije kanala, povezane su sa spektrom srčanih bolesti. Patogene mutacije općenito pokazuju autosomno dominantni obrazac nasljeđivanja, iako su također opisani složeni heterozigotni oblici mutacija SCN5A. Također, mutacije mogu djelovati kao modifikator bolesti, posebno u porodicama u kojima se nedostatak direktne uzročnosti odražava složenim obrascima nasljeđivanja. Važno je napomenuti da značajan broj osoba (2-7%) u općoj populaciji nosi rijetku (populacijsku učestalost) <1%),[14] varijantu koja mijenja protein, naglašavajući složenost povezivanja mutacija direktno s uočenim fenotipovima. Mutacije koje rezultiraju istim biofizičkim efektom mogu dovesti do različitih bolesti.
Do danas su mutacije gubitka funkcije bile povezane sa Brugada sindromom (BrS),[15][16][17] progresivnom bolesti srčane provodljivosti (Lev-Lenègreovm bolesti),[18][19] dilatacijskom kardiomiopatijom (DCM),[20][21] sindromom bolesnih sinusa,[22] i pretkomorskom fibrilacijom.[23]
Mutacije koje rezultiraju povećanjem funkcije su uzrok za sindrom dugog QT-a tip 3[17][24] a također su odnedavno uključeni u multifokusne ektopijske Purkinjeove prevremene kontrakcije (MEPPC)[21][25] Neke mutacije pojačanja funkcije su također povezane sa PF i DCM.[26] Pojačanje funkcije NaV1,5 općenito se odražava povećanjem INa,L, usporenom brzinom inaktivacije ili pomakom u ovisnosti o naponu aktivacije ili inaktivacije (što rezultira povećanom strujom gorepomenutog prozora).
Vjeruje se da se SCN5A mutacije mogu naći kod nesrazmjernog broja ljudi koji imaju sindrom iritabilnog crijeva, posebno varijantu u kojoj preovlađuje zatvor (IBS-C).[8][27] Nastali defekt dovodi do poremećaja u funkciji crijeva, utičući na Nav1.5 kanal, u glatkim mišićima debelog crijeva i ćelijama pejsmejkera.[8] Istraživači su uspjeli izliječiti slučaj IBS-C sa meksiletinom kako bi se obnovili Nav1.5 kanali, poništivši zatvor i bol u trbuhu.[28][29]
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000183873 - Ensembl, maj 2017
- ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000032511 - Ensembl, maj 2017
- ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
- ^ "UniProt, Q14524" (jezik: engleski). Pristupljeno 5. 11. 2021.
- ^ a b Catterall WA (2014). "Sodium channels, inherited epilepsy, and antiepileptic drugs". Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 54: 317–38. doi:10.1146/annurev-pharmtox-011112-140232. PMID 24392695.
- ^ a b Remme CA, Verkerk AO, Hoogaars WM, Aanhaanen WT, Scicluna BP, Annink C, van den Hoff MJ, Wilde AA, van Veen TA, Veldkamp MW, de Bakker JM, Christoffels VM, Bezzina CR (Sep 2009). "The cardiac sodium channel displays differential distribution in the conduction system and transmural heterogeneity in the murine ventricular myocardium". Basic Research in Cardiology. 104 (5): 511–22. doi:10.1007/s00395-009-0012-8. PMC 2722719. PMID 19255801.
- ^ a b c Beyder A, Farrugia G (2016). "Ion channelopathies in functional GI disorders". American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology. 311 (4): G581–G586. doi:10.1152/ajpgi.00237.2016. PMC 5142191. PMID 27514480.
- ^ Schroeter A, Walzik S, Blechschmidt S, Haufe V, Benndorf K, Zimmer T (Jul 2010). "Structure and function of splice variants of the cardiac voltage-gated sodium channel Na(v)1.5". Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 49 (1): 16–24. doi:10.1016/j.yjmcc.2010.04.004. PMID 20398673.
- ^ Chen-Izu Y, Shaw RM, Pitt GS, Yarov-Yarovoy V, Sack JT, Abriel H, Aldrich RW, Belardinelli L, Cannell MB, Catterall WA, Chazin WJ, Chiamvimonvat N, Deschenes I, Grandi E, Hund TJ, Izu LT, Maier LS, Maltsev VA, Marionneau C, Mohler PJ, Rajamani S, Rasmusson RL, Sobie EA, Clancy CE, Bers DM (Mar 2015). "Na+ channel function, regulation, structure, trafficking and sequestration". The Journal of Physiology. 593 (6): 1347–60. doi:10.1113/jphysiol.2014.281428. PMC 4376415. PMID 25772290.
- ^ Maltsev VA, Sabbah HN, Higgins RS, Silverman N, Lesch M, Undrovinas AI (Dec 1998). "Novel, ultraslow inactivating sodium current in human ventricular cardiomyocytes". Circulation. 98 (23): 2545–52. doi:10.1161/01.cir.98.23.2545. PMID 9843461.
- ^ Sakmann BF, Spindler AJ, Bryant SM, Linz KW, Noble D (Nov 2000). "Distribution of a persistent sodium current across the ventricular wall in guinea pigs". Circulation Research. 87 (10): 910–4. doi:10.1161/01.res.87.10.910. PMID 11073887.
- ^ Attwell D, Cohen I, Eisner D, Ohba M, Ojeda C (Mar 1979). "The steady state TTX-sensitive ("window") sodium current in cardiac Purkinje fibres". Pflügers Archiv. 379 (2): 137–42. doi:10.1007/bf00586939. PMID 571107. S2CID 9145214.
- ^ Lodder EM, Bezzina CR (Jan 2014). "Genomics of cardiac electrical function". Briefings in Functional Genomics. 13 (1): 39–50. doi:10.1093/bfgp/elt029. PMID 23956259.
- ^ Chen Q, Kirsch GE, Zhang D, Brugada R, Brugada J, Brugada P, et al. (Mar 1998). "Genetic basis and molecular mechanism for idiopathic ventricular fibrillation". Nature. 392 (6673): 293–6. Bibcode:1998Natur.392..293C. doi:10.1038/32675. PMID 9521325. S2CID 4315426.
- ^ Bezzina C, Veldkamp MW, van Den Berg MP, Postma AV, Rook MB, Viersma JW, van Langen IM, Tan-Sindhunata G, Bink-Boelkens MT, van Der Hout AH, Mannens MM, Wilde AA (Dec 1999). "A single Na(+) channel mutation causing both long-QT and Brugada syndromes". Circulation Research. 85 (12): 1206–13. doi:10.1161/01.res.85.12.1206. PMID 10590249.
- ^ a b Remme CA, Verkerk AO, Nuyens D, van Ginneken AC, van Brunschot S, Belterman CN, Wilders R, van Roon MA, Tan HL, Wilde AA, Carmeliet P, de Bakker JM, Veldkamp MW, Bezzina CR (Dec 2006). "Overlap syndrome of cardiac sodium channel disease in mice carrying the equivalent mutation of human SCN5A-1795insD". Circulation. 114 (24): 2584–94. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.106.653949. PMID 17145985.
- ^ Schott JJ, Alshinawi C, Kyndt F, Probst V, Hoorntje TM, Hulsbeek M, Wilde AA, Escande D, Mannens MM, Le Marec H (Sep 1999). "Cardiac conduction defects associate with mutations in SCN5A". Nature Genetics. 23 (1): 20–1. doi:10.1038/12618. PMID 10471492. S2CID 7595466.
- ^ Tan HL, Bink-Boelkens MT, Bezzina CR, Viswanathan PC, Beaufort-Krol GC, van Tintelen PJ, van den Berg MP, Wilde AA, Balser JR (Feb 2001). "A sodium-channel mutation causes isolated cardiac conduction disease". Nature. 409 (6823): 1043–7. Bibcode:2001Natur.409.1043T. doi:10.1038/35059090. PMID 11234013. S2CID 4422570.
- ^ McNair WP, Ku L, Taylor MR, Fain PR, Dao D, Wolfel E, Mestroni L (Oct 2004). "SCN5A mutation associated with dilated cardiomyopathy, conduction disorder, and arrhythmia". Circulation. 110 (15): 2163–7. doi:10.1161/01.CIR.0000144458.58660.BB. PMID 15466643.
- ^ a b Laurent G, Saal S, Amarouch MY, Béziau DM, Marsman RF, Faivre L, Barc J, Dina C, Bertaux G, Barthez O, Thauvin-Robinet C, Charron P, Fressart V, Maltret A, Villain E, Baron E, Mérot J, Turpault R, Coudière Y, Charpentier F, Schott JJ, Loussouarn G, Wilde AA, Wolf JE, Baró I, Kyndt F, Probst V (Jul 2012). "Multifocal ectopic Purkinje-related premature contractions: a new SCN5A-related cardiac channelopathy". Journal of the American College of Cardiology. 60 (2): 144–56. doi:10.1016/j.jacc.2012.02.052. PMID 22766342.
- ^ Benson DW, Wang DW, Dyment M, Knilans TK, Fish FA, Strieper MJ, Rhodes TH, George AL (Oct 2003). "Congenital sick sinus syndrome caused by recessive mutations in the cardiac sodium channel gene (SCN5A)". The Journal of Clinical Investigation. 112 (7): 1019–28. doi:10.1172/JCI18062. PMC 198523. PMID 14523039.
- ^ Makiyama T, Akao M, Shizuta S, Doi T, Nishiyama K, Oka Y, Ohno S, Nishio Y, Tsuji K, Itoh H, Kimura T, Kita T, Horie M (Oct 2008). "A novel SCN5A gain-of-function mutation M1875T associated with familial atrial fibrillation". Journal of the American College of Cardiology. 52 (16): 1326–34. doi:10.1016/j.jacc.2008.07.013. PMID 18929244.
- ^ Wang Q, Shen J, Splawski I, Atkinson D, Li Z, Robinson JL, Moss AJ, Towbin JA, Keating MT (Mar 1995). "SCN5A mutations associated with an inherited cardiac arrhythmia, long QT syndrome". Cell. 80 (5): 805–11. doi:10.1016/0092-8674(95)90359-3. PMID 7889574. S2CID 15418443.
- ^ Mann SA, Castro ML, Ohanian M, Guo G, Zodgekar P, Sheu A, Stockhammer K, Thompson T, Playford D, Subbiah R, Kuchar D, Aggarwal A, Vandenberg JI, Fatkin D (Oct 2012). "R222Q SCN5A mutation is associated with reversible ventricular ectopy and dilated cardiomyopathy". Journal of the American College of Cardiology. 60 (16): 1566–73. doi:10.1016/j.jacc.2012.05.050. PMID 22999724.
- ^ Olson TM, Michels VV, Ballew JD, Reyna SP, Karst ML, Herron KJ, Horton SC, Rodeheffer RJ, Anderson JL (Jan 2005). "Sodium channel mutations and susceptibility to heart failure and atrial fibrillation". JAMA. 293 (4): 447–54. doi:10.1001/jama.293.4.447. PMC 2039897. PMID 15671429.
- ^ Verstraelen TE, Ter Bekke RM, Volders PG, Masclee AA, Kruimel JW (2015). "The role of the SCN5A-encoded channelopathy in irritable bowel syndrome and other gastrointestinal disorders". Neurogastroenterology & Motility. 27 (7): 906–13. doi:10.1111/nmo.12569. PMID 25898860. S2CID 5055360.
- ^ Beyder A, Mazzone A, Strege PR, Tester DJ, Saito YA, Bernard CE, Enders FT, Ek WE, Schmidt PT, Dlugosz A, Lindberg G, Karling P, Ohlsson B, Gazouli M, Nardone G, Cuomo R, Usai-Satta P, Galeazzi F, Neri M, Portincasa P, Bellini M, Barbara G, Camilleri M, Locke GR, Talley NJ, D'Amato M, Ackerman MJ, Farrugia G (juni 2014). "Loss-of-function of the voltage-gated sodium channel NaV1.5 (channelopathies) in patients with irritable bowel syndrome". Gastroenterology. 146 (7): 1659–68. doi:10.1053/j.gastro.2014.02.054. PMC 4096335. PMID 24613995.
- ^ Beyder A, Strege PR, Bernard CE, Mazzone A, Tester DJ, Saito YA, Camilleri M, Locke GR, Talley NJ (1. 9. 2013). "Mexiletine rescues dysfunction of the Nav1.5 mutation A997t and restores bowel function in a patient with irritable bowel syndrome (ibs)". Neurogastroenterology & Motility (jezik: ENGLISH). 25. ISSN 1350-1925.CS1 održavanje: nepoznati jezik (link)
Dopunska literatutra
uredi- Viswanathan PC, Balser JR (Jan 2004). "Inherited sodium channelopathies: a continuum of channel dysfunction". Trends in Cardiovascular Medicine. 14 (1): 28–35. doi:10.1016/j.tcm.2003.10.001. PMID 14720472.
- Catterall WA, Goldin AL, Waxman SG (Dec 2005). "International Union of Pharmacology. XLVII. Nomenclature and structure-function relationships of voltage-gated sodium channels". Pharmacological Reviews. 57 (4): 397–409. doi:10.1124/pr.57.4.4. PMID 16382098. S2CID 7332624.
- Wolf CM, Berul CI (Apr 2006). "Inherited conduction system abnormalities--one group of diseases, many genes". Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 17 (4): 446–55. doi:10.1111/j.1540-8167.2006.00427.x. PMID 16643374. S2CID 21847457.
Vanjski linkovi
uredi- GeneReviews/NIH/NCBI/UW entry on Brugada syndrome
- GeneReviews/NIH/NCBI/UW entry on Romano-Ward Syndrome
- SCN5A protein, human na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Q14524