*191339 UBIQUITIN B; UBB
Título Alternativo
POLYUBIQUITINA B

Lócus do gene mapeado 17p12-p11.1

TEXTO

DESCRIÇÃO

A ubiquitina, uma pequena proteína que consiste de 76 aminoácidos, foi encontrada em todas as células eucarióticas estudadas. Ela é uma das proteínas mais conservadas conhecidas; a sequência de aminoácidos é idêntica dos insetos aos humanos, e existem apenas três substituições dentro das sequências das plantas e leveduras. Duas classes de genes de ubiquitina foram reconhecidas. A classe I é um gene de poli-ubiquitina, tais como UBB e UbC (omim 191340), codificadores de uma poli-proteína de ubiquitinas repetidas seguidamente. Os genes de classe II são produtos da fusão entre o gene de uma única ubiquitina e uma das duas outras sequências possíveis, tanto de 52 ou de 76 a 80 aminoácidos predominantemente básicos (veja UBA52, 191321, e UBA80, 191343, respectivamente). A ubiquitina é requerida para a degadação protéica intracelular não lisossômica, a qual elimina a maioria dos problemas de defeito intracelular bem como proteínas normais com rápido retorno (movimentação). A degradação envolve a ligação covalente da ubiquitina à proteína a ser degradada, através de ligações isopeptídicas a partir do resíduo glicina no terminal C aos grupos épsilon-amina das cadeias laterais de lisil. Presumivelmente, a função da ubiquitina é etiquetar a proteína para dispô-la às proteases intracelulares. O conjugado ubiquitina-proteína mais abundante, entretanto, é a ubiquitina-H2A, no qual a ubiquitina é ligada à lisina 119 na histona H2A; esse conjugado não é degradado. Já que essas histonas ubiquinadas estão presentes primariamente nas regiões cromossômicas ativamente transcritas, a ubiquitina deve atuar num papel na regulação da expressão do gene (resumo por Wiborg e outros (1985) e Baker e Bouard (1987)).

CLONAGEM

Wiborg e outros (1985) determinaram que a ubiquitina é codificada como uma família multigênica.

Baker e Board (1987) estudaram o cDNa e clones genômicos de ubiquitina.

MAPEAMENTO

Por hibridização em sítio, Webb e outros (1990) assinaram o gene UBB da unidade codificadora na ponta 3 da poliubiquitina e seu pseudogene não processado no cromossomo 7p12-p11.1.

FUNÇÃO DO GENE

Finley e outros (1989) demonstraram que os aminoácidos básicos fundidos à ubiquitina nos produtos dos genes de classe II representam proteínas ribossômicas, e que sua fusão à ubiquitina desempenha um papel crucial na biogênese do ribossomo na Saccharomyces cereviciae. Redman e Rechsteiner (1989) estudaram essas extensões em sequências da extremidade 3 dos genes da ubiquitina nos sistemas mamíferos e concluíram, como fizeram Finley e outros (1989), que as proteínas com extensões no terminal C são componentes dos ribossomos.

Sutovsky e outros (1999) demonstraram que as mitocôndrias dos espermatozóides são marcadas seletivamente para destruição por uma etiqueta de ubiquitina. Em ovócitos fertilizados de macacos rhesus e vacas a ubiquitinação era evidente à primeira mitose. O sinal desapareceu tipicamente entre os estágios célula 4 e célula 8 de desenvolvimento. Essa ubiquitinação também ocorre nos trato reprodutivo masculino, porém os sítios ubiquitinizados são mascarados por pontes dissulfeto durante a passagem pelo epidídimo.

Conaway e outros (2002) revisaram o papel da ubiquitina na regulação da transcrição em ambos os mecanismos dependente de proteossomo e independentes de proteossomo.

ASSOCIAÇÃO DA UBIQUITINA COM DOENÇAS

Lowe e outros (1988) discutiram o papel da ubiquitia emu ma variedade de condições neuropatológicas incluindo a doença de Parkingson (veja 168600), doença de Pick (veja 172700), e doença de Alzheimer (AD, omim 104300).

Os depósitos de proteínas em emaranhados neurofibrilares, placas neuríticas e linhas de neurófilos no córtex cerebral dos pacientes com doença de Alzheimer e síndrome de Down (190685) contém formas da proteína precursora da beta-amilóide (APP; 104760) e da ubiquitina B que são aberrativas no terminal C. Baseados nesses estudos de ratos Brattleboro homozigotos com diabetis insípidus que apresentam deleção de GA em um motivo de GAGAG nos transcritos em mRNA do gene da vasopressina (192340), van Leeuwen e outros (1998) postularam que a deleção de um dinucleotídeo (delta-GA, delta-GT ou delta-CT) poderia ocorrer nos transcritos em mRNA como uma consequência da idade. Os autores descobriram motivos GAGAG no mRNA da UBB, e predisseram que uma sequência +1 na APP (APP+1) ou UB (UBB+1) poderia resultar em uma proteína com um terminal C aberrativo, carecendo do resíduo de glicina essencial para a multiubiquitilação. A imunoreatividade da UBB +1 e da APP+1 foi encontrada nos cérebros de pacientes com AD e síndrome de Down precocemente e tardiamente estabelecidas. As proteínas UBB+1 e APP+1 aberrativas não foram encontradas em sujeitos de controle jovens mas estava presente em pacientes de controle idosos. As proteínas aberrativas não foram encontradas em pacientes com doença de Parkinson.
Van Leeuwen e outros (1998) estabeleceram que o processo provavelmente não está limitado às células pós-mitóticas; entretanto, os neurônios pós-mitóticos são menos capazes de compensar a atividade de modificação do transcrito e são assim particularmente sensíveis à acumulação de proteínas com sequências alteradas. Assim, no envelheciemento, neurônios singulares podem gerar e acumular proteínas anormais, levando aos distúrbios celulares e causando a degeneração.

Van Leeuwen e outros (2006) descobriram que a proteína APP+1 aberrativa estava presente em neurônios com fibras cobertas de contas em indivíduos jovns com síndrome de Down na ausência de comprovação de Alzheimer. Ambas a APP+1 e a UBB+1 estavam presentes dentro do emaranhado neurofibrilar do cérebro e das placas neuríticas de pacientes de DS mais velhos e de pacientes com várias formas de AD autossômica dominante. Além disso, a APP+1 e a UBB+1 foram detectadas nas neuropatologias comprovadas de outras demências relacionadas com tau (MAPT; 157140), incluindo a doença de Pick (omim 172700), a paralisia supranuclear progressiva (PSP. 601104), e a demência frontotemporal menos comum (FTD 600274). Van Leeuwen e outros (2006) postularam que a acumulação de APP+1 e de UBB+1 contribui para várias formas de demência.

Fratta e outros (2004) descobriram que 70 a 80% das fibras musculares vacularizadas (com espaços vazios no tecido; numa célula, um espaço claro, por vezes de caráter degenerativo, por vezes circundando um corpo estranho e servindo como um estômago temporário da célula para digestão do corpo. Stedman) em amostras de 10 pacientes com inclusão esporádica de miosite (inflamação no músculo) (omim 147421) continham imuno-reatividade à ubiquitina (UBB+1) mutante na forma de numerosas placas de tipo bem definido, como pequenos pontos ou agregados alongados. Agregados similares foram identificados em 10 a 15% das fibras aparentemente normais não vacuolarizadas. Nas fibras anormais, esses agragados eram concorrentemente imuno-reativos para a UBB de tipo selvagem (normal) e ambas a beta-amilóide e a tau (MAPT; omim 157140) fosforilada. Nenhuma das biópsias em controles era imuno-reativa para UBB+. Frata e outros (2004) sugeriram que o proteossomo inibido por UBB+ não pode degradar apropriadamene proteínas toxicas, resultando em sua acumulação e agregação.

[OBS.: MAPT – As proteínas associadas ao microtúblulo (MAPs) co-assentam-se com a tubulina (veja omim 602529) nos microtúbulos in vitro. A proteína tau associada ao microtúbulo parece estar enquiquecida nos axônios. Neve e outros (1986) identificaram clones de cDNA em uma biblioteca de cDNA de cérebro fetal humano. Os clones reconheceram uma mensagem de 6 quilo-bases que era expressada no cérebro humano mas não em outros tecidos humanos e exibiram uma mudança de tamanho no desenvolvimento.

{Tubulina – omim 602529 – Os microtúbulos tendem a ser funcionalmente distintos e estão envolvidos na mitose, movimento celular, movimento intra-celular, e outros processos biológicos. Os principais componentes dos microtúbulos são diferentes isoformas de alfa tubulinas e beta tubulinas, as quais são frequentemente específicas para o tipo de célula.

Lewis e Cowan (1990) revisaram a família dos genes da tubulina alfa. Nos humanos, essa família consiste de 15 a 20 genes dispersos, muitos dos quais são pseudogenes processados. As posições dos primeiros três íntrons são idênticas entre membros das famílias de genes humanos e do rato; em adição, alguns genes da tubulina alfa humana têm um quarto íntron, também em posição idêntica. Dentro das espécies vertebradas, os genes podem distinguidos por suas regiões não traduzidas (UTRs) da extremidade 3. Já que uma grande proporção da diversidade das tubulinas alfa esteja em conjunto na região terminal em carboxila e conservada através das espécies, os genes da tubulina alfa podem ser classificados com base na homologia de seus motivos codificados do terminal em carboxila com os motivos dos genes da tubulina alfa do camundongo.

Hall e Cowan (1985) sondaram uma biblioteca genômica humana com a UTR da extremidade 3 da b-alfa-1 (nome alternativo da tubulina alfa) e isolaram o gene da b-alfa-1 e um pseudogene. O B-alfa-1 codifica uma proteína prevista em 451 aminoácidos que é 100% idêntica à homóloga do rato e difere apenas em dois aminoácidos dos homólogos do porco e do frango, respectivamente. Além disso, eles observaram que o primeiro e maior íntron do gene da b-alfa-1 é homólogo ao do gene do rato. A pigmentação de Northern mostrou que a expressão da b-alfa-1 estava restrita às células neurológicas morfologicamente diferenciadas.

Em dois pacientes não aparentados com lissencefalia (obs.: http://www.fcm.unicamp.br/deptos/anatomia/rpgmalform2.html), Keays e outros (2007) e Poirier e outros (2007) identificaram duas mutações novas heterozigotas no gene TUBA1A. Poirier e outros (2007) identificaram mutações novas heterozigotas em TUBA1A em seis pacientes adicionais com amplo espectro de disgenesia cerebral, alterando da agiria (falta congênita ou subdesenvolvimento do padrão de convoluções do córtex cerebral; sinônimo lissencefalia. Stedman) à heterotopia laminar. O exame retrospectivo de MRI (imagens de ressonância magnética) do cérebro mostrou defeitos no cerebelo, hipocampo, corpo caloso e microcefalia. Em geral, malformações nos giros eram mais severas nas regiões posteriores do cérebro do que nas regiões anteriores.

[ LIS3; omim 611603 – Morris-Rosendahl e outros (2008) identificaram quarto mutações diferentes na TUBA1A em cinco dos 46 pacientes com padrões variados de lissencefalia nas MRI (imagens de ressonância magnética) do cérebro e nenhuma mutação no gene DCX (omim 300121 - Duplo corticosteróide – Xq22.3-q23 – Ambas as proteínas DCX humana e do camundongo são homólogas a uma proteína do CNS que contém um domínio de cinase Ca(2+)/calmodulina (DCAMKL1; omim 604742), sugerindo que a proteína DCX pode pertencer a uma nova classe de proteínas intracelulares envolvidas na migração neuronal através da sinalização dependente de Ca(2+).) ou no PAFAH1B1 (omim 601545 – LIS1 – 17p13.3 – Acetilhidrolase do fator de ativação das plaquetas - O fator de ativação das plaquetas (PAF) está envolvido em uma variedade de processos biológicos e patológicos (Hanahan, 1986). A PAF acetilhidrolase, a qual inativa a PAF pela remoção do grupo acetil na posição Sn-2, é amplamente distribuída nos citosóis do plasma e do tecido. Caspi e outros (2000) demonstraram uma interação da LIS1 com a duplacorticosteróide (DCX) por co-imunoprecipitação.). Quatro dos cinco pacientes tinham microcefalia congênita, a todos tinham disgenesia (distúrbio do desenvolvimento. Stedman) do corpo caloso, hipoplasia cerebelar, e malformações corticais variáveis, incluindo heteroptopia da banda sub-cortical e ausência de hipoplasia do ramo anterior da cápsula interna entre a cabeça e o núcleo caudado e o putame. Stedman) Morris-Rosendahl e outros (2008) estimaram que a mutação no TUBA1A é uma causa rara da lissencefalia clássica compreendendo um máximo de 4% dos pacientes incluindo aqueles com mutações em DCX e PAFAH1B1.]}

Voltando para MAPT - Por sondagem em bibliotecas de cDNA preparadas do córtex frontal de um paciente de doença de Alzheimer e de cérebro fetal humano, Goedert e outros (1988) isolaram o cDAN de uma proteína do cerne do filamento helicóide parelhado da doença de Alzheimer (AD;omim 104300). A sequência de aminoácidos parcial dessa proteína do cerne foi usada para o desenho de oligonucleotídeos sintéticos de prova. O cDNA codifica uma proteína de 352 aminoácidos que contém uma repetição de aminoácidos característica em sua metade terminal em carboxila. Devido à extensa homologia com a sequência da proteína tau associada ao microtúbulo do camundongo, eles estabeleceram que essa proteína deve constituir a equivalente humana da tau do camundongo. O mRNA da proteína tau foi encontrado em quantidades normais do córtex frontal de pacientes com doença de Alzheimer.

Goedert e outros (1989) determinaram as sequências de seis isoformas da tau produzidas no cérebro de humanos adultos por mRNA de splicing alternativo. As proteínas são compostas de 352 a 441 aminoácidos. As isoformas diferem entre si pela presença ou ausência de inserções de 29 ou 58 aminoácidos localizados no terminal N e uma repetição de 31 aminoácidos no terminal C. A inclusão destes últimos, a qual é codificada pelo éxon 10 do gene da tau, dá lugar a três isoformas de tau com quatro repetições cada; as outras três isoformas têm três repetições cada. O córtex cerebral normal contém níveis similares das isoformas de tau com 3 e 4 repetições. As repetições e algumas sequências adjuntas constituem domínios de tau de ligação ao microtúbulo.

Alonso e outros (1996) relataram estudos da proteína tau associada ao microtúbulo na doença de Alzheimer. Eles notaram que nos cérebros dos pacientes com doença de Alzheimer o cito-esqueleto neuronal é progressivamente rompido e substituído por emaranhados de filamentos helicóides parelhados (PHFs), e que os PHFs são compostos principalmente de formas hiperfosforiladas de tau (chamadas ‘AD P-tau’ por eles). Eles demonstraram que em solução normal a tau associou-se com a AD P-tau hiperfosforilada para formar grandes emaranhados de filamentos. Eles também demonstraram que a defosforilação com a alcalino-fosfatase aboliu a capacidade da AD P-tau de se agregar in vitro.

Liu e outros (2004) investigaram os mecanismos que levam à hiperfosforilação anormal da tau nos estados patológicos. Eles demonstraram que a tau do cérebro humano foi modificada por GLcNAcilação no oxigênio, um tipo de glicosilação do oxigênio da proteína pela qual o monosacarídeo beta-N-acetilglucosamina (GlcNAc) se fixa em resíduos de serina/treonina por via de ligações glicosídicas ligadas ao oxigênio. Essa glicosilação regulou a fosforilação da tau de um modo específico para o sítio tanto in vitro quanto in vivo. Na maioria dos sítios de fosforilação, o processo regulou negativamente a fosforilação da tau. Em um modelo animal de camundongo faminto, a baixa captura de glucose sobre o metabolismo que imitou aquele observado no cérebro com doença de Alzheimer produziu um decréscimo na GLcNAcilação no oxigênio conseqüente hiperfosforilação da tau na maioria dos sítios de fosforilação. O nívem de GlcNacilação do oxigênio nos extratos de cérebro com doença de Alzheimer estava diminuído em comparação com os controles.]

Tank e True (2009) expressaram uma proteína análoga à UBB+1 na levedura (Ubb(ext)) e demonstraram que ela enfraqueceu o sistema ubiquitina/proteossomo. A Ubb(ext) não causou a agregação de proteínas por si mesma, mas rendeu à levedura mais suscetibilidade a outros agregados protéicos tóxicos. A Ubb(est) pareceu atuar como um modificador que alterou o substrato de ubiquitinação e a função do sistema ubiquitina/proteossomo.

A síndrome de Smith-Magenis (SMS; omim 182290) é uma síndroma que exibe anomalias congênitas múltiplas e retardamento mental, com características comportamentais distintas, distúrbio do sono, e feições dismórficas, associada com uma deleção do 17p11.2 no intervalo heterozigoto. As mutações na sequência de leitura heterozigota do gene RAI1 (omim607642) parecem ser responsáveis pela maioria das características da SMS, mas outros genes deletados na região da SMA podem modificar o fenótipo geral. Em análises comparativas de hibridização do genoma do braço curto do cromossomo 17 em 30 pacientes com SMA, Andrieux e outros (2007) descobriram que três tinham grandes deleções e dois desses tinham fissuras (fendas) no palato, o que não foi achado em nenhum dos outros pacientes. As menores regiões deletadas extra associadas com a fenda no palato e com a SMA tinham 1,4 Mb, continham menos do que 16 genes, e estavam localizadas no 17p12-p11.2. A rede de dados de expressão do gene mostrou que o gene UBB é significativamente expressado na primeira abóbada branquial nas quarta e quinta semanas de desenvolvimento humanas. Juntos, os dados sustentam o UBB como um gene candidato para a fenda do palato isolada.

MODELO ANIMAL

Rvu e outros (2008) descobriram que camundongos recém-nascidos nulos em Ubb eram menores do que os de tipo selvagem ou irmãos heterozigotos e exibiam subto retardo no crescimento linear perinatal, mas eles eram por outro lado indistinguíveis dos camundongos de tipo selvagem. Entretanto, a deleção do Ubb levou ao estabelecimento de obesidade no adulto e forte degeneração seletiva dos neurônios que controla a balança de energia no núcleo arqueado do hipotálamo. Os níveis totais de Ub eram reduzidos no hipotálamo do camundongo nulo em Ub. Rvu e outros (2008) concluíram que a UB celular adequada é essencial para a sobrevivência neuronal.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?cmd=entry&id=191339