XIAP蛋白结构及功能介绍-现货更省心

 

小知识

PROTAC(Proteolysis targeting chimeras，蛋白靶向水解嵌合体)是一种双功能分子，由三个部分组成：靶蛋白结合配体、E3泛素连接酶配体、连接链。在细胞中PROTAC分子能够识别并选择性地结合靶蛋白，招募特定的E3泛素连接酶，形成“靶蛋白-PROTAC-E3泛素连接酶”三元复合物。之后E3泛素连接酶与E2泛素结合酶共同作用，对靶蛋白进行泛素化，由于泛素-蛋白酶体系统是人体内蛋白降解的重要途径，参与细胞内80%以上蛋白质的降解，故靶蛋白被泛素化标记后，PROTAC分子与靶蛋白、E3泛素连接酶分离，泛素标记的靶蛋白就会被蛋白酶体识别并降解。

 

 

图1：PROTAC功能示意图

 

XIAP结构

IAP(Inhibitor of Apoptosis Protein，凋亡抑制蛋白)是一类在结构上具有同源性的细胞内源性凋亡抑制蛋白家族，在进化上高度保守，广泛存在于各种动物的细胞中。人类中发现了8种IAP分别为：NAIP(BIRC1)、BIRC2(Ciap1)、BIRC3(cIAP2)、XIAP(BIRC4)、BIRC5(survivin)、BIRC6(apollon)、BIRC7(Livin)、BIRC8。与其他IAPs家族蛋白相同，XIAP可通过阻断凋亡通路抑制细胞凋亡。然而XIAP在结构和序列上不是特别保守，因此也称为类人IAP蛋白(h IAP like protein)。

XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis protein, X-染色体连锁抑制凋亡蛋白)基因位于Xq24-25，编码区位于129bp-1622bp之间，由7个外显子组成，转录区长9.0Kb，编码区含497个氨基酸，相对分子质量为57kDa的蛋白质。XIAP由多个特征性的结构域组成：1.N-末端包含3个杆状病毒的IAP重复结构域(baculovirus IAP repeats，BIR)：BIR1、BIR2、BIR3。BIR结构域包含3个反向平行的β折叠和4个α螺旋。BIR结构域直接抑制Caspase-3/-7/-9功能。2：C末端由1个环状指结构(RNG)组成，有E3泛素连接酶活性，能催化自身及靶蛋白通过泛素化降解，同时改变修饰蛋白的活性。3.泛素相关结构域UBA，直接结合多泛素(polyUb)链，从而参与泛素依赖的信号通路。

 

 

图2：XIAP蛋白结构示意图

 

NMR结果表明，在BIR1和BIR2之间有段连接子，是XIAP与Caspase-7相互作用的唯一位点。

 

XIAP的功能

细胞凋亡、自噬、坏死

细胞凋亡是调控细胞死亡的高度控制的过程，从胚胎发育到死亡一直处于激活的状态。XIAP能够阻断Caspase-3/-7/-9的激活和成熟，从而阻断细胞凋亡。Caspase(半光氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶)家族，也称为ICE/CED-3家族，其凋亡启动子在级联反应的上游。

 

 

图3：XIAP在凋亡中的作用

 

线粒体途径的是细胞凋亡的内源性途径。当受到细胞凋亡信号刺激时，线粒体可释放细胞色素C和Smac/DIABLO(线粒体膜间隙蛋白)，细胞色素C能与细胞内存在的一种凋亡蛋白酶激活因子(Apoptosis Protease Activating Factor-1,Apaf-1)结合，在dATP存下条件下，Apaf-1和Caspase-9酶原结合，使Caspase-9酶原活化，然后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶如Caspase-3、6、7、8、10，从而启动细胞凋亡。XIAP可以抑制细胞色素C的释放，使得Caspase途径的激活受到抑制。同样，Smac/DIABLO释放进入细胞质后，能与XIAP结合，抑制XIAP结合Caspase的能力，促进细胞凋亡。

在肿瘤细胞中，XIAP可能会通过与TRAFs结合，使活化核因子NF-κB由细胞质转入细胞核内，激活靶基因，导致XIAP的表达增加，抑制Caspase。XIAP和UBA突变实验表明，BIR1和UBA与NF-κB的激活有关。

XIAP也参与细胞的坏死和自噬。研究表明，XIAP可以抑制自噬，通过介导Mdm2-p53信号通路促进肿瘤的生成。

免疫过程

XIAP也可通过NOD2((Nucleotide-binding Oligomerization Domain-containing protein 2)信号通路调控免疫过程。NOD2也被称为NLRC2，属于NLR家族，是革兰阳性和革兰阴性菌的肽聚糖衍生的细胞内模式识别受体。NOD2的激活后诱导XIAP介导的RIPK2多泛素化，RIPK2泛素化后募集LUBAC，LUBAC反过来线性化泛素化RIPK2，增加IKK亚基的募集。激活NF-κB和MAPK依赖的细胞因子的转录比如TNF(扩大炎症信号)。

Dectin-1是一个跨膜的模式识别受体，可以识别β-葡聚糖。Dectin-1激活后，XIAP可以结合并泛素化BCL-10，BCL-10激活NF-κB和MAPK通路并促进细胞因子表达。

 

 

图4：XIAP在免疫过程中的作用

 

XIAP过表达与多种肿瘤相关，过表达的XIAP抑制细胞凋亡，促进肿瘤的发生，同时也导致肿瘤对多种药物耐药性增加。

目前针对XIAP的治疗研究包括小分子抑制剂研究、反义寡核苷酸技术(ASODN)、RNA干扰技术(RNAi)、PROTAC技术等。

后面我们将详细给大家介绍PROTAC技术，敬请期待~

 

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