Mutsiinid

Mutsiinid (MUC) on suured valgud, mis katavad ja kaitsevad epiteeli. Sekretoorsed mutsiinid, mis on koos veega peamisteks lima moodustajateks, eritatakse rakust välja. Membraanseoselised mutsiinid jäävad seotuks rakumembraaniga ja on lisaks kaitsefunktsioonile olulised rakkudevahelises suhtlemises. Membraanseoselised mutsiinid on üleekspresseeritud (valku toodetakse liiga palju) ja alternatiivselt modifitseeritud mitmete haiguste korral (tsüstiline fibroos, astma, vähk).

Struktuur

Mutsiinid koosnevad valgulisest „selgroost“ ehk apomutsiinist ja O-seoselistest suhkrujääkidest. Apomutsiinis on mutsiinidele iseloomulikud tandeemsed kordusjärjestused, mis on seriini- (Ser) ja treoniinirikkad (Thr). Ser ja Thr võimaldavad ulatuslikku glükosüülimist. Suhkrujäägid moodustavad 50–90% mutsiini molekuli massist. Suhkrujääkide tõttu nimetatakse neid glükoproteiinideks.
Membraanseoselised mutsiinid koosnevad kahest mittekovalentselt seotud alaühikust. Suurem alaühik on rakuväline ehk ekstratsellulaarne ning sisaldab põhiliselt glükosüülitud tandeemseid kordusjärjestusi. Väiksem alaühik sisaldab lühikest ekstratsellulaarset domeeni, transmembraanset domeeni ja tsütoplasmaatilist domeeni ehk tsütoplasmaatilist saba (CT).

Funktsioon

Mutsiine toodavad epiteelirakud, mis vooderdavad hingamis-, seede- ja suguelundkonna organite valendikke (toruja elundi õõsi). Mutsiine ekspresseeritakse ka erinevates näärmetes, kõrvas, kuseteedes ja nägemissüsteemis. Mutsiinide üks põhilisi ülesandeid on kaitsta epiteeli erinevate ärritajate vastu (madal pH, patogeenid, toksiinid, proteaasid, tolm) ja keskkonnamuutuste eest. Membraanseoselised mutsiinid moodustavad epiteeli rakkude pinnale tiheda võrgustiku – glükokaalüksi, mis ulatub rakkude pinnast kuni 1500 nm kaugusele. Selle kohal on sekreteeritavad mutsiinid, mis moodustavad limakihi. Membraanseoselised mutsiinid vahendavad epiteeli rakkudele väliseid signaale, mille tulemuseks võib olla rakkude jagunemine ehk proliferatsioon, diferentseerumine, programmeeritud rakusurm ehk apoptoos või erinevate ainete sekretsioon rakkudest.

MUC1

Geen MUC1 paikneb 1. kromosoomi pikas õlas. MUC1 apomutsiin on umbes 200 kDa suurune, kuid glükosüülimisega võib molekulmass üle kahe korra suureneda. MUC1 on membraanseoseline. MUC1 avaldub kopsudes, sarvkestas, süljenäärmetes, söögitorus, maos, pankreases, jämesooles, rindades, eesnäärmes, munasarjades, neerudes, emakas ja emakakaelas. MUC1 ületootmine on iseloomulik rinna, munasarja, kopsu, käärsoole ja pankrease kartsinoomidele (epiteelkoe pahaloomuline kasvaja).

MUC2

Geen MUC2 paikneb 11. kromosoomi lühikeses õlas. MUC2 apomutsiin on 520 kDa suurune. MUC2 eritatakse rakust välja. MUC2 avaldub kopsudes, silmalau sidekestas, kõrvades, maos, peensooles, käärsooles, ninaneelus, eesnäärmes.

MUC3

Geen MUC3 paikneb 7. kromosoomi pikas õlas. MUC3 on membraanseoseline. MUC3 avaldub normaalses seedetrakti epiteelis, aga ka põletikulise soolehaiguse ning kopsu–, süljenäärme–, käärsoole–, mao–, rinna–, pankrease– ja neeruvähi korral.

MUC4

Geen MUC4 paikneb 3. kromosoomi pikas õlas. MUC4 apomutsiin on 930 kDa suurune. MUC4 on membraanseoseline. MUC4 avaldub pisaranäärmetes, süljenäärmetes, naiste suguelundkonnas, eesnäärmes, maos, käärsooles, kopsudes ja piimanäärmetes. MUC4 ületootmine on iseloomulik pankrease, kopsu, rinna, käärsoole ja munasarja kartsinoomidele.

MUC5AC

Geen MUC5AC paikneb 11. kromosoomi lühikeses õlas. MUC5AC apomutsiin on 641 kDa suurune. MUC5AC eritatakse rakust välja. MUC5AC avaldub kopsudes, silmalau sidekestas, keskkõrvas, maos, sapipõies ja ninaneelus.

MUC5B

Geen MUC5B paikneb 11. kromosoomi lühikeses õlas. MUC5B apomutsiin on 620 kDa suurune. MUC5B eritatakse rakust välja. MUC5B avaldub kopsudes, keskkõrvas, neelus, süljenäärmetes, söögitoru näärmetes, maos, kaksteistsõrmiksooles, sapipõies ja ninaneelus.

MUC6

Geen MUC6 paikneb 11. kromosoomi lühikeses õlas. MUC6 eritatakse rakust välja. MUC6 avaldub maos, kaksteistsõrmiksooles, sapipõies, pankreases ja neerudes.

MUC7

Geen MUC7 paikneb 4. kromosoomi pikas õlas. MUC7 apomutsiin on 41,5 kDa suurune. MUC7 eritatakse rakust välja. MUC7 avaldub kopsudes, pisaranäärmetes, süljenäärmetes ja ninas.

MUC8

Geen MUC8 paikneb 12. kromosoomi pikas õlas. MUC8 eritatakse rakust välja. MUC8 avaldub munajuhas.

MUC9

Geen MUC9 paikneb 1. kromosoomi lühikeses õlas. MUC9 apomutsiin on 83 kDa suurune. MUC9 eritatakse rakust välja. MUC9 avaldub kõrvalsüljenäärmetes.

MUC10

MUC10 ei esine inimesel. MUC10 avaldub roti ja hiire kõrvalsüljenäärmetes ja testistes. MUC10 on membraanseoseline.

MUC11

Geen MUC11 paikneb 7. kromosoomi pikas õlas. MUC11 on membraanseoseline. MUC11 avaldub keskkõrvas, pankreases, kopsudes, harkelundis, peensooles, käärsooles, maksas, neerudes, emakas ja eesnäärmes.

MUC12

Geen MUC12 paikneb 7. kromosoomi pikas õlas. MUC12 on membraanseoseline. MUC12 valk koosneb 5478 aminohappejäägist. MUC12 avaldub keskkõrvas, pankreases, käärsooles, emakas ja eesnäärmes.

MUC13

Geen MUC13 paikneb 3. kromosoomi pikas õlas. MUC13 apomutsiin on 54,7 kDa suurune. MUC13 on membraanseoseline. MUC13 avaldub seede– ja hingamistrakti epiteelis ning mao–, käärsoole–, pärasoole–, pankrease–, kopsu– ja munasarjavähi korral.

MUC14

Geen MUC14 paikneb 4. kromosoomi pikas õlas. MUC14 on membraanseoseline. MUC14 avaldub munasarjas.

MUC15

Geen MUC15 paikneb 11. kromosoomi lühikeses õlas. MUC15 apomutsiin on 33,3 kDa suurune. MUC15 on membraanseoseline ja koosneb 311 aminohappejäägist. MUC15 avaldumine on kõrge platsentas, süljenäärmetes ja kilpnäärmes ning mõõdukas neerudes ja kopsudes. MUC15 isoleeriti algselt veise piima rasvagloobuli membraanist.

MUC16

Geen MUC16 paikneb 19. kromosoomi pikas õlas. MUC16 on teadaolevalt kõige suurem mutsiin, molekulmassiga üle 2000 kDa. MUC16 koosneb 22 152 aminohappejäägist. MUC16 avaldub hingamisteedes, suguelundkonnas ja seedetraktis. MUC16 on pankrease–, sapijuha–, maksa– ja munasarjavähkide marker.

MUC17

Geen MUC17 paikneb 7. kromosoomi pikas õlas. MUC17 on membraanseoseline ja koosneb 4493 aminohappejäägist. MUC17 avaldub normaalses seedetraktis ja käärsoole– ning pankreasevähi korral.

MUC18

Geen MUC18 paikneb 11. kromosoomi pikas õlas. MUC18 on membraanseoseline. MUC18 avaldub eesnäärmes.

MUC19

Geen MUC19 paikneb 12. kromosoomi pikas õlas. MUC19 eritatakse rakust välja. MUC19 avaldub kopsudes, süljenäärmetes, neerudes, maksas, käärsooles, platsentas ja eesnäärmes.

MUC20

Geen MUC20 paikneb 3. kromosoomi pikas õlas. MUC20 apomutsiin on 55–79 kDa suurune ja koosneb 503 aminohappejäägist. MUC20 on membraanseoseline. MUC20 esineb kahe isovormina (MUC20-S ja MUC20-L), mis erinevad üksteisest N–terminuses olevate kordusjärjestuste arvu poolest. MUC20 avaldub kopsudes, maksas, neerudes, käärsooles, platsentas ja eesnäärmes. MUC20 avaldub suuremal määral neeruvigastuste korral.

MUC21

Geen MUC21 paikneb 6. kromosoomi lühikeses õlas. MUC21 apomutsiin koosneb 535 aminohappejäägist. MUC21 on membraanseoseline. MUC21 avaldub kopsudes, jämesooles,harkelundis ja munandites. MUC21 on kopsu adenokartsinoomide (näärmeepiteelist lähtunud pahaloomuline kasvaja) marker,

Seosed haigustega

Alareguleeritud mutsiinide tootmine iseloomustab paljusid pahaloomulisi kasvajaid ja põletikulisi haigusi.
Mutsiinid aitavad kasvaja arengule ja metastaseerumisele kaasa erinevate mehhanismide abil. Metastaseeruvad vähirakud kasutavad mutsiine enda kaitseks, et jaguneda võõra koe ebasoodsates tingimustes ja takistada immunrakkude ligipääsu. MUC1–CT suurendab rakkude proliferatsiooni, kuna on võimeline seonduma erinevate proto-onkogeensete valkudega (ErbB, FGFR3, β–kateniin, ERα) ja takistama nende lagundamist. MUC1–CT takistab oksüdatiivse stressi korral apoptoosi tänu seondumisele p53 ja FOXO3–ga.
Normaalses kopsuepiteelis on mutsiinide tootmine küllaltki madal. Patogeenid ja muud ärritajad suurendavad mutsiinide tootmist märgatavalt. Krooniline mutsiinide ületootmine on iseloomulik tsüstilisele fibroosile, astmale ja kroonilisele obstruktiivsele kopsuhaigusele. Tsüstilise fibroosi korral vee sisaldus limas väheneb, ülemine limakiht ja alumine glükokaalüks on omavahel tihedamalt seotud ning seetõttu on lima väljutamine hingamisteedest raskem.