Small Rab GTPases in Intracellular Vesicle Trafficking: The Case Of Rab3A/Raphillin-3A Complex in The Kidney
Mar 30, 2022
Επικοινωνία:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
Αφηρημένη:Οι μικρές Rab GTPases, η μεγαλύτερη ομάδα μικρών μονομερών GTPases, ρυθμίζουν τη διακίνηση κυστιδίων στα κύτταρα, τα οποία είναι αναπόσπαστα σε πολλές κυτταρικές διεργασίες. Ο ρόλος τους σε νευρολογικές ασθένειες, όπως ο καρκίνος και η φλεγμονή, έχει μελετηθεί εκτενώς, αλλά η επίδρασή τους στη νεφρική νόσο δεν έχει ερευνηθεί σε βάθος. Η έκφραση Rab3a και ο τελεστής της Rabphillin-3A (Rph3A) έχει αποδειχθεί ότι είναι παρούσα στα ποδοκύτταρακανονικόςνεφράποντικών, αρουραίων και ανθρώπων, γύρω από κυστίδια που περιέχονται στις διεργασίες του ποδιού, και υπερεκφράζονται σε ασθένειες με πρωτεϊνουρία. Επιπλέον, το μοντέλο ποντικιών νοκ-άουτ Rab3A προκάλεσε βαθιές κυτταροσκελετικές αλλαγές στα ποδοκύτταρα ζώων που τρέφονταν με υψηλή περιεκτικότητα σε γλυκόζη. Ομοίως, η παρεμβολή RphA στο μοντέλο Drosophila προκάλεσε δομική και λειτουργική βλάβη στα νεφροκύτταρα με μείωση της ικανότητας διήθησης και του αριθμού των νεφροκυττάρων. Οι αλλαγές στη δομή της καρδιακής ίνας στο ίδιο μοντέλο παρεμβολής RphA, ανοίγουν το ερώτημα εάν η δυσλειτουργία Rab3A θα προκαλούσε ταυτόχρονη βλάβη στην καρδιά καινεφρικά κύτταρα,ένα ελκυστικό πεδίο που θα απαιτήσει προσοχή στο μέλλον.
Λέξεις-κλειδιά:Πρωτεΐνες Rab; Rab3A; Rabphilin-3A, νεφρός, νεφρός
ΕισαγωγήΟι μικρές Rab GTPases, η μεγαλύτερη ομάδα μικρών μονομερών GTPases, και οι πρωτεΐνες τους που αλληλεπιδρούν με Rabin εμπλέκονται σε πολλαπλές κυτταρικές λειτουργίες συμπεριλαμβανομένης της κυκλοφορίας των ενδοσωμικών κυστιδίων και του συνδυασμού πλασματικής μεμβράνης για την απελευθέρωση φορτίων στον εξωκυτταρικό χώρο [1,2]. Ο ρόλος των Rab GTPases σε ασθένειες και συγκεκριμένα σύνδρομα έχει διερευνηθεί ευρέως [3]. Τα τελευταία χρόνια έχουν αξιολογηθεί και εμπλέκονται σε συνάψεις κυστιδίων και εναποθέσεις σε ασθένειες του νευρικού συστήματος, στοιχεία της συσχέτισής τους σε άλλους ιστούς και παθολογικές διεργασίες όπως ο καρκίνος, η φλεγμονή, οι εκκρίσεις αιμοπεταλίων και ενδοκρινικές εκκρίσεις. Λειτουργικά, οι Rab GTPases συντονίζουν τα συμβάντα διακίνησης μεμβρανών με βάση την κυκλική αλληλομετατροπή μεταξύ ενεργών καταστάσεων δεσμευμένων στο GTP και ανενεργών καταστάσεων που συνδέονται με το ΑΕΠ. Η δεσμευμένη στο GTP μορφή μπορεί να αλληλεπιδράσει με τελεστές, προάγοντας διάφορα βήματα και συμβάλλοντας στη διανυσματική κυκλοφορία της μεμβράνης [2]. Κάθε πρωτεΐνη Rab έχει συγκεκριμένες τελεστικές πρωτεΐνες που ρυθμίζουν διακριτά στάδια ενδοκυτταρικής μεταφοράς, τα οποία είναι το δίκτυο trans-Golgi, ενδοσωμική οδός-λυσόσωμα για κάθαρση/αποδόμηση ή σύντηξη με την κυτταρική μεμβράνη για απελευθέρωση κυστιδίων που είναι τα πιο μελετημένα [4-6].
Τα Rabs συνδέονται με κληρονομικές γενετικές και επίκτητες ασθένειες [7]. Η επίδρασή τους στον καρκίνο,νευρολογική ασθένεια, ασυλία, ανοσία,και λοιμώξεις έχουν αναγνωριστεί [8]. Παρά την αύξηση των γνώσεων, η συμβολή τους στη δυσλειτουργία και τη βλάβη των νεφρών και της καρδιάς είναι σπάνια. Επομένως, αυτή η ανασκόπηση παρέχει μια επισκόπηση της συνάφειας των Rab GTPases σε ανθρώπινες ασθένειες, με ιδιαίτερη έμφαση στο σύμπλεγμα Rab3a-Rph3A και τον κρίσιμο ρόλο του στη νεφρική νόσο και μια αναφορά μελλοντικών επιπτώσεων.
Rab GTPases and Vesicle TraffickingΟι πρωτεΐνες Rab [9] είναι κύριοι ρυθμιστές της ενδοκυτταρικής μεταφοράς κυστιδίων μεταξύ διαφορετικών διαμερισμάτων μέσω της στρατολόγησης τελεστών και ειδικών ρυθμιστών [2], που εμπλέκονται είτε στην εκβλάστηση των κυστιδίων, είτε στην κινητικότητα μέσω της αλληλεπίδρασης με τον κυτταροσκελετό ή στην πρόσδεση στη μεμβράνη. Η οικογένεια Rab αποτελείται από περισσότερες από 70 GTPases, καθεμία από τις οποίες συνδέεται κατά προτίμηση με ένα ενδοκυτταρικό διαμέρισμα προκειμένου να ελεγχθεί η ειδικότητα και η κατευθυντικότητα των οδών διακίνησης μεμβράνης, που σχετίζονται κυρίως με τη φυσαλιδώδη μεταφορά. Με αυτόν τον τρόπο, συμβάλλουν στην απόδοση της ταυτότητας της μεμβράνης [10] και διασφαλίζουν ότι τα φορτία που συνδέονται με τη μεμβράνη μεταφέρονται στους σωστούς προορισμούς τους εντός της κυψέλης.
Οι διαδικασίες έχουν σαφώς καθορισμένες οδούς διακίνησης, συμπεριλαμβανομένων των εξωκυτταρικών και ενδοκυτταρικών οδών, με τις τελευταίες να αποτελούνται από πρώιμα, όψιμα και ανακυκλώσιμα συστατικά [11]. Κάθε ένα από τα μονοπάτια είναι συνήθως ενσωματωμένο με μη επικαλυπτόμενα Rabs και εμφανίζεται σε διαφορετικά διαμερίσματα (Εικόνα 1).
Συσχετισμένες με το δίκτυο trans-Golgi και τα εκκριτικά κυστίδια, έχουν αναγνωριστεί αρκετές πρωτεΐνες Rab. Το Rab1 διευκολύνει την εκβλάστηση των κυστιδίων στη θέση εξόδου του ενδοπλασματικού δικτύου και τη μετατόπιση των κυστιδίων στο ενδιάμεσο διαμέρισμα προ-Golgi [12]. Η διέλευση των κυστιδίων από το ενδοπλασματικό δίκτυο στο προ-Golgi μπορεί επίσης να ρυθμίζεται από τον αντίστροφο υπότροφο με τη μεσολάβηση Rab2-. Το Rab8 αναμεταδίδει τη διακίνηση κυστιδίων στην εκκριτική οδό που οδηγεί από το δίκτυο trans-Golgi στην πλασματική μεμβράνη. Τα μέλη της υποοικογένειας Rab3 είναι κρίσιμοι ρυθμιστές της εξωκυττάρωσης εκκριτικών κυστιδίων σε ευκαρυωτικά κύτταρα, αλλά πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι απαιτούνται επιπλέον ισομορφές Rab, υποοικογένεια Rab27, για αυτή τη διαδικασία [13]. Η πρόσφατη βιβλιογραφία αναφέρει ότι τα Rab3 και Rab27 συνεργάζονται για να επιτύχουν εξωκυττάρωση κυστιδίων στρατολογώντας ειδικές πρωτεΐνες τελεστές, όπως η Rabphilin3a (Rph3a) που δεσμεύουν το Rab27a, στρατολογώντας ένα ενεργοποιητικό ένζυμο Rab3IL1, έναν ρυθμιστή Rab, που καταλύει την ανταλλαγή του GDP για το GTP [4] ]. Το Rph3a οδηγεί την προσκόλληση κυστιδίων στις μεμβράνες-στόχους. Ωστόσο, ορισμένα εκκριτικά κυστίδια. Το Rph3a οδηγεί την προσκόλληση κυστιδίων στις μεμβράνες-στόχους. Ωστόσο, μερικά εκκριτικά κυστίδια πιθανώς επίσης σχηματίζονται μέσω της άμεσης εκβλάστησης της πλασματικής μεμβράνης και η απαίτηση για δραστηριότητα Rab GTPase σε τέτοια έκκριση δεν είναι γνωστή.
Εικόνα 1. Ενδοκυτταρική φυσαλιδώδης μεταφορά με τη μεσολάβηση πρωτεϊνών Rab. Επισημαίνονται οι πρωτεΐνες της οικογένειας Rab που παίζουν βασικούς ρόλους στη ρύθμιση της διακίνησης της κυτταρικής μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένης της ενδοκυττάρωσης, της εξωκυττάρωσης, της έκκρισης των εξωσωμάτων και της μεταφοράς κυστιδίων μεταξύ των οργανιδίων. Οι GTPases Small Rab παίζουν βασικούς ρόλους στη ρύθμιση της διακίνησης κυτταρικών φυσαλίδων, συμπεριλαμβανομένης της ενδοκυττάρωσης, της εξωκυττάρωσης, της έκκρισης των εξωσωμάτων και της παροχής ενδοκυτταρικών κυστιδίων. Το Rab5, το οποίο εντοπίζεται σε πρώιμα ενδοσώματα μεσολαβεί στην ενδοκυττάρωση και τη σύντηξη ενδοσωμάτων των κυστιδίων. Τα Rab11 και Rab25 μεσολαβούν στην αργή ενδοκυτταρική ανακύκλωση μέσω ανακυκλώσιμων ενδοσωμάτων, ενώ το Rab4 μεσολαβεί στην γρήγορη ενδοκυτταρική ανακύκλωση απευθείας από πρώιμα ενδοσώματα. Η όψιμη κυκλοφορία ενδοσωμάτων-λυσοσώματος που σχετίζεται με το Rab7 μεσολαβεί στην ωρίμανση των όψιμων ενδοσωμάτων και στη σύντηξή τους με τα λυσοσώματα. Μια άλλη όψιμη ενδοσωμική GTPase, η Rab9, μεσολαβεί στη διακίνηση από όψιμα ενδοσώματα στο δίκτυο trans-Golgi (TGN). Το Rab1, που βρίσκεται στις τοποθεσίες εξόδου του ενδοπλασματικού δικτύου (ER) και στο ενδιάμεσο διαμέρισμα (IC) πριν από το Golgi, μεσολαβεί στη διακίνηση ER-Golgi. Το Rab2, που βρίσκεται στο IC, μπορεί επίσης να ρυθμίζει τη διακίνηση Golgi–ER. Το Rab6 είναι κυρίως γνωστό για την ενδο-Golgi διακίνηση κυστιδίων. Το Rab8 μεσολαβεί στη συστατική διακίνηση από το TGN στην πλασματική μεμβράνη, ενώ τα Rab3 και Rab27 μεσολαβούν σε διάφορους τύπους ρυθμιζόμενων εξωκυτταρικών συμβάντων. Το Rab22 μεσολαβεί στη διακίνηση μεταξύ του TGN και των πρώιμων ενδοσωμάτων και αντίστροφα. Τέλος, για την εξαρτώμενη από το πολυκυστικό σώμα (MVB) έκκριση, τα Rab11, Rab35 και Rab27, έχουν αποδειχθεί ότι προάγουν την έκκριση των εξωσωμάτων και μπορεί να δρουν σε διαφορετικά MVBs κατά μήκος της ενδοκυτταρικής οδού. MVB: πολυκυστιδωτό σώμα. TGN: trans-Golgi δίκτυο.
Σε σχέση με την ενδοκυττάρωση και τις ενδοσωμικές οδούς ανακύκλωσης, το Rab5 είναι κάτοικος πρώιμων ενδοσωμάτων, φαγοσωμάτων, πλασματικών μεμβρανών και μεσολαβεί στην ενδοκυττάρωση που περιλαμβάνει κυστίδια επικαλυμμένα με κλαθρίνη. Τα Rab11 και Rab25 συμμετέχουν στην αργή ανακύκλωση ενδοσωμάτων και το Rab4 διευκολύνει τη γρήγορη ανακύκλωση των ενδοσωμάτων από πρώιμους πληθυσμούς ενδοσωμάτων. Στη συνέχεια, το Rab7 μεσολαβεί στην ωρίμανση του όψιμου ενδοσώματος (LE) και στη συνέχεια εισάγει το LE στο λυσόσωμα για αποικοδόμηση. Τέλος, το Rab9 συνδέει το LE με το trans-Golgi δίκτυο. Εστιάζοντας στην έκκριση των εξωσωμάτων, υπάρχουν νέοι μοριακοί παράγοντες στην παθογένεση πολλών ασθενειών, με το Rab11 να είναι το πρώτο που αναφέρθηκε [15]. Αργότερα, δύο νέα Rabs τονίστηκαν στην έκκριση των εξωσωμάτων, τα Rab27 και Rab35, επιτρέποντας αμφότερα τη σύνδεση πολυκυστιδιακών σωμάτων (MVBs) στην πλασματική μεμβράνη. Τα πειράματα σίγησης των Rab2B, Rab5A, Rab9A, Rab11 και πιο αποτελεσματικά τα Rab27A και Rab27B μείωσαν την έκκριση των εξωσωμάτων [16-18]. Ωστόσο, αυτές οι μεμονωμένες παρατηρήσεις ήταν διαφορετικές ανάλογα με τους τύπους κυττάρων που αναλύθηκαν και επηρεάστηκαν από την ποικιλομορφία των εξωσωμάτων που εμπλουτίστηκαν με διαφορετικά φορτία. Τα Rab11 και Rab35 σχετίζονται κυρίως με ανακύκλωση και πρώιμη ταξινόμηση των ενδοσωμάτων, αντίστοιχα, και τα Rab27A/B στα όψιμα ενδοσωματικά και εκκριτικά διαμερίσματα, που συχνά ονομάζονται οργανίδια που σχετίζονται με το λυσόσωμα [9]. Έτσι, διαφορετικοί υποτύποι όψιμων ενδοσωμάτων θα μπορούσαν να δημιουργήσουν διαφορετικά εξωσώματα [19]. Ίσως η ποικιλομορφία των εξωσωματικών φορτίων πρωτεΐνης θα μπορούσε να οφείλεται στις διαφορετικές οδούς κυκλοφορίας έκκρισης που ρυθμίζονται από συγκεκριμένες πρωτεΐνες Rab σύμφωνα με το ερέθισμα των κυττάρων.
Επιπλέον, οι αλληλεπιδράσεις Rab με τελεστές ρυθμίζουν τη στόχευση των κυστιδίων και τη σύντηξη της μεμβράνης με τρεις τρόπους [20]. Πρώτον, τα Rabs βοηθούν στη μεταφορά κυστιδίων από τη θέση προέλευσής τους στα διαμερίσματα αποδοχής μέσω στοιχείων κυτταροσκελετού και πρωτεϊνών κινητήρα. Δεύτερον, οι τελεστές Rab ρυθμίζουν τη διακίνηση μεμβράνης στο στάδιο σύνδεσης κυστιδίων. Τρίτον, στη σύντηξη μεμβράνης των κυστιδίων καθοδηγείται από SNAREs η σύνδεση στη μεμβράνη [20]. Συνοπτικά, ο συγκεκριμένος εντοπισμός διαφορετικών Rab GTPases σε καθορισμένα διαμερίσματα μεμβράνης και η ικανότητά τους να ρυθμίζουν συγκεκριμένα μονοπάτια διακίνησης, τα έχουν καταστήσει ελκυστικά ως νέους μοριακούς στόχους. Ωστόσο, υπάρχει μερική γνώση σχετικά με την ακριβή λειτουργία και τον αντίκτυπο της υπερβολικής ή υπο-έκφρασης των Rab GTPases στην κυκλοφορία κυστιδίων που προέρχεται από την ετερογένεια της λειτουργίας στους διαφορετικούς τύπους κυττάρων με δυσκολίες αναγνώρισης της κινητικής τους. Η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, όπως η ομοεστιακή μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης [21] και η τεχνολογία CRISPR/Cas, συμβάλλουν στη λήψη στέρεων πληροφοριών και στην καλύτερη κατανόηση του ρόλου των Rab GTPases στη βιογένεση και έκκριση κυστιδίων, αποκαλύπτοντας προηγουμένως άγνωστους φυσιολογικούς ρόλους και επομένως επιπτώσεις στην υγεία και τις ασθένειες.
cistanche προς πώληση
Φυσαλιδώδης Κυκλοφορία και Ασθένειες που Μεσολαβούνται από RabΗ ακριβής ρύθμιση των διαδικασιών διακίνησης μεμβράνης από τις Rab GTPases εξαρτάται από τις αλληλεπιδράσεις με τελεστές, τη διατήρηση της πολικότητας των κυττάρων για την επίτευξη της μέγιστης αποτελεσματικότητας της λειτουργίας και της δομής και τη ρύθμιση της κυτταρικής σηματοδότησης, διαίρεσης, επιβίωσης και μετανάστευσης [22,23]. Έτσι, η συνάφειά τους στη ρύθμιση της διακίνησης κυστιδίων έχει οδηγήσει στη διερεύνηση της σχέσης του με την ανάπτυξη αρκετών ασθενειών (Πίνακας 1).
Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν οι πρωτεΐνες Rab και ο ρόλος τους στη νόσο έχει μελετηθεί εκτενώς σε κύτταρα του νευρικού συστήματος, αξιολογώντας το ρόλο στον κύκλο ζωής των νευρώνων, τη δραστηριότητα και τη συσσώρευση ενδονευρικών αποθέσεων [24-27]. Σε διαφορετικές νευροεκφυλιστικές διαταραχές, έχουν διερευνηθεί αλλαγές και ρυθμιστικοί ρόλοι των πρωτεϊνών Rab στους παθολογικούς μηχανισμούς στους νευρώνες, σε μιτοχονδριακό επίπεδο, και στις δυσλειτουργίες των νευρογλοιακών κυττάρων. Στις ασθένειες Alzheimer, Parkinson, Huntington Corea, Amyotrophic Lateral Sclerosis και Charcot-Marie-Tooth [25], έχουν εντοπιστεί αλλοιώσεις των πρωτεϊνών Rab. Αν και η αλλαγή των πρωτεϊνών Rab δεν είναι η κύρια αιτία της νόσου σε όλες, ακόμη και ως συνέπεια. Οι μεταλλάξεις Rab7, Rab28 και Rab11 είναι η κύρια αιτία της νόσου Charcot-Marie-Tooth και του Rab39B στη νόσο του Πάρκινσον [28-31]. Δευτερεύουσες επιδράσεις των RabGTPases στην ίδια τη διακίνηση των μεμβρανών έχουν παρατηρηθεί σε πολλές άλλες ασθένειες (Δείτε μια ευρεία ανασκόπηση στο 16). Ένα παράδειγμα της πολυπλοκότητας των μηχανισμών που εμπλέκονται στις πιθανές αλλοιώσεις των πρωτεϊνών Rab είναι οι μελέτες που πραγματοποιήθηκαν για τη νόσο του Πάρκινσον [32]. Συνδεδεμένα με τη μετάλλαξη Rab39b, τα Rab29, Rab5a και Rab7 έχουν ταυτοποιηθεί σε κληρονομική πρώιμη έναρξη της νόσου του Πάρκινσον με το σώμα του Lewy [31]. Αντίθετα, το Rab11 διασώζει αρκετούς φαινοτύπους, όπως η συσσώρευση πρωτεΐνης Lewy [33]. Η έρευνα στην ανάλυση των μηχανισμών κυκλοφορίας Rab και φυσαλιδώδους μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση του τι κρατά ζωντανούς τους νευρώνες και τον ρόλο του στις νευροεκφυλιστικές διαταραχές.
Στα καρδιαγγειακά νοσήματα έχουν ληφθεί και σχετικές πληροφορίες. Η αυξημένη έκφραση του Rab1 στο μυοκάρδιο παραμορφώνει τον υποκυτταρικό εντοπισμό των πρωτεϊνών και είναι αρκετή για να προκαλέσει καρδιακή υπερτροφία και ανεπάρκεια [34]. Στα μυοκύτταρα, τα εξαρτώμενα αυτοφαγοσώματα από Rab9-αναγνωρίζουν και καταπίνουν κατεστραμμένα μιτοχόνδρια, με αποτέλεσμα αλλαγές ισχαιμίας-επαναιμάτωσης (IR) στην οξειδωτική φωσφορυλίωση, μειώνοντας τελικά τη βιωσιμότητα των καρδιομυοκυττάρων [35-37]. Σε διαβητικούς ασθενείς με λευκωματουρία, μια μελέτη συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα εντόπισε έναν γενετικό τόπο του Rab38 που σχετίζεται με τη λευκωματουρία, τονίζοντας νέα μονοπάτια που επηρεάζουν τη λευκωματουρία [38].
Στα αιμοπετάλια, η επίδρασή τους στην αιμόσταση και τη θρόμβωση καθώς και στην αναγέννηση των ιστών, τη φλεγμονή και τη μετάσταση μέσω της πρόσληψης, της συσκευασίας και της απελευθέρωσης των εξωσωμάτων από τα κυστίδια αποθήκευσης έχουν μελετηθεί εκτενώς λόγω των πιθανών θεραπευτικών τους επιπτώσεων [39]. Ο ρόλος στη φαγοκυττάρωση να καταπίνει, να σκοτώνει και να επεξεργάζεται ξένα σώματα και αποπτωτικά κύτταρα και να παρουσιάζει αντιγόνα στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος έχει αναγνωριστεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο στις ανοσολογικές διεργασίες [40]. Σε τραυματισμό IR, ένας μηχανισμός πόλωσης που ρυθμίζεται από τη φωσφορυλίωση μέσω του Rab21 μέσω του Rph3A είναι σημαντικός για την προσκόλληση των ουδετερόφιλων στα ενδοθηλιακά κύτταρα κατά τη διάρκεια φλεγμονωδών αποκρίσεων [41]. Στοσυκώτι, ο ρυθμιστικός παράγοντας 1 ιντερφερόνης ρυθμίζει τη μεταγραφή του Rab27a και την έκκριση εξωκυτταρικών κυστιδίων, οδηγώντας σε οξειδωμένη ενεργοποίηση φωσφολιπιδίων των ουδετερόφιλων και επακόλουθη ηπατική IR βλάβη [42].
Δεδομένης της σημασίας των Rab GTPases στη διακίνηση των μεμβρανών και της σημασίας αυτής της διαδικασίας για την ανθρώπινη υγεία [22], είναι ίσως εκπληκτικό ότι μόνο ένας περιορισμένος αριθμός γενετικών ασθενειών σχετίζεται με δυσλειτουργία Rab. Η ύπαρξη πολλαπλών ισομορφών Rab και οδών διακίνησης πιθανώς καθιστά τους ανθρώπους λιγότερο ευάλωτους σε μεταλλάξεις σε μεμονωμένα γονίδια που κωδικοποιούν Rab.
3.1. Δράσεις με τη διαμεσολάβηση του Rab στην Υγεία και στη Νόσο στο Νεφρό
ονεφράείναι ένα κρίσιμο όργανο για τη διατήρηση της ομοιόστασης όγκου υγρών και ηλεκτρολυτών μέσω της δραστηριότητας εξειδικευμένων κυττάρων σε διαφορετικά επίπεδα της δομής. Η δυσλειτουργία ενός από αυτά έχει αρνητικό αντίκτυπο στα άλλα, οδηγώντας σε προοδευτική μείωσηνεφρών λειτουργίαπροχωρώντας προς ένα ΧρόνιοΝεφρική Νόσος(ΧΝΝ), η οποία είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη στο γενικό πληθυσμό, περίπου 10 τοις εκατό . Τα περισσότερα κύτταρα στους ιστούς και ιδιαίτερα στουςνεφράείναι πολωμένα και συνήθως έχουν δύο διακριτές περιοχές πλασματικής μεμβράνης - μια κορυφαία και μια βασεοπλευρική μεμβράνη - η οποία είναι το αποτέλεσμα της πολωμένης διακίνησης πρωτεϊνών και λιπιδίων. ΣτονεφρώνσπειράματοςΤα ποδοκύτταρα είναι διακλαδισμένα κύτταρα υψηλής διαφοροποίησης που έχουν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση του φραγμού διήθησης [53], σε συνεργασία με τα αγγειακά ενδοθηλιακά και τα μεσαγγειακά κύτταρα. Στα σωληνάρια, τα κύτταρα έχουν πολλαπλούς μηχανισμούς εξειδικευμένους για διαφορετικές λειτουργίες και αυτοί στην ενδοθηλιακή-μεσεγχυματική μετάφραση παίζουν σημαντικό ρόλο στους φλεγμονώδεις μηχανισμούς. Γνώση σχετικά με το Rab GTPase στα διάφορα κυτταρικά συστατικά τουνεφράέχει διαπιστωθεί, αν και η συνάφεια στην υγεία και τις ασθένειες σήμερα είναι περιορισμένη. Προόδους στην κατανόηση του ρόλου της Rab GTPase στονεφρόέχει ληφθεί από την αξιολόγηση της έκφρασης και της δραστηριότητας του συμπλέγματος εξωκύστεων στην ανάπτυξη και επιδιόρθωση σωληναριακής βλάβης, προσδιορισμένων αλλαγών στις πρωτεΐνες Rab που προκαλούνται από γενετική νεφροπάθεια ή υπέρταση χαμηλής συχνότητας ή αξιολόγηση παθολογικής έκφρασης σε μοντέλα πρωτεϊνουρίας, τόσο σπειραματικής όσο και σωληναριακής . Ομοίως, εξετάστηκε επίσης ο ρόλος στην έκκριση των εξωσωμάτων. Πολιτισμόςνεφρών κύτταρακαι in vivo μοντέλα έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση των μηχανισμών στους οποίους εμπλέκονται οι πρωτεΐνες Rab. Για παράδειγμα, τα νεφροκύτταρα της Drosophila, τα ανάλογα των ποδοκυττάρων και τα σωληνοειδή κύτταρα παρέχουν ταυτόχρονα ένα εργαλείο για τον έλεγχο των λειτουργιών του Rab χρησιμοποιώντας γενετικό χειρισμό. Στον Πίνακα 2, μια περίληψη των γνώσεων σχετικά με τη συμμετοχή Rab στονεφρώνπαρουσιάζεται φυσιολογία και παθολογικές καταστάσεις. Η εξωκύστη είναι ένα εξαιρετικά συντηρημένο πρωτεϊνικό σύμπλεγμα οκτώ υπομονάδων που εμπλέκεται στη στόχευση και τη σύνδεση εξωκυτταρικών κυστιδίων που μετατοπίζονται από το δίκτυο trans-Golgi σε διάφορες τοποθεσίες στονεφρώνκύτταρα [54]. Πολλές λειτουργίες της εξωκύστης στονεφρόείναι το αποτέλεσμα διαφόρων μικρών ρυθμιστικών GTPases, που εμπλέκονται στην πρωτογενή βλεφαρίδωση, κυστογένεση και σωληνογόνο. Ο ρόλος της επισκευήςνεφρώνσωληναριακά επιθηλιακά κύτταρα μετά από έναοξύςνεφρική βλάβηέχει επίσης αναγνωριστεί [55].
3.1.1. Ποδοκύτταρα
Οι Fu et al., προσδιόρισαν 27 διαφορετικά Rabs σε νεφροκύτταρα, έντεκα ήταν λειτουργικά και μεταξύ αυτών, πέντε ήταν σημαντικά για τη διατήρηση της λειτουργικότητας και τρία ήταν απαραίτητα. Το Silence Rab5 προσδιόρισε τον ρόλο του στη ρύθμιση της ενδοκυττάρωσης. Ενώ κάναμε το ίδιο στα Rab7 και Rab 11, παρατηρήθηκαν αλλαγές στην αποικοδόμηση των πρωτεϊνών και στην ανακύκλωση της μεμβράνης. Ως συνέπεια της σίγησης αυτών των γονιδίων, παρατηρήθηκαν διαταραχές στην οργάνωση των κυστιδίων, η ακεραιότητα του φραγμού διήθησης και οι υποκυτταρικές δομές που είναι υπεύθυνες για την επαναρρόφηση των πρωτεϊνών [56]. Το ανθεκτικό στα στεροειδή νεφρωσικό σύνδρομο (SRNS) είναι μια ασθένεια χαμηλής συχνότητας στην οποία το 30 τοις εκατό των περιπτώσεων στα παιδιά οφείλεται σε γονιδιακή μετάλλαξη, με ιστολογικές βλάβες εστιακής σπειραματοσκλήρωσης (FSGS), ένα σύνδρομο λιγότερο συχνό στους ενήλικες. Σε λανθασμένες μεταλλάξεις στο γονίδιο TBC1D8B (οικογένεια τομέα TBC1), που παρατηρήθηκαν σε δύο οικογένειες με SRNS πρώιμης έναρξης συνδεδεμένο με Χ, μείωση της πρωτεΐνης ενεργοποίησης Rab11b GTPase, παρατήρηση ενός ποδοκυττάρου στις αρχιτεκτονικές αλλαγές και ελαττώματα μετανάστευσης ως αποτέλεσμα έλλειψης εσωτερίκευσης και διαδικασίες ανακύκλωσης [46]. Οι Kamp et al. περιέγραψε πέντε ακόμη οικογένειες με αυτή τη μετάλλαξη και στο μοντέλο Drosophila, επιβεβαίωσε την εμπλοκή του Rab11 στη διαδικασία [57]. Άλλες μεταλλάξεις που ταυτοποιήθηκαν ως αιτίες του SRNS, ήταν στο γονίδιο GAPVD1, (ενδοσωμικός ρυθμιστής) και πιθανώς στο γονίδιο ANKFY1 (Ankyrin Repeat και FYVE Domain Containing 1). Και τα δύο γονίδια αλληλεπιδρούν με το Rab5 και οι μεταλλάξεις αντιστρόφως αύξησαν τη δέσμευση με το συνδεδεμένο με GTP RAB5. Η αλληλεπίδραση του GAPVD1 και της νεφρίνης, ενός δομικού πρωτεϊνικού κλειδιού στο διάφραγμα της σχισμής, υποδηλώνει ότι η ενδοκυτταρική διακίνηση της νεφρίνης μπορεί να παίζει ρόλο σε μια παθογένεση του SRNS με τη μεσολάβηση RAB [45].
3.1.2. Νεφρικά σωληνάρια
Οι σωληναριακές λειτουργίες, κυρίως εκείνες που εμπλέκονται στην επαναρρόφηση των πρωτεϊνών, επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη μεταβολή της φυσαλιδώδους κυκλοφορίας. Στον υπερτασικό αρουραίο με κουκούλα ελαφιού, ένα μοντέλο που σχετίζεται με την υπέρτασηνεφρική νόσο, το Rab38 επηρεάζει την απέκκριση πρωτεΐνης στα ούρα στο εγγύς σωληνάριο. Χρησιμοποιώντας καλλιεργημένα κύτταρα LLC-PK1 εγγύς σωληνάριο, το Rab38 mRNA μείωσε την ενδοκυττάρωση της κολλοειδούς λευκωματίνης συζευγμένης με χρυσό [49]. Εκτός από τον ρόλο του Rab38 στα επιθηλιακά σωληναριακά κύτταρα, ένας σχετικός ρόλος του Rab7 έχει επίσης εντοπιστεί στην προστασία της ανάπτυξης ενδοθηλιακής μεσεγχυματικής μετάβασης (EMT) και απόπτωσης όταν προκαλείται υπερφόρτωση λευκωματίνης. Η υπερφόρτωση λευκωματίνης στην ενεργοποίηση της MMP-2, της μεταλλοπρωτεϊνάσης θεμέλιας ουσίας-2 που προκαλείται από τα σωληνοειδή κύτταρα, αποδομεί το κολλαγόνο τύπου IV και μειώνει την πάχυνση της σωληνοειδούς βασικής μεμβράνης. Η υπερέκφραση Rab7 μειώνει τη δραστηριότητα MMP{12}} διατηρώντας τη δομή της σωληνοειδούς βασικής μεμβράνης. Το αποτέλεσμα αυτής της μελέτης ανοίγει την πιθανότητα ότι η ενεργοποίηση του Rab7 θα έχει ως αποτέλεσμα να είναι χρήσιμη για την προστασία του αντίκτυπου της υπερφόρτωσης πρωτεϊνών στο ενδοσωληνικό υγρό μειώνοντας το EMT, όπως συμβαίνει στη διαβητική νεφροπάθεια [50]. Επιπλέον, το Slp2-a, ένας τελεστής του Rab27A, ρυθμίζει την κορυφαία στόχευση της ποδοκαλυξίνης και του εταίρου δέσμευσής της, της εζρίνης, σε συνεννόηση με το Rab27A. Οι συγγραφείς καθιέρωσαν ένα μοντέλο έκφρασης claudin-2 μέσω της μεταφοράς της ποδοκαλυξίνης στην κορυφαία επιφάνεια μέσω της λειτουργίας του συμπλέγματος Slp2-a–Rab27A [51], το οποίο συμβάλλει στην ποσότητα της πρωτεΐνης σφιχτής σύνδεσης .
Τέλος, έχει μελετηθεί ο ρόλος των πρωτεϊνών Rab στο συλλεκτικό σωληνάριο. Η ακουαπορίνη είναι μια πρωτεΐνη καναλιού νερού που ρυθμίζεται από την αγγειοπιεσίνη που είναι υπεύθυνη για την οσμωτική επαναρρόφηση του νερού από τους αγωγούς συλλογής. Παρουσία βαζοπρεσίνης, το Rab7 και η διαλογή κενοτοπίων πρωτεΐνης 35 (Vps35) συμμετέχουν στη διαλογή AQP2 σε πρώιμα ενδοσώματα υπό συνθήκες οχήματος και διακίνηση κορυφαίας μεμβράνης [58].
πού να αγοράσετε σιστάνι
3.1.3. Εξωσωματική απελευθέρωση
Η επίδραση των πρωτεϊνών Rab στην απελευθέρωση εξωσωμάτων έχει επίσης αξιολογηθεί με το Rab27 να παίζει σχετικό ρόλο. Δύο πρόσφατες μελέτες προσδιορίζουν ότι η αναστολή ή η ενεργοποίηση της έκφρασης Rab27 έχει ως αποτέλεσμα μείωση ή αύξηση της απελευθέρωσης εξωσώματος από τα ποδοκύτταρα. Στην πρώτη από αυτές τις μελέτες, η υπερέκφραση του KIBRA σταθεροποίησε το Rab27, αποφεύγοντας την αποδόμησή του μέσω της οδού ουβικιτίνης-πρωτεασώματος [59]. Στο δεύτερο, σε ένα μοντέλο φλεγμονώδους απόκρισης σε εγγύς σωληναριακά επιθηλιακά κύτταρα, η κατάρριψη του Rab27a ανέστειλε την υπερβολική φλεγμονώδη απόκριση μέσω της οδού CHAC1/NF-κB. Αυτό οφειλόταν στην ενδοκυτταρική συσσώρευση του miR-26a, που καθυστέρησε έτσι την ανάπτυξη του διαβητικούΝεφρική Νόσος [52].
3.2. Rab-3A/Rabphilin-3A Complex inΝεφρική Νόσος
Σε μελέτες γενετικής συσχέτισης, η ομάδα μας εντόπισε SNP που σχετίζονται με τον κίνδυνο ανάπτυξης μικρολευκωματινουρίας χρησιμοποιώντας συνδυασμένα γενετικά και μεταβολικά δεδομένα από έναν γενικό πληθυσμό, βρίσκοντας μια συσχέτιση μεταξύ ενός πολυμορφισμού του γονιδίου RPH3A και των ΗΑΕ [60]. Πρόσφατα, σε δεδομένα από τη μελέτη Strong Heart Study, συνολικά 277 παραλλαγές σχολιάστηκαν στα γονίδια RPH3A, RPH3AL (όπως Rabphilin 3A), RAB3IL1 (RAB3A αλληλεπιδρώντας με πρωτεΐνη 1) και RAB27A ήταν διαθέσιμες για ανάλυση συσχέτισης με την εξέλιξη των ΗΑΕ και του GFR στο περασμα του χρονου. Χρησιμοποιώντας μοντέλα μικτών επιδράσεων για να ληφθεί υπόψη η συγγένεια της οικογένειας και προσαρμογή για πιθανούς συγχυτικούς παράγοντες, οι πολυμορφισμοί στα RAB3IL1 και RPH3A έδειξαν ενδεικτική σημαντική συσχέτιση με την εξέλιξη των επιπέδων των ΗΑΕ και του GFR (μη δημοσιευμένα δεδομένα). Επιπλέον, μια προηγούμενη μελέτη από την κοόρτη Framingham έδειξε επίσης μια συσχέτιση μεταξύ των ΗΑΕ και του RPH3A [61].
Το 2003, οι Rastaldi et al. διερεύνησε τους Rph3A και Rab3A ως πιθανούς παίκτες στη βιολογία των ποδοκυττάρων. Με βάση ότι το Rph3A συνδέεται με το Rab3A, είναι ένα σύμπλεγμα που απαιτείται για την πρόσδεση των συναπτικών κυστιδίων στη μεμβράνη-στόχο τους και ότι η σύνδεση με κυτταροσκελετικές πρωτεΐνες στους νευρώνες, τους φυσαλιώδεις και τους κυτταροσκελετικούς είναι επίσης σημαντικά για την ομοιόσταση των ποδοκυττάρων [47]. Το σύμπλοκο Rab3A-Rph3A έχει αποδειχθεί σε νευρώνες και νευροενδοκρινικές δομές καθώς και σε φυσιολογικέςνεφράαπό ποντίκια, αρουραίους και ανθρώπους σε ποδοκύτταρα γύρω από κυστίδια που περιέχονται στις διαδικασίες του ποδιού [62,63]. Επιπλέον, σε ανθρώπινες βιοψίες πρωτεϊνουρικών ασθενών με εστιακή και τμηματική σπειραματοσκλήρωση, ταυτοποιήθηκε επίσης μια αύξηση της έκφρασης Rab3A-Rph3A [47]. Ο πιθανός ρόλος αυτών των μορίων σενεφρώνΗ βλάβη μελετήθηκε περαιτέρω από την ίδια ομάδα σε ένα μοντέλο ποντικών νοκ-άουτ Rab3A με δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε γλυκόζη. Τα νοκ-άουτ ποντίκια ανέπτυξαν αλλοιωμένη πλαστικότητα της ακτίνης των ποδοκυττάρων με βλάβη των ποδοκυττάρων και πρωτεϊνουρία. Επιπλέον, στο μοντέλο με δίαιτα υψηλής γλυκόζης,νεφρώνΑναπτύχθηκαν βλάβες παρόμοιες με αυτές στην ανθρώπινη διαβητική νεφροπάθεια [64].
Η ομάδα μας σε πρόσφατη εργασία εντόπισε ότι το Rph3A εκφράζεται και εντοπίζεται με μοριακούς δείκτες ενδοκυτταρικών και εξωκυτταρικών οδών σε περικαρδιακά νεφροκύτταρα της Drosophila melanogaster. Το νεφροκύτταρο είναι ένα κύτταρο που συνδυάζει το ποδοκύτταρο καινεφρώνοι εγγύς σωληνίσκοι λειτουργούν και εμπλέκονται στην απομάκρυνση των αποβλήτων από τα σωληνάρια της αιμολέμφης και του Malpighian, μια δομή που θεωρείται ανάλογη με τηννεφρώνσωληνωτό σύστημα [48]. Υπάρχουν δύο διακριτοί πληθυσμοί νεφροκυττάρων: τα νεφροκύτταρα της γιρλάντας γύρω από τον οισοφάγο (διπύρηνα) και τα περικαρδιακά νεφροκύτταρα (μονοπύρηνα) που βρίσκονται μαζί με την καρδιά, λειτουργικά, δομικά και μοριακά παρόμοια με τα ανθρώπινα ποδοκύτταρα [65].
Αρκετές μελέτες δείχνουν ότι η ενδοκυτταρική οδός παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη, διατήρηση και βλάβη του ποδοκυττάρου και μπορεί να οδηγήσει σε αλλοιώσεις στη μορφολογία των κυττάρων [66-68]. Η παρεμβολή Rph3A μειώνει την έκφραση του Rab3a και ο ορθολόγος Drosophila του μεταγραφικού παράγοντα 15 που μοιάζει με τον παράγοντα Krüppel (KLF15) είναι μεταγραφικός παράγοντας ψευδαργύρου-δαχτύλου που εκφράζεται σε μεγάλο βαθμό στα σπειράματα και στα διάμεση κύτταρα. Έχει προστατευτικό ρόλο σε πρωτεϊνουρικά μοντέλα, μειώνοντας τον τραυματισμό των σωληναρίων και των ποδοκυττάρων,νεφρώνίνωση και μεσαγγειακή βλάβη. Αυτά τα μειωμένα επίπεδα τραυματισμού προάγουν την αλλοίωση των ενδοκυτταρικών οδών που τελικά χάνουν τη μοίρα των κυττάρων [69]. Παρατηρήθηκε μορφολογική επίδραση στα νεφροκύτταρα σε διάφορα επίπεδα: (α) διάρρηξη της βασικής μεμβράνης και (β) κυτταροσκελετικές τροποποιήσεις που οδηγούν σε απουσία λαβυρινθικών καναλιών και απώλεια νεφροκυττάρων (Εικόνα 2).
Η παρεμβολή Rph3A επηρεάζει επίσης την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται άμεσα στη δομή και τη λειτουργία των νεφροκυττάρων. Οι πρωτεΐνες Sns και Kirra, η ανθρώπινη νεφρίνη και οι ορθολόγοι neph1, αντίστοιχα, που αλληλεπιδρούν μέσω των εξωκυτταρικών περιοχών τους για να σχηματίσουν το νεφροκύτταρο διάφραγμα [70], μειώνονται (σιωπούν). Η απουσία έκφρασης Sns οδηγεί σε δραματική μείωση του αριθμού των νεφροκυττάρων, σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες που έχουν τεκμηριώσει τη σημασία του κυτταροπλασματικού Sns στη ρύθμιση της οργάνωσης της ενδονεφροκυττάρου ακτίνης [71]. Επιπλέον, το σύστημα Cubilin-Amnionless, που είναι υπεύθυνο για την ενδοκυττάρωση πρωτεϊνών μικρού μεγέθους στα δαιδαλώδη κανάλια [72], επηρεάζεται επίσης από την παρεμβολή Rph3A. Η μείωση της πρόσληψης πρωτεΐνης από το νεφροκύτταρο προκύπτει από τη μείωση της έκφρασης Cubilin και της διακίνησης φυσαλίδων που επηρεάζεται από χαμηλά επίπεδα KLF15 [48] (Εικόνα 2). Και τα δύο συστήματα, οι πρωτεΐνες Sns και οι πρωτεΐνες Cubillin, μπορούν να τροποποιηθούν με μείωση της γονιδιακής έκφρασης ή εσφαλμένο εντοπισμό οποιουδήποτε από τα συστατικά τους. Η μελέτη μας υπογραμμίζει τον ρόλο της αμοιβαίας ρύθμισης μεταξύ των κυτταροσκελετικών συστατικών και των πρωτεϊνών του διαφράγματος των νεφροκυττάρων ως απαραίτητο για τη διήθηση που εξαρτάται από το μέγεθος και το φορτίο και παρέχει δεδομένα για την υποστήριξη των προηγούμενων αποτελεσμάτων στο μοντέλο ποντικιών knockout Rab3A, το οποίο προκάλεσε πρωτεϊνουρία καινεφρώνανεπάρκεια [64].
Ταυτόχρονα, η ομάδα μας ανέλυσε την επίδραση της υψηλής γλυκόζης και αγγειοτενσίνης II στο σύστημα Rab3A-Rph3A σε ανθρώπινα αθανατοποιημένα ποδοκύτταρα και σε σφαιρίδια κυττάρων ούρων από ασθενείς με υπέρταση και διαβήτη [73]. Τα αποτελέσματά μας πρότειναν ότι το σύστημα Rab3A Rph3A θα μπορούσε να εμπλέκεται στις αλλαγές που παρατηρούνται σε τραυματισμένα ποδοκύτταρα και ότι μπορεί να ενεργοποιηθεί ένας μηχανισμός για τη μείωση της βλάβης μέσω της ενίσχυσης της φυσαλιδικής μεταφοράς που κατευθύνεται από αυτό το σύστημα. Τέλος, προκαταρκτικά δεδομένα από την ομάδα μας διαπίστωσαν ότι το Rph3A εκφράζεται επίσης στα μυοκαρδιοκύτταρα Drosophila και η σίγηση του Rph3A είχε ισχυρό αντίκτυπο στην οργάνωση των ινών και στις λειτουργικές καρδιακές παραμέτρους [74]. Συνοπτικά, το σύστημα Rab3A-Rph3A παίζει ρόλονεφρόμηχανισμούς βλάβης. Το αν θα μπορούσε ή όχι να παίξει ρόλο στη συνοδό δυσλειτουργία οργάνων, γίνεται ένα ελκυστικό πεδίο έρευνας που απαιτεί προσοχή στο μέλλον.
4. Συμπεράσματα
Οι Rab-GTPases είναι πρωτεΐνες που μεσολαβούν στη διαμερισματική μεταφορά κυστιδίων που μεταφέρουν φορτία μέσα και έξω από τα κύτταρα και τα οργανίδια. Τα Rabs έχουν κυρίαρχο ρόλο στη ρύθμιση της διακίνησης κυστιδίων στα κύτταρα, τα οποία είναι αναπόσπαστα σε πολλές κυτταρικές διεργασίες, όπως ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων, η κυτταρική διατροφή, η έμφυτη ανοσοαπόκριση, η μίτωση και η απόπτωση. Έτσι, τα Rabs είναι πιθανοί μοριακοί στόχοι σε διάφορες ασθένειες όπως ο καρκίνος, οι καρδιαγγειακές παθήσεις, οι ανοσολογικές διαταραχές και οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Ωστόσο, ο αντίκτυπος της αλλοιωμένης έκφρασης των Rabs είναι λιγότερο κατανοητός σε συγκεκριμένα όργανα όπου η εμπορία φυσαλιδώδων έχει υψηλή σχέση με τη δομή και τη λειτουργία τους, όπως στονεφρό.Πρόσφατες μελέτες έχουν αποκαλύψει τη σημασία του συμπλέγματος Rab3A-Rph3A στη μορφολογία, την απώλεια κυττάρων και τη λειτουργία διήθησης στονεφρό. Επίσης, πρόσφατα στην καρδιά της Drosophila, καθιστώντας την έναν νέο μοριακό παράγοντα στην παθογένεια τουνεφρώνκαι καρδιακή δυσλειτουργία και είναι ένα τρέχον πεδίο ενδιαφέροντος με πιθανές θεραπευτικές εφαρμογές. Αυτή τη στιγμή, αρκετά ερωτήματα σχετικά με τον ακριβή μηχανισμό δράσης παραμένουν αναπάντητα και θα απαιτήσουν μελλοντική έρευνα.
cistanche προς πώληση
