Η σχέση μεταξύ της δομής και της λειτουργίας APOL1: Κλινικές επιπτώσεις

Αφηρημένη 

Κοινές παραλλαγές του γονιδίου APOL1 σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο μη διαβητικής νεφρικής νόσου σε άτομα αφρικανικής καταγωγής. Οι μηχανισμοί με τους οποίους οι παραλλαγές APOL1 μεσολαβούν στην παθογένεση της νεφρικής νόσου δεν είναι καλά κατανοητοί. Οι αλλαγές αμινοξέων που προκύπτουν από τις παραλλαγές APOL1 που σχετίζονται με τη νεφρική νόσο αλλάζουν την τρισδιάστατη δομή και τη δυναμική διαμόρφωσης του C-τερματικού α-ελικοειδούς τομέα της πρωτεΐνης, γεγονός που μπορεί να εξορθολογίσει τις λειτουργικές συνέπειες. Η κατανόηση της τρισδιάστατης δομής της πρωτεΐνης, με και χωρίς τις παραλλαγές κινδύνου, μπορεί να παρέχει πληροφορίες για την παθογένεση των νεφρικών παθήσεων που προκαλούνται από τις παραλλαγές APOL1.

Εισαγωγή

Μελέτες με βάση τον πληθυσμό έχουν αποδείξει μια ισχυρή συσχέτιση δύο παραλλαγών του γονιδίου APOL1 με τον υπερβολικό κίνδυνο μη διαβητικής ΧΝΝ σε άτομα αφρικανικής καταγωγής (1-5). Η μία παραλλαγή περιλαμβάνει την υποκατάσταση δύο αμινοξέων (S342G και I384M, που ονομάζεται G1) και η άλλη περιλαμβάνει τη διαγραφή δύο διαδοχικών αμινοξέων (N388 και Y389, που ονομάζεται G2) σε σύγκριση με το προγονικό αλληλόμορφο μη επικίνδυνο που ονομάζεται G0 . Οι παραλλαγές APOL1 G1 και G2 είναι κοινές σε άτομα με αφρικανική καταγωγή, με τουλάχιστον το 50 τοις εκατό των ατόμων να φέρουν ένα αντίγραφο του αλληλόμορφου κινδύνου και το 15 τοις εκατό με δύο αντίγραφα του αλληλόμορφου κινδύνου (1,3). Παρά την ισχυρή συσχέτιση των παραλλαγών APOL1 με τη νεφρική νόσο, οι μοριακοί μηχανισμοί με τους οποίους αυτές οι παραλλαγές APOL1 συμβάλλουν στην παθογένεση και την εξέλιξη της ΧΝΝ παραμένουν ασαφείς. Σε αυτήν την ανασκόπηση, συζητάμε τις μελέτες που χαρακτήρισαν τις δομικές ιδιότητες του APOL1 και την επίδραση των παραλλαγών APOL{1-G1 και -G2 στη δομή.

Σύμφωνα με σχετικές μελέτες,κιστανάκιείναι ένα παραδοσιακό κινέζικο βότανο που χρησιμοποιείται εδώ και αιώνες για τη θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Έχει αποδειχθεί επιστημονικά ότι διαθέτει αντιφλεγμονώδεις, αντιγηραντικές και αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Μελέτες έχουν δείξει ότι το κιστανάκι είναι ευεργετικό για ασθενείς που πάσχουν απόΝεφρική Νόσος. Τα ενεργά συστατικά του cistanche είναι γνωστό ότι μειώνουν τη φλεγμονή,βελτίωση της λειτουργίας των νεφρώνκαι να αποκαταστήσει τα εξασθενημένα νεφρικά κύτταρα. Έτσι, η ενσωμάτωση του cistanche σε έναΝεφρική ΝόσοςΤο σχέδιο θεραπείας μπορεί να προσφέρει μεγάλα οφέλη στους ασθενείς στη διαχείριση της κατάστασής τους.Cistancheβοηθά στη μείωση της πρωτεϊνουρίας, μειώνει τα επίπεδα BUN και κρεατινίνης και μειώνει τον κίνδυνο περαιτέρω νεφρικής βλάβης. Επιπλέον,κιστανάκιβοηθά επίσης στη μείωση των επιπέδων χοληστερόλης και τριγλυκεριδίων που μπορεί να είναι επικίνδυνα για τους ασθενείς που πάσχουν απόΝεφρική Νόσος.Οι αντιοξειδωτικές και αντιγηραντικές ιδιότητες του Cistanche βοηθούνπροστατεύουν τα νεφράαπό την οξείδωση και τις βλάβες που προκαλούνται από τις ελεύθερες ρίζες. Αυτό βελτιώνει την υγεία των νεφρών και μειώνει τους κινδύνους εμφάνισης επιπλοκών. Το Cistanche βοηθά επίσης στην ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος, το οποίο είναι απαραίτητο για την καταπολέμηση των λοιμώξεων των νεφρών και την προαγωγή της υγείας των νεφρών. Συνδυάζοντας την παραδοσιακή κινεζική βοτανοθεραπεία και τη σύγχρονη δυτική ιατρική, όσοι πάσχουν από νεφρική νόσο μπορούν να έχουν μια πιο ολοκληρωμένη προσέγγιση για τη θεραπεία της πάθησης και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής τους. Το Cistanche πρέπει να χρησιμοποιείται ως μέρος ενός σχεδίου θεραπείας, αλλά δεν πρέπει να χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση στις συμβατικές ιατρικές θεραπείες.

Κάντε κλικ στο Συμπλήρωμα Cistanche Deserticola

Ζήτα περισσότερα:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Βιολογία ΑΠΟΛ1

Το APOL1 είναι μέλος της εξαμελούς ομάδας γονιδίων APOL που βρίσκεται στο ανθρώπινο χρωμόσωμα 22 (6–8). Η APOL1 έχει μοναδικά χαρακτηριστικά σε σύγκριση με άλλες πρωτεΐνες της οικογένειας APOL. Το APOL1 εντοπίστηκε αρχικά στο ανθρώπινο πάγκρεας αλλά εκφράζεται ευρέως, με την πιο άφθονη έκφραση στον πλακούντα, τους πνεύμονες, τον προστάτη και τον σπλήνα (9). Σε αντίθεση με τα άλλα μέλη της οικογένειας APOL, το γονίδιο APOL1 περιορίζεται στους ανθρώπους και σε λίγα μη ανθρώπινα πρωτεύοντα (7,8). Επίσης, αν και η APOL1 συντίθεται κυρίως στο ήπαρ, εκκρίνεται και κυκλοφορεί στο αίμα σε σύμπλοκο με σωματίδια HDL (9,10). Το κυκλοφορούν APOL1-G0 είναι γνωστό ότι λειτουργεί ως έμφυτος ανοσοποιητικός παράγοντας παρέχοντας προστασία από το Trypanosoma brucei brucei, ένα παράσιτο που προκαλεί ενδημική αφρικανική ασθένεια του ύπνου (11,12). Ωστόσο, επιπλέον είδη τρυπανοσωμάτων εξελίχθηκαν με μια κολοβωμένη παραλλαγή επιφανειακής γλυκοπρωτεΐνης που ονομάζεται πρωτεΐνη που σχετίζεται με την αντίσταση ορού (SRA), η οποία εξουδετερώνει το τρυπανολυτικό αποτέλεσμα του APOL1-G0 (12,13). Στον υγιή ανθρώπινο νεφρό, η APOL1 συντίθεται και εκφράζεται σε ποδοκύτταρα και σπειραματικά και εξωσπειραματικά αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα (14-17). Η έκφραση APOL1 σε καλλιεργημένες ανθρώπινες κυτταρικές σειρές ποδοκυττάρων και ενδοθηλιακών κυττάρων είναι χαμηλή, αλλά η έκφραση ρυθμίζεται προς τα πάνω από ερεθίσματα του ανοσοποιητικού, όπως οι κυτοκίνες (15,18). Η ενδοκυτταρική λειτουργία του APOL1 παραμένει να γίνει πλήρως κατανοητή, αλλά έχουν προταθεί πολλαπλές λειτουργίες - συμπεριλαμβανομένου του ρόλου στη ρύθμιση της αυτοφαγίας, της διακίνησης ενδοκυτταρικών κυστιδίων, της δραστηριότητας των καναλιών ιόντων και της παροχής προστατευτικής δράσης από τη μόλυνση από τον ιό HIV (14,19- 23).

Παραλλαγές APOL1 και κίνδυνος νεφρικής νόσου

Ο κίνδυνος νεφρικής νόσου που σχετίζεται με παραλλαγές APOL1 ποικίλλει ανάλογα με τον φαινότυπο ΧΝΝ και ταιριάζει καλύτερα σε ένα υπολειπόμενο μοντέλο (1–3). Ένα μόνο αλληλόμορφο του APOL1 G1 ή G2 παρουσιάζει τρυπανολυτική δράση έναντι πρόσθετων υποειδών τρυπανοσωμάτων, όπως το T. brucei rhodesiense, παρέχοντας ένα πλεονέκτημα επιβίωσης (1). Σε επίπεδο πρωτεΐνης, οι παραλλαγές APOL1-G1 και -G2 απέτυχαν να δεσμεύσουν την τρυπανοσωματική πρωτεΐνη SRA, εξηγώντας εν μέρει την εκτεταμένη τρυπανολυτική δραστηριότητα και γιατί οι παραλλαγές επιλέγονται θετικά σε περιοχές όπου η τρυπανοσωμίαση είναι ενδημική (1,24). Ωστόσο, όταν υπάρχουν δύο αντίγραφα αυτών των παραλλαγών (ομόζυγα αλληλόμορφα), υπάρχει μεγαλύτερη προδιάθεση για κίνδυνο νεφρικής νόσου εκτός από την εκτεταμένη τρυπανολυτική δράση. Αυτό το σενάριο θυμίζει την αιμοσφαιρίνη S (HbS) και τη δρεπανοκυτταρική αναιμία, όπου ένα μόνο αλληλόμορφο της HbS οδηγεί σε ένα χαρακτηριστικό δρεπανοκυτταρικής αναιμίας που είναι μερικώς προστατευτικό έναντι της ελονοσίας, ενώ δύο αλληλόμορφα της HbS έχουν ως αποτέλεσμα κλινικά εμφανή δρεπανοκυτταρική αναιμία (25,26 ). Τα κυκλοφορούντα επίπεδα της APOL1 δεν συσχετίστηκαν με τον κίνδυνο ΚΥΠ (27,28). Ως εκ τούτου, υποτίθεται ότι η απορρυθμισμένη κυτταρική ομοιόσταση προκαλείται από την παραλλαγή APOL1, η οποία συντίθεται και εκφράζεται στο ίδιο το ποδοκύτταρο. Η επίδραση κινδύνου εξαρτάται από τον φαινότυπο της νεφρικής νόσου με τον υψηλότερο κίνδυνο ανάπτυξης νεφροπάθειας που σχετίζεται με τον HIV (αναλογία πιθανοτήτων: 29, 95 τοις εκατό CI: 13 έως 68), ακολουθούμενο από το FSGS (αναλογία πιθανοτήτων: 17, 95 τοις εκατό CI: 11 έως 26 ) και νεφρική νόσο που σχετίζεται με την υπέρταση (αναλογία πιθανοτήτων: 7, 95 τοις εκατό CI: 5,6 έως 9,5) (1–3). Άλλοι φαινότυποι ΧΝΝ, συμπεριλαμβανομένης της καταρρέουσας σπειραματοπάθειας που σχετίζεται με τον ΣΕΛ και της σχετιζόμενης με τη δρεπανοκυτταρική νόσο, έχουν επίσης συσχετιστεί με την παρουσία γονότυπου APOL1 υψηλού κινδύνου (29,30). Με περίπου 15 τοις εκατό των Αμερικανών αφρικανικής καταγωγής να φέρουν δύο αντίγραφα παραλλαγών APOL1 υψηλού κινδύνου, περίπου 5 εκατομμύρια άτομα κινδυνεύουν να αναπτύξουν ΧΝΝ. Ωστόσο, η κλινικά εμφανής ΧΝΝ αναπτύσσεται σε μικρότερη αναλογία, γεγονός που υποδηλώνει ότι - εκτός από το υπόβαθρο των παραλλαγών υψηλού κινδύνου της ομόζυγης APOL1 - απαιτείται ένα "δεύτερο χτύπημα" για την εκδήλωση ΧΝΝ.

Μηχανισμοί APOL1-Διαμεσολαβούμενης Νεφρικής Νόσου

Την τελευταία δεκαετία, πολλαπλές μελέτες έχουν βελτιώσει την κατανόησή μας για τη νεφρική νόσο που προκαλείται από την παραλλαγή APOL1. Αυτές οι μελέτες έχουν καθιερώσει έναν μεταβλητό υποκυτταρικό εντοπισμό των πρωτεϊνών APOL1 και κατέδειξαν ενεργοποίηση χωρικά διαφορετικών καταρρακτών σηματοδότησης κυττάρων που διαταράσσουν την κυτταρική ομοιόσταση. Η κυτταροτοξικότητα—η οποία προκύπτει από ενισχυμένη δραστηριότητα διαύλου κατιόντων, μειωμένη ενδοκυτταρική φυσαλιδώδη διακίνηση, επαγωγή μονοπατιών πρωτεϊνικών κινασών που ενεργοποιούνται από το στρες, στρες στο ενδοπλασματικό δίκτυο και μειωμένους ρυθμούς μιτοχονδριακής αναπνοής— έχει προταθεί ως μηχανισμός για το APOL1-G1– και -G2-επαγόμενη παθογένεια ΧΝΝ (14,20,21,31-36). Ένας ενοποιημένος μηχανισμός που εξηγεί τη δυσρυθμισμένη επίδραση των APOL1-G1 και -G2, η οποία οδηγεί στην παθογένεση και την εξέλιξη της ΧΝΝ, εξακολουθεί να λείπει.

Συσχέτιση δομής-συνάρτησης παραλλαγών APOL1: Γιατί είναι σημαντικό;

Η κατανόηση της τρισδιάστατης δομής των πρωτεϊνών και των επιδράσεων των γενετικών παραλλαγών στη δομή τους, μπορεί να προσφέρει πολύτιμες ενδείξεις για την αποκάλυψη της παθογένεσης της νόσου και τον εντοπισμό πιθανών θεραπευτικών στρατηγικών. Ακόμη και μια μεμονωμένη αλλαγή αμινοξέος που προκαλείται από παραλλαγές γονιδίων μπορεί να αλλάξει τη δομή μιας πρωτεΐνης, με αποτέλεσμα καταστροφικές λειτουργικές συνέπειες. Αυτό φαίνεται καλά στις δομικές μελέτες που στοχεύουν στην κατανόηση της βιολογίας της αιμοσφαιρίνης και της λειτουργικής επίδρασης της διακύμανσης της HbS στη δομή της αιμοσφαιρίνης. Η δομή της αιμοσφαιρίνης αποκάλυψε τις αλλοστερικές ιδιότητες της πρωτεΐνης όσον αφορά τη δέσμευση οξυγόνου, με αποτέλεσμα το σχηματισμό οξυαιμοσφαιρίνης (37,38). Δομικές μελέτες για την HbS αποκάλυψαν ότι μια μόνο παραλλαγή αμινοξέων από γλουταμινικό σε βαλίνη στην β-αλυσίδα της αιμοσφαιρίνης έχει ως αποτέλεσμα τον πολυμερισμό του deoxyHbS, το οποίο, με τη σειρά του, είναι η αιτία για το δρεπάνωμα των ερυθρών αιμοσφαιρίων (39). Αυτές οι μελέτες που βασίζονται στη δομή έχουν καθοδηγήσει με επιτυχία την ανάπτυξη θεραπευτικών στρατηγικών που στοχεύουν στην αναστροφή του ανώμαλου πολυμερισμού της αιμοσφαιρίνης για τη θεραπεία της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας (40-42). Ως άλλο παράδειγμα, ένας ολοκληρωμένος χαρακτηρισμός της δομής της ακουαπορίνης προώθησε την κατανόηση της λειτουργίας και της ανάπτυξης μορίων που μπορούν να ρυθμίσουν τη λειτουργία της στα νεφρικά σωληνάρια (43).

Η δομή του APOL1 δεν έχει επιλυθεί πειραματικά μέχρι στιγμής. Η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR), η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ και η κρυοηλεκτρονική μικροσκοπία (cryo-EM) είναι οι κύριες, καθιερωμένες μέθοδοι για τον πειραματικό προσδιορισμό της τρισδιάστατης δομής των πρωτεϊνών. Τα πλεονεκτήματα καθεμιάς από αυτές τις μεθόδους ποικίλλουν ανάλογα με τις εγγενείς ιδιότητες της πρωτεΐνης που μελετάται. Για παράδειγμα, αν και η δομή και η δυναμική των πρωτεϊνών μπορούν να μελετηθούν σε διάλυμα χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία NMR, δεν είναι μια μέθοδος κατάλληλη για τη μελέτη πρωτεϊνικών δομών μεγάλου μεγέθους. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ και η κρυο-ΕΜ, από την άλλη πλευρά, είναι κατάλληλα για τη μελέτη μεγάλων βιομοριακών συμπλεγμάτων, αλλά δεν παρέχουν πληροφορίες σχετικά με ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις δέσμευσης ή δυναμική πρωτεϊνών. Η τρέχουσα κατανόησή μας για τη δομή του APOL1-G0 και την επίδραση των παραλλαγών G1 και G2 στη δομή και τη δυναμική των πρωτεϊνών έχει ληφθεί από υπολογιστική μοντελοποίηση, προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής (MD) και βιοφυσικές μελέτες για την ανασυνδυασμένη APOL1. Η υπολογιστική μοντελοποίηση χρησιμοποιεί τρεις κύριες μεθόδους για την πρόβλεψη της δομής μιας πρωτεΐνης. Η πρώτη και πιο αποτελεσματική είναι η συγκριτική ή ομολογική μοντελοποίηση, όπου η τρισδιάστατη δομή μιας εξελικτικά σχετικής πρωτεΐνης χρησιμοποιείται ως πρότυπο για τη δημιουργία ενός δομικού μοντέλου για την πρωτεΐνη ενδιαφέροντος (44,45). Η δεύτερη μέθοδος μοντελοποίησης βασίζεται στην παρατήρηση ότι οι πρωτεΐνες από διαφορετικά εξελικτικά υπόβαθρα μπορούν να έχουν παρόμοιες δομές. Ως εκ τούτου, απουσία μιας στενά σχετιζόμενης πρωτεΐνης προτύπου, η πρόβλεψη δομής μπορεί να επιτευχθεί με μοντελοποίηση ("νηματοληψία") της αλληλουχίας πρωτεΐνης στόχου σε πολλές πιθανές γνωστές δομές πρωτεΐνης - οι δομές που είναι πιο συμβατές με τις αλληλουχίες πρωτεϊνών με σπείρωμα εξετάζονται περαιτέρω. 46). Η τρίτη, και λιγότερο ακριβής, μέθοδος είναι η εξαρχής μοντελοποίηση, όπου η δομή της πρωτεΐνης προβλέπεται βάσει φυσικών ιδιοτήτων (εκτιμήσεις ενέργειας που προέρχονται από αλληλουχία πρωτεΐνης που χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη δευτερογενών δομών, στροφών κ.λπ.) χωρίς τη χρήση προτύπου και, ως εκ τούτου, αυτό Η τελευταία μέθοδος είναι υπολογιστικά εξαντλητική (47,48). Το δομικό μοντέλο που προβλέπεται από αυτές τις μεθόδους μπορεί να μην αντικατοπτρίζει με ακρίβεια τη φυσιολογική διαμόρφωση της πρωτεΐνης, η οποία μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη συγκεκριμένη κυτταρική θέση και λειτουργία. Για να προωθηθεί η κατανόηση μιας δομής πρωτεΐνης, μπορούν να εφαρμοστούν προσομοιώσεις MD για περαιτέρω βελτίωση των μοντέλων δομής πρωτεΐνης που λαμβάνονται από αυτές τις μεθόδους. Η προσομοίωση MD είναι μια υπολογιστική μέθοδος για τη μελέτη της χρονοεξαρτώμενης διαμορφωτικής συμπεριφοράς των βιομορίων χρησιμοποιώντας τη φυσική των κινήσεων των ατόμων σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (14,49-51). Η πρωτεΐνη APOL1 χωρίζεται σε τέσσερις τομείς και η ονοματολογία καθιερώθηκε στο πλαίσιο της γνωστής λειτουργίας της ως ο τρυπανοσωμικός παράγοντας θανάτωσης (11-13,52,53). Οι τομείς περιλαμβάνουν μια πεπτιδική περιοχή σήματος (M1-R26), μια περιοχή σχηματισμού πόρων (M60-W235), μια περιοχή διευθυνσιοδότησης μεμβράνης (A238-P304) και ένα τερματικό C τομέας αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης τρυπανοσωμικού SRA (A339-L398). Οι παραλλαγές APOL1 G1 και G2 βρίσκονται στον τομέα αλληλεπίδρασης με το C-τερματικό SRA και οι περισσότερες μελέτες έχουν επικεντρωθεί στη δημιουργία της δομής αυτής της περιοχής (Εικόνα 1). Επειδή η δομή οποιασδήποτε πρωτεΐνης παρόμοιας με την APOL1 δεν έχει επιλυθεί πειραματικά μέχρι στιγμής, τα δομικά μοντέλα που προτείνονται έχουν χρησιμοποιήσει μεθόδους μοντελοποίησης νήματος και εξαρχής σε συνδυασμό με προσομοιώσεις MD (12,14,54).

Ένα αρχικό μοντέλο του C-τελικού άκρου APOL1 δημοσιεύθηκε πολύ πριν ανακαλυφθεί η συσχέτισή του με τη νεφρική νόσο. Η C-τερματική περιοχή αλληλεπίδρασης με SRA του APOL1-G0 (P340-L398) αποδείχθηκε ότι σχηματίζει μια αμφιπαθητική α-έλικα που αλληλεπιδρά με την πρωτεΐνη SRA στο ενδοσωμικό διαμέρισμα του τρυπανοσώματα (12). Το δομικό μοντέλο για αυτήν την αλληλεπίδραση παρείχε πληροφορίες σχετικά με την εξουδετέρωση της δραστηριότητας APOL1 από υποείδη του Trypanosoma που προκαλούν ανθρώπινη ασθένεια. Το δομικό μοντέλο πρότεινε μεταλλάξεις που στη συνέχεια κατασκευάστηκαν για να επικυρώσουν την πιθανή διεπαφή δέσμευσης στην πρωτεΐνη SRA. Ομοίως, οι φυσικώς εμφανιζόμενες παραλλαγές APOL1-G1 και -G2 που σχετίζονται με νεφρική νόσο έχουν ως αποτέλεσμα έναν ασταθή σχηματισμό συμπλόκου και, ως εκ τούτου, την εκτεταμένη τρυπανολυτική δραστηριότητα της παραλλαγής APOL1 (1,12,24). Sharma et al. (54) προώθησε τις δομικές μελέτες σε ένα εκτεταμένο τμήμα (P{{2{{0}}}L398) του C-τελικού άκρου των APOL1-G0, -G1 και -G2 χρησιμοποιώντας υπολογιστική μοντελοποίηση. Οι μελέτες τους έδειξαν ότι το C-άκρο APOL1 σχημάτιζε μια α-ελικοειδές δομή φουρκέτας. Σε αυτό το μοντέλο, η αντικατάσταση και η διαγραφή αμινοξέων, που αντιστοιχούν στις παραλλαγές G1 και G2, οδήγησαν στην απώλεια διαελικοειδών δεσμών υδρογόνου, οι οποίοι στη συνέχεια εκδηλώθηκαν ως υψηλότερη διαμορφωτική κινητικότητα της α-ελικοειδούς φουρκέτας (Εικόνα 2). Σύμφωνα με αυτές τις παρατηρήσεις, τα δισδιάστατα φάσματα NMR του G1 διέφεραν σημαντικά από αυτά του G0. Οι μελέτες μας μοντελοποίησαν ένα μεγαλύτερο τμήμα του C-άκρου APOL1 (R305-L398) χρησιμοποιώντας αλγόριθμους νηματοποίησης που ακολουθούνται από προσομοιώσεις MD όλων των ατόμων (14). Παρόμοια με τα άλλα μοντέλα, το C-άκρο του APOL1 σχημάτισε μια α-έλικα δέσμη με αλλαγές αμινοξέων που προκαλούνται από παραλλαγές G1 και G2, με αποτέλεσμα μειωμένη διαμορφωτική ευκαμψία της παραλλαγής πρωτεΐνης. Παρόλο που το αρχικό μοντέλο αναφοράς και τα C-άκρα της παραλλαγής APOL1 που προτείνονται από τις δύο τελευταίες μελέτες είναι παρόμοια, οι προσομοιώσεις MD έδειξαν διαφορετική διαμορφωτική συμπεριφορά εξαρτώμενη από το χρόνο. Υπάρχουν πολλές εξηγήσεις για αυτές τις φαινομενικές διαφορές, συμπεριλαμβανομένου του μακρύτερου θραύσματος πρωτεΐνης (υπολείμματα 305-398) - το οποίο πρόσθεσε μια έλικα - και μια πιο τρέχουσα δύναμη Fifield (υπολογιστική μέθοδος για την εκτίμηση της ενέργειας μεταξύ των ατόμων) που χρησιμοποιείται στις μελέτες μας (14). Πρόσφατα, οι Jha et al. (55) μοντελοποίησαν τη δομή πλήρους μήκους των πρωτεϊνών APOL1 χρησιμοποιώντας μεθόδους ab initio που ακολουθούνται από προσομοιώσεις MD. Εκτός από την επιβεβαίωση της C-τερματικής ελικοειδούς διαμόρφωσης που υιοθετήθηκε από τα APOL1, το μοντέλο έδειξε τον ρόλο των υπολειμμάτων παραλλαγής (S342 και I384 στο G1 και το Y389 στο G2) στην καθιέρωση της λειτουργίας καναλιού του APOL1. Συνολικά, οι αλλαγές διαμόρφωσης πρωτεΐνης που προκαλούνται από τις παραλλαγές G1 και G2 θα μπορούσαν να διαταράξουν την αλληλεπίδραση πρωτεΐνης-πρωτεΐνης που είναι απαραίτητη για την κυτταρική ομοιοστατική λειτουργία του APOL1 που προδιαθέτει στην παθογένεση της ΧΝΝ.

Η APOL1 είναι μια πρωτεΐνη που σχετίζεται με τη μεμβράνη με αρκετές υποτιθέμενες διαμεμβρανικές περιοχές (21,56-58) που εντοπίζεται σε πολλαπλά περιβάλλοντα κυτταρικής μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένων των ενδολυσοσωμάτων, του Golgi-ενδοπλασματικού δικτύου, των μιτοχονδρίων και των πλασματικών μεμβρανών (14,2{0), 23,31,32,34–36,55,58–61). Σε αυτό το περιβάλλον μεμβράνης, οι πρωτεΐνες APOL1 πλήρους μήκους, ειδικά οι παραλλαγές G1 και G2, σχημάτισαν μεγάλα mol wt ολιγομερή, όπως προσδιορίστηκε από φυσική, μη αναγωγική PAGE. Τέτοια ολιγομερή μπορεί να μεσολαβούν στους κυτταρικούς καταρράκτες, οδηγώντας σε κυτταροτοξικότητα (36). Πρόσφατες μελέτες που χαρακτηρίζουν τη λειτουργία καναλιού του APOL1 έχουν προτείνει ότι η C-τερματική α-έλικα του APOL1 (D337- E355) μεσολαβεί στην πύλη του pH και στην εισαγωγή της μεμβράνης (57,58). Αυτή η ομάδα έχει προτείνει ένα μοντέλο όπου η εισαγωγή της APOL1 στη μεμβράνη εκθέτει το C-άκρο της πρωτεΐνης στον αυλό του οργανιδίου όταν το APOL1 εντοπίζεται στα ενδο-/λυσοσώματα (στην εκκριτική οδό) και στην εξωκυτταρική πλευρά όταν η πρωτεΐνη εντοπίζεται σε την πλασματική μεμβράνη. Αν και εύλογη, μια τέτοια τοπολογία μεμβράνης δεν θα επιτρέψει αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης του C-άκρου APOL1 με πρωτεΐνες τελεστές και πρωτεϊνικούς τομείς που εντοπίζονται στο κυτταρόπλασμα (14). Τα τρέχοντα στοιχεία υποδεικνύουν ότι το εκφραζόμενο σε νεφρό APOL1-G1 και -G2 είναι οι βασικοί μεσολαβητές της παθογένεσης της νεφρικής νόσου (27,28). Επιπλέον, το APOL1 εντοπίζεται σε υποκυτταρικά διαμερίσματα εκτός από τα ενδολυσοσώματα και την πλασματική μεμβράνη (34,36,6{{90}},62). Ο προσανατολισμός των πρωτεϊνών στις μεμβράνες είναι δυναμικός και μπορεί να ποικίλλει σε διαφορετικά οργανίδια λόγω αλλαγών στη λιπιδική σύνθεση των μεμβρανών των οργανιδίων (63,64). Ως εκ τούτου, είναι δελεαστικό να υποθέσουμε ότι το APOL1 εισάγεται στις μεμβράνες και το APOL1 C-άκρο εκτίθεται στο κυτταρόπλασμα, όπου μπορεί να συμμετέχει σε αλληλεπιδράσεις τυλιγμένου πηνίου με πρωτεΐνες διευκολυντή. Περαιτέρω μελέτες που επικεντρώνονται στον χαρακτηρισμό της δομής APOL1 θα είναι κρίσιμες για την κατανόηση της τοπολογίας των περιοχών APOL1 μετά την εισαγωγή στη μεμβράνη. Για να ανακαλύψουμε τους αλληλεπιδρώντες πρωτεϊνικούς εταίρους του APOL1, αναζητήσαμε πρωτεΐνες με δομική ομοιότητα με την πρωτεϊνική τρυπανοσωμική SRA, η οποία είναι ο γνωστός πρωτεϊνικός αλληλεπιδραστής του C-άκρου APOL1. Αυτό οδήγησε στην αναγνώριση της οικογένειας πρωτεϊνών SNARE ως πιθανών συνεργατών αλληλεπίδρασης του APOL1. Οι πρωτεΐνες της οικογένειας SNARE είναι ενσωματωμένες πρωτεΐνες μεμβράνης που αποτελούν τον μοριακό μηχανισμό που μεσολαβεί στη σύντηξη της μεμβράνης μεταξύ των κυτταρικών διαμερισμάτων και εντοπίζονται κυρίως στο ενδολυσοσωμικό διαμέρισμα. Η σύντηξη μεμβράνης με τη μεσολάβηση SNARE και η ενδοκυτταρική διακίνηση συμβάλλουν σε βιολογικές λειτουργίες, όπως η αυτοφαγία, η απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών και η ιογενής ενδοκυττάρωση (65,66). Οι μελέτες μας και άλλες μελέτες έδειξαν ότι το APOL{1-G{0 αλληλεπιδρά με την πρωτεΐνη SNARE, πρωτεΐνη μεμβράνης 8 που σχετίζεται με κυστίδια (VAMP8), ενώ η παρουσία των παραλλαγών G1 και G2 μείωσε αυτή την αλληλεπίδραση (14,2{ {110}}). Η VAMP8 είναι γνωστό ότι είναι μια πρωτεΐνη SNARE εντοπισμένη κυρίως σε ενδοσώματα-λυσόσωμα που εμπλέκεται σε κυτταρικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της ρύθμισης της διακίνησης κυστιδίων μεσολαβώντας στην ωρίμανση των ενδοσωμάτων και των αυτοφαγοσωμάτων. Τα συμβάντα σύντηξης μεμβράνης του VAMP8 και άλλων πρωτεϊνών SNARE διαμεσολαβούνται μέσω της αλληλεπίδρασης περιελιγμένου πηνίου με συγγενείς πρωτεϊνικούς εταίρους μέσω του τομέα SNARE. Αυτός ο τομέας έχει μια α-ελικοειδές δομή, παρόμοια με τον τομέα στο C-άκρο του APOL1. Συνολικά, αυτές οι μελέτες υποδεικνύουν ότι οι σχετιζόμενες με τη νεφρική νόσο, μεσολαβούμενες από παραλλαγές, πρωτεϊνικές διαμορφωτικές αλλαγές θα μπορούσαν να παρεμποδίσουν την ικανότητα της παραλλαγής APOL1 να ενεργοποιεί δίκτυα πρωτεΐνης απόκρισης στο στρες των ποδοκυττάρων, οδηγώντας σε ανάπτυξη και εξέλιξη ΧΝΝ. Το αν η παθογένεση της νεφρικής νόσου που προκαλείται από APOL{1-G1 και -G2 είναι δευτερογενής ως προς την απώλεια της λειτουργίας παρουσία δεύτερου χτυπήματος, το στρες στα ποδοκύτταρα ή την αύξηση της λειτουργίας εξακολουθεί να συζητείται. Το APOL1-Το G0 φαίνεται να είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των νεφρών και την ομοιόσταση, και μια φυσιολογική λειτουργία —εκτός από την τρυπανολυτική του δράση— δεν έχει εμφανιστεί (67,68). Το APOL1-Το G0 σε μοντέλα κυτταροκαλλιέργειας έχει αποδειχθεί ότι παρέχει έμφυτη ανοσία έναντι ιογενών λοιμώξεων όπως ο HIV (22), μια λειτουργία που χάνεται από τις παραλλαγές που σχετίζονται με τη νεφρική νόσο σε ένα μοντέλο ποντικού σχετιζόμενης με τον HIV νεφροπάθεια (69 ). Ως εκ τούτου, είναι πιθανό οι προστατευτικές κυτταρικές διεργασίες που σχετίζονται με το APOL1-G0 να "ενεργοποιούνται" ως απόκριση σε ένα εξωτερικό δεύτερο στρες, γεγονός που εξηγεί γιατί δεν είναι όλα τα άτομα με δύο αντίγραφα του APOL1-G1 και /ή οι παραλλαγές -G2 αναπτύσσουν νεφρική νόσο. Ωστόσο, το APOL1-G1 και το -G2 φαίνεται να αλλάζει τον κυτταρικό εντοπισμό και το πρότυπο ολιγομερισμού (36) με συσχετισμένη κυτταροτοξικότητα, η οποία δεν διασώθηκε από το APOL1-G0 (70) σε in vitro μελέτες, υποδηλώνοντας κυρίαρχο κέρδος λειτουργίας θα μπορούσε επίσης να μεσολαβήσειΧΝΝπαθογένεση.

Πρόσφατα στοιχεία έδειξαν την κρίσιμη σημασία του φυσικά απαντώμενου υποβάθρου απλότυπου όλων των γονοτύπων APOL1 κατά τη διεξαγωγή αυτών των μελετών και επίσης πρότειναν ότι οι γενετικοί πολυμορφισμοί που βρίσκονται μακριά από τις θέσεις G1 και G2 επηρεάζουν τη λειτουργία της πρωτεΐνης (71). Οποιοδήποτε από αυτά μπορεί να επηρεάσει τον μηχανισμό της αναδίπλωσης του APOL1, αν όχι το ίδιο το δίπλωμα. Αυτό υπογραμμίζει τη σημασία της κατανόησης της πλήρους δομής του APOL1 εκτός από τη δομή του μεμονωμένου τομέα.

Μελλοντικές κατευθύνσεις

Θα χρειαστούν περαιτέρω μελέτες για τον χαρακτηρισμό της κυτταρικής λειτουργίας του APOL{{{0}}G0 και των διαταραγμένων ομοιοστατικών οδών που προκαλούνται από τις παραλλαγές G1 και G2, οι οποίες καταλήγουν σε νεφρική νόσο. Ένας από τους κύριους στόχους θα είναι να μεταφραστούν αυτές οι πληροφορίες στην ανάπτυξη θεραπευτικών στρατηγικών που θα τροποποιήσουν την πορεία της ΧΝΝ που σχετίζεται με την APOL1-. Η κατανόηση της τρισδιάστατης πρωτεϊνικής δομής του APOL1 θα παρέχει βασικές γνώσεις που θα μας βοηθήσουν να λύσουμε αυτό το παζλ. Ωστόσο, οι κυτταρικές ιδιότητες του APOL1 θέτουν αρκετές προκλήσεις στη διεξαγωγή αυτών των δομικών μελετών. Ο ολιγομερισμός της APOL1 σε μορφές υψηλού μοριακού βάρους είναι ένα σημαντικό εμπόδιο για τη χρήση δομικών μελετών που βασίζονται σε NMR για την επίλυση της δομής πρωτεΐνης πλήρους μήκους, επειδή το μεγάλο μέγεθός της αυξάνει τη φασματική επικάλυψη και τις μετρήσεις πλάτους γραμμής που προκύπτουν από μεγάλο αριθμό σημάτων και αργή αναδίπλωση πρωτεΐνης, αντίστοιχα. Ωστόσο, η φασματοσκοπία NMR παραμένει ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη των δομικών ιδιοτήτων μεμονωμένων πρωτεϊνικών περιοχών και την ανίχνευση της χρονοεξαρτώμενης συμπεριφοράς (συμπεριφορά εσωτερικής δυναμικής πρωτεΐνης) της αναφοράς και της παραλλαγής APOL1. Οι ιδιότητες αλληλεπίδρασης με τη μεμβράνη, οι μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις και η κυτταροτοξικότητα θέτουν περιορισμούς για την έκφραση και τον καθαρισμό της φυσικώς αναδιπλωμένης πρωτεΐνης APOL1, η οποία είναι απαραίτητη για δομικές μελέτες, συμπεριλαμβανομένης της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ και της κρυο-ΕΜ. Παρόλο που υπάρχουν αυτές οι προκλήσεις, οι προσπάθειες για τον καθορισμό της δομής των πρωτεϊνών APOL1 χρησιμοποιώντας πολλαπλές μεθοδολογίες θα προωθήσουν την κατανόησή μας για τη νεφρική νόσο που προκαλείται από την παραλλαγή APOL1 και θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη στόχων που μπορούν να ληφθούν για φάρμακα.

Αποκαλύψεις

Όλοι οι συγγραφείς δεν έχουν τίποτα να αποκαλύψουν.

Χρηματοδότηση

Κανένας.

Συνεισφορές Συγγραφέων

Ο Μ. Μπακ παρείχε επίβλεψη. Οι M. Buck και SM Madhavan εξέτασαν και επεξεργάστηκαν το χειρόγραφο. και ο SM Madhavan δημιούργησαν τη μελέτη και έγραψαν το αρχικό προσχέδιο.

βιβλιογραφικές αναφορές

1. Genovese G, Friedman DJ, Ross MD, Lecordier L, Uzureau P, Freedman BI, Bowden DW, Langefeld CD, Oleksyk TK, Uscinski Knob AL, Bernhardy AJ, Hicks PJ, Nelson GW, Vanhollebeke B, Winkler CA, , Pays E, Pollak MR: Συσχέτιση τρυπανολυτικών παραλλαγών ApoL1 με νεφρική νόσο σε Αφροαμερικανούς. Science 329: 841–845, 2010 10.1126/science.1193032

2. Tzur S, Rosset S, Shemer R, Yudkovsky G, Selig S, Tarekegn A, Bekele E, Bradman N, Wasser WG, Behar DM, Skorecki K: Missense μεταλλάξεις στο γονίδιο APOL1 συνδέονται σε μεγάλο βαθμό με τη νεφρική νόσο τελικού σταδίου κίνδυνος που αποδιδόταν στο παρελθόν στο γονίδιο MYH9. Hum Genet 128: 345–350, 2010 10.1007/s00439-010- 0861-0

3. Kopp JB, Nelson GW, Sampath K, Johnson RC, Genovese G, An P, Friedman D, Briggs W, Dart R, Korbet S, Mokrzycki MH, Kimmel PL, Limou S, Ahuja TS, Berns JS, Fryc J, Simon EE, Smith MC, Trachtman H, Michel DM, Schelling JR, Vlahov D, Pollak M, Winkler CA: APOL1 γενετικές παραλλαγές στην εστιακή τμηματική σπειραματοσκλήρωση και στη νεφροπάθεια που σχετίζεται με τον HIV. J Am Soc Nephrol 22: 2129–2137, 2011 10.1681/ASN.2011040388

4. Parsa A, Kao WH, Xie D, Astor BC, Li M, Hsu CY, Feldman HI, Parekh RS, Kusek JW, Greene TH, Fink JC, Anderson AH, Choi MJ, Wright JT Jr, Lash JP, Freedman BI , Ojo A, Winkler CA, Raj DS, Kopp JB, He J, Jensvold NG, Tao K, Lipkowitz MS, Appel LJ; AASK Study InvestigatorsCRIC Study Investigators: Παραλλαγές κινδύνου APOL1, φυλή και εξέλιξη της χρόνιας νεφρικής νόσου. N Engl J Med 369: 2183–2196, 2013 10.1056/NEJMoa1310345

5. Genovese G, Tonna SJ, Knob AU, Appel GB, Katz A, Bernhardy AJ, Needham AW, Lazarus R, Pollak MR: Ένα αλληλόμορφο κίνδυνο για εστιακή τμηματική σπειραματοσκλήρωση στους Αφροαμερικανούς βρίσκεται σε μια περιοχή που περιέχει APOL1 και MYH9. Kidney Int 78: 698–704, 2010 10.1038/ki.2010.251

6. Page NM, Butlin DJ, Lomthaisong K, Lowry PJ: Το σύμπλεγμα γονιδίων ανθρώπινης απολιποπρωτεΐνης L: Ταυτοποίηση, ταξινόμηση και θέσεις διανομής. Genomics 74: 71–78, 2001 10.1006/ geno.2001.6534

7. Smith EE, Malik HS: Η οικογένεια της απολιποπρωτεΐνης L των προγραμματισμένων γονιδίων κυτταρικού θανάτου και ανοσίας εξελίχθηκε γρήγορα σε πρωτεύοντα σε διακριτές θέσεις αλληλεπιδράσεων ξενιστή-παθογόνου. Genome Res 19: 850–858, 2009 10.1101/gr.085647.108

8. Monajemi H, Fontijn RD, Pannekoek H, Horrevoets AJ: Το σύμπλεγμα γονιδίων της απολιποπρωτεΐνης L εμφανίστηκε πρόσφατα στην εξέλιξη και εκφράζεται στον ανθρώπινο αγγειακό ιστό. Genomics 79: 539–546, 2002 10.1006/geno.2002.6729

9. Duchateau PN, Pullinger CR, Orellana RE, Kunitake ST, NayaVigne J, O'Connor PM, Malloy MJ, Kane JP: Απολιποπρωτεΐνη L, μια νέα ανθρώπινη απολιποπρωτεΐνη λιποπρωτεΐνης υψηλής πυκνότητας που εκφράζεται από το πάγκρεας. Ταυτοποίηση, κλωνοποίηση, χαρακτηρισμός και κατανομή στο πλάσμα της απολιποπρωτεΐνης L. J Biol Chem 272: 25576–25582, 1997 10.1074/jbc.272.41.25576

10. Shukha K, Mueller JL, Chung RT, Curry MP, Friedman DJ, Pollak MR, Berg AH: Το μεγαλύτερο μέρος του ApoL1 εκκρίνεται από το ήπαρ. J Am Soc Nephrol 28: 1079–1083, 2017 10.1681/ASN.2016040441 11. Pe´rez-Morga D, Vanhollebeke B, Paturiaux-Hanocq F, Nolan DP, Lins L, Homble´ F, Vanhamme L, Tebabi P, Pays A, Poelvoorde P, Jacquet A, Brasseur R, Pays E: Η απολιποπρωτεΐνη LI προάγει το τρυπανόσωμα λύση με το σχηματισμό πόρων στις λυσοσωμικές μεμβράνες. Science 309: 469–472, 2005 10.1126/science.1114566

12. Vanhamme L, Paturiaux-Hanocq F, Poelvoorde P, Nolan DP, Lins L, Van Den Abbeele J, Pays A, Tebabi P, Van Xong H, Jacquet A, Moguilevsky N, Dieu M, Kane JP, De Baetselier P, Brasseur R, Pays E: Η απολιποπρωτεΐνη LI είναι ο τρυπανοσωμικός λυτικός παράγοντας του ανθρώπινου ορού. Nature 422: 83–87, 2003 10.1038/nature01461

13. Lecordier L, Vanhollebeke B, Poelvoorde P, Tebabi P, PaturiauxHanocq F, Andris F, Lins L, Pays E: C-τερματικές μεταλλάξεις της απολιποπρωτεΐνης LI σκοτώνουν αποτελεσματικά τόσο το Trypanosoma brucei brucei όσο και το Trypanosoma brucei rhodesiense. PLoS Pathog 5: e1000685, 2009 10.1371/journal. πατ.1000685

14. Madhavan SM, O'Toole JF, Konieczkowski M, Barisoni L, Thomas DB, Ganesan S, Bruggeman LA, Buck M, Sedor JR: Οι παραλλαγές APOL1 αλλάζουν τη δυναμική διαμόρφωσης του τερματικού C και δεσμεύονται με την πρωτεΐνη SNARE VAMP8. JCI Insight 2: e92581, 2017 10.1172/jci.insight.92581

15. Madhavan SM, O'Toole JF, Konieczkowski M, Ganesan S, Bruggeman LA, Sedor JR: εντοπισμός APOL1 σε φυσιολογική νεφρική νόσο και μη διαβητική νεφρική νόσο. J Am Soc Nephrol 22: 2119–2128, 2011 10.1681/ASN.2011010069

16. Ma L, Shelness GS, Snipes JA, Murea M, Antinozzi PA, Cheng D, Saleem MA, Satchell SC, Banas B, Mathieson PW, Kretzler M, Hemal AK, Rudel LL, Petrovic S, Weckerle A, Pollak MR, Ross MD, Parks JS, Freedman BI: Εντόπιση της πρωτεΐνης APOL1 και του mRNA στον ανθρώπινο νεφρό: Μη νοσημένος ιστός, πρωτογενή κύτταρα και απαθανατισμένες κυτταρικές σειρές. J Am Soc Nephrol 26: 339–348, 2015 10.1681/ASN.2013091017

17. Kotb AM, Simon O, Blumenthal A, Vogelgesang S, Dombrowski F, Amann K, Zimmermann U, Endlich K, Endlich N: Το Knockdown of ApoL1 σε προνύμφες zebrafish επηρεάζει τον σπειραματικό φραγμό διήθησης και την έκφραση της νεφρίνης. PLoS One 11: e0153768, 2016 10.1371/journal.pone.0153768

18. Nichols B, Jog P, Lee JH, Blackler D, Wilmot M, D'Agati V, Markowitz G, Kopp JB, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ: Οι έμφυτες οδοί ανοσίας ρυθμίζουν το γονίδιο νεφροπάθειας Apolipo protein L1. Kidney Int 87: 332–342, 2015 10.1038/ki.2014.270

19. Wan G, Zhaorigetu S, Liu Z, Kaini R, Jiang Z, Hu CA: Η απολιποπρωτεΐνη L1, ένας νέος τομέας ομολογίας Bcl-2 3-μόνο πρωτεΐνη που δεσμεύει τα λιπίδια, προκαλεί αυτοφαγικό κυτταρικό θάνατο. J Biol Chem 283: 21540–21549, 2008

20. Beckerman P, Bi-Karchin J, Park AS, Qiu C, Dummer PD, Soomro I, Boustany-Kari CM, Pullen SS, Miner JH, Hu CA, Rohacs T, Inoue K, Ishibe S, Saleem MA, Palmer MB , Cuervo AM, Kopp JB, Susztak K: Η διαγονιδιακή έκφραση των παραλλαγών κινδύνου ανθρώπινης APOL1 σε ποδοκύτταρα προκαλεί νεφρική νόσο σε ποντικούς. Nat Med 23: 429–438, 2017 10.1038/nm.4287

21. Bruno J, Pozzi Ν, Oliva J, Edwards JC: Η απολιποπρωτεΐνη L1 προσδίδει διαπερατότητα ιόντων με δυνατότητα αλλαγής ρΗ σε φωσφολιπιδικά κυστίδια. J Biol Chem 292: 18344–18353, 2017 10.1074/jbc.M117.813444

22. Taylor HE, Khatua AK, Popik W: Ο έμφυτος ανοσολογικός παράγοντας απολιποπρωτεΐνη L1 περιορίζει τη μόλυνση από τον HIV-1. J Virol 88: 592–603, 2014 10.1128/JVI.02828-13

23. Mikulak J, Oriolo F, Portale F, Tentorio P, Lan X, Saleem MA, Skorecki K, Singhal PC, Mavilio D: Impact of APOL1 polymorphism and IL{2}}b priming in the entry and persistence of HIV{ {3}} σε ανθρώπινα ποδοκύτταρα. Retrovirology 13: 63, 2016 10.1186/ s12977-016-0296-3

24. Thomson R, Genovese G, Canon C, Kovacsics D, Higgins MK, Carrington M, Winkler CA, Kopp J, Rotimi C, Adeyemo A, Doumatey A, Ayodo G, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ, Raper J: Εξέλιξη του τρυπανολυτικού παράγοντα πρωτευόντων APOL1. Proc Natl Acad Sci USA 111: E2130–E2139, 2014 10.1073/ pnas.1400699111

25. Modiano D, Luoni G, Sirima BS, Simpore´ J, ​​Verra F, Konate´ A, Rastrelli E, Olivieri A, Calissano C, Paganotti GM, D'Urbano L, Sanou I, Sawadogo A, Modiano G, Coluzzi M : Η αιμοσφαιρίνη C προστατεύει από την κλινική ελονοσία Plasmodium falciparum. Nature 414: 305–308, 2001 10.1038/35104556

26. Williams TN, Mwangi TW, Wambua S, Peto TE, Weatherall DJ, Gupta S, Recker M, Penman BS, Uyoga S, Macharia A, Mwacharo JK, Snow RW, Marsh K: Αρνητική επίσταση μεταξύ των προστατευτικών επιδράσεων της ελονοσίας του άλφα 1-θαλασσαιμία και δρεπανοκυτταρικό χαρακτηριστικό. Nat Genet 37: 1253–1257, 2005 10.1038/ng1660

27. Bruggeman LA, O'Toole JF, Ross MD, Madhavan SM, Smurzynski M, Wu K, Bosch RJ, Gupta S, Pollak MR, Sedor JR, Kalayjian RC: Τα επίπεδα απολιποπρωτεΐνης L1 στο πλάσμα δεν συσχετίζονται με ΧΝΝ. J Am Soc Nephrol 25: 634–644, 2014 10.1681/ASN.2013070700

28. Kozlitina J, Zhou H, Brown PN, Rohm RJ, Pan Y, Ayanoglu G, Du X, Rimmer E, Reilly DF, Roddy TP, Cully DF, Vogt TF, Blom D, Hoek M: Plasma επίπεδα παραλλαγής κινδύνου Το APOL1 δεν συσχετίζεται με νεφρική νόσο σε μια πληθυσμιακή κοόρτη. J Am Soc Nephrol 27: 3204–3219, 2016 10.1681/ASN.2015101121

29. Larsen CP, Beggs ML, Saeed M, Walker PD: Παραλλαγές κινδύνου απολιποπρωτεΐνης L1 που σχετίζονται με καταρρέουσα σπειραματοπάθεια που σχετίζεται με συστηματικό ερυθηματώδη λύκο. J Am Soc Nephrol 24: 722–725, 2013 10.1681/ASN.2012121180

30. Ashley-Koch AE, Okocha EC, Garrett ME, Soldano K, De Castro LM, Jonassaint JC, Orringer EP, Eckman JR, Telen MJ: Το MYH9 και το APOL1 σχετίζονται και τα δύο με τη δρεπανοκυτταρική νεφροπάθεια. Br J Haematol 155: 386–394, 2011 10.1111/j.1365- 2141.2011.08832.χ.

31. Kruzel-Davila E, Shemer R, Ofifir A, Bavli-Kertselli I, DarlyukSaadon I, Oren-Giladi P, Wasser WG, Magen D, Zaknoun E, Schuldiner M, Salzberg A, Kornitzer D, Marelja Z, Simons M, Skorecki K: Ο κυτταρικός τραυματισμός με τη μεσολάβηση της APOL1-περιλαμβάνει διακοπή των διατηρημένων διαδικασιών διακίνησης. J Am Soc Nephrol 28: 1117–1130, 2017 10.1681/ASN.2016050546

32. Lan X, Jhaveri A, Cheng K, Wen H, Saleem MA, Mathieson PW, Mikulak J, Aviram S, Malhotra A, Skorecki K, Singhal PC: Οι παραλλαγές κινδύνου APOL1 ενισχύουν τη νέκρωση των ποδοκυττάρων μέσω της διαπερατότητας της λυσοσωμικής μεμβράνης. Am J Physiol Renal Physiol 307: F326–F336, 2014 10.1152/ajprenal.00647.2013

33. Olabisi OA, Zhang JY, VerPlank L, Zahler N, DiBartolo S 3rd, Heneghan JF, Schlo¨ndorff JS, Suh JH, Yan P, Alper SL, Friedman DJ, Pollak MR: Οι παραλλαγές κινδύνου νεφρικής νόσου APOL1 προκαλούν κυτταροτοξικότητα λόγω εξάντλησης κυτταρικό κάλιο και επαγωγή πρωτεϊνικών κινασών που ενεργοποιούνται από το στρες. Proc Natl Acad Sci USA 113: 830–837, 2016 10.1073/pnas.1522913113

34. Wen H, Kumar V, Lan X, Shoshtari SSM, Eng JM, Zhou X, Wang F, Wang H, Skorecki K, Xing G, Wu G, Luo H, Malhotra A, Singhal PC: Οι παραλλαγές κινδύνου APOL1 προκαλούν τραυματισμό των ποδοκυττάρων μέσω της ενίσχυσης του στρες του ενδοπλασματικού δικτύου. Biosci Rep 38: BSR20171713, 2018 10.1042/BSR20171713

35. Granado D, Mu¨ller D, Krausel V, Kruzel-Davila E, Schuberth C, Eschborn M, Wedlich-So¨ldner R, Skorecki K, Pavensta¨dt H, Michgehl U, Weide T: Ενδοκυτταρικές παραλλαγές κινδύνου APOL1 προκαλούν κυτταροτοξικότητα που συνοδεύεται από εξάντληση ενέργειας. J Am Soc Nephrol 28: 3227–3238, 2017 10.1681/ASN.2016111220

36. Shah SS, Lannon H, Dias L, Zhang JY, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ: Οι παραλλαγές κινδύνου νεφρού APOL1 προκαλούν κυτταρικό θάνατο μέσω μιτοχονδριακής μετατόπισης και ανοίγματος του μεταβατικού πόρου της μιτοχονδριακής διαπερατότητας. J Am Soc Nephrol 30: 2355–2368, 2019 10.1681/ASN.2019020114

37. Shaanan B: Δομή της ανθρώπινης οξυαιμοσφαιρίνης σε ανάλυση 2,1 A. J Mol Biol 171: 31–59, 1983 10.1016/S0022-2836(83) 80313-1

38. Fermi G, Perutz MF, Shaanan B, Fourme R: Η κρυσταλλική δομή της ανθρώπινης δεοξυαιμοσφαιρίνης σε ανάλυση 1,74 Α. J Mol Biol 175: 159–174, 1984 10.1016/0022-2836(84){10}}

39. Harrington DJ, Adachi K, Royer WE Jr: The high-resolution crystal structure of deoxyhemoglobin S. J Mol Biol 272: 398–407, 1997 10.1006/jmbi.1997.1253

40. Nakagawa A, Lui FE, Wassaf D, Yefifidoff-Freedman R, Casalena D, Palmer MA, Meadows J, Mozzarelli A, Ronda L, Abdulmalik O, Bloch KD, Safo MK, Zapol WM: Αναγνώριση μικρού μορίου που αυξάνεται συγγένεια αιμοσφαιρίνης οξυγόνου και μειώνει το δρεπάνωμα των ερυθροκυττάρων SS. ACS Chem Biol 9: 2318–2325, 2014 10.1021/cb500230b

41. Oksenberg D, Dufu K, Patel MP, Chuang C, Li Z, Xu Q, SilvaGarcia A, Zhou C, Hutchaleelaha A, Patskovska L, Patskovsky Y, Almo SC, Sinha U, Metcalf BW, Archer DR: GBT440 αυξήσεις

συγγένεια οξυγόνου αιμοσφαιρίνης, μειώνει το δρεπάνωμα και παρατείνει τον χρόνο ημιζωής των RBC σε ένα μοντέλο δρεπανοκυτταρικής αναιμίας σε ποντικό. Br J Haematol 175: 141–153, 2016 10.1111/bjh.14214

42. Vichinsky E, Hoppe CC, Ataga KI, Ware RE, Nduba V, El-Beshlawy A, Hassab H, Achebe MM, Alkindi S, Brown RC, Diuguid DL, Telfer P, Tsitsikas DA, Elghandour A, Gordeuk VR, Kanter J, Abboud MR, Lehrer-Graiwer J, Tonda Μ, Intondi Α, Tong Β, Howard J; HOPE Trial Investigators: Μια τυχαιοποιημένη δοκιμή φάσης 3 του voxelotor στη δρεπανοκυτταρική αναιμία. N Engl J Med 381: 509–519, 2019 10.1056/NEJMoa1903212

43. Murata K, Mitsuoka K, Hirai T, Walz T, Agre P, Heymann JB, Engel A, Fujiyoshi Y: Structural determinants of water permeation through aquaporin-1. Nature 407: 599–605, 2000 10.1038/ 35036519

44. Sanchez R, Sali A: Πρόοδοι στη συγκριτική μοντελοποίηση πρωτεϊνικής δομής. Curr Opin Struct Biol 7: 206–214, 1997 10.1016/ S0959-440X(97)80027-9

45. Martı´-Renom MA, Stuart AC, Fiser A, San'nchez R, Melo F, Sali A: Συγκριτική μοντελοποίηση πρωτεϊνικής δομής γονιδίων και γονιδιωμάτων. Annu Rev Biophys Biomol Struct 29: 291–325, 2000 10.1146/ετήσιο. Biophys.29.1.291

46. ​​Bowie JU, Lu¨thy R, Eisenberg D: Μια μέθοδος αναγνώρισης αλληλουχιών πρωτεΐνης που διπλώνουν σε μια γνωστή τρισδιάστατη δομή. Science 253: 164–170, 1991 10.1126/science.1853201

47. Wu S, Skolnick J, Zhang Y: Ab initio μοντελοποίηση μικρών πρωτεϊνών με επαναληπτικές προσομοιώσεις TASSER. BMC Biol 5: 17, 2007 10.1186/ 1741-7007-5-17

48. Liwo A, Lee J, Ripoll DR, Pillardy J, Scheraga HA: Πρόβλεψη δομής πρωτεΐνης με συνολική βελτιστοποίηση μιας συνάρτησης δυναμικής ενέργειας. Proc Natl Acad Sci USA 96: 5482–5485, 1999 10.1073/pnas.96.10.5482

49. Karplus M, McCammon JA: Molecular dynamics simulations of biomolecules. Nat Struct Biol 9: 646–652, 2002 10.1038/ nsb0902-646

50. Li Z, Cao S, Buck M: K-ras στις ανιονικές μεμβράνες: Προσανατολισμός, Προσανατολισμός...Προσανατολισμός. Πρόσφατες προσομοιώσεις και πειράματα. Biophys J 110: 1033–1035, 2016 10.1016/j.bpj.2016.01.020

51. Zhang L, Buck M: Μοριακές προσομοιώσεις ενός συμπλόκου δυναμικής πρωτεΐνης: Ρόλος γεφυρών άλατος και πολικών αλληλεπιδράσεων σε διαμορφωτικές μεταβάσεις. Biophys J 105: 2412–2417, 2013 10.1016/ j.bpj.2013.09.052

52. Pays E, Vanhollebeke B, Uzureau P, Lecordier L, Per´rez-Morga D: Η μοριακή κούρσα εξοπλισμών μεταξύ αφρικανικών τρυπανοσωμάτων και ανθρώπων. Nat Rev Microbiol 12: 575–584, 2014 10.1038/ nrmicro3298

53. Pays E, Vanhollebeke B, Vanhamme L, Paturiaux-Hanocq F, Nolan DP, Per´rez-Morga D: Ο τρυπανολυτικός παράγοντας του ανθρώπινου ορού. Nat Rev Microbiol 4: 477–486, 2006 10.1038/ nrmicro1428

54. Sharma AK, Friedman DJ, Pollak MR, Alper SL: Δομικός χαρακτηρισμός των περιοχών περιελιγμένης σπείρας C-τελικού άκρου μεταλλαγμάτων άγριου τύπου και σχετιζόμενων με νεφρική νόσο της απολιποπρωτεΐνης L1. FEBS J 283: 1846–1862, 2016 10.1111/febs.13706

55. Jha A, Kumar V, Haque S, Ayasolla K, Saha S, Lan X, Malhotra A, Saleem MA, Skorecki K, Singhal PC: Αλλαγές στις δομές των καναλιών ιόντων της μεμβράνης πλάσματος διεγείρουν την ενεργοποίηση του φλεγμονώδους NLRP3 στο περιβάλλον κινδύνου APOL1. FEBS J 287: 2000–2022, 2020 10.1111/febs.15133

56. Vanwalleghem G, Fontaine F, Lecordier L, Tebabi P, Klewe K, Nolan DP, Yamaryo-Botte´ Y, Botte´ C, Kremer A, Burkard GS, Rassow J, Roditi I, Perez-Morga D, Pays Ε: Σύζευξη διαπερατότητας λυσοσωμικής και μιτοχονδριακής μεμβράνης σε τρυπανόλυση από APOL1. Nat Commun 6: 8078, 2015 10.1038/ncomms9078

57. Schaub C, Verdi J, Lee P, Terra N, Limon G, Raper J, Thomson R: Η αγωγιμότητα του καναλιού κατιόντων και η πύλη pH του εγγενούς παράγοντα ανοσίας APOL1 διέπονται από υπολείμματα επένδυσης πόρων εντός της Ο-τερματικής περιοχής. J Biol Chem 295: 13138–13149, 2020 10.1074/jbc.RA120.014201

58. Giovinazzo JA, Thomson RP, Khalizova N, Zager PJ, Malani N, Rodriguez-Boulan E, Raper J, Schreiner R: Παραλλαγές νεφρικού κινδύνου απολιποπρωτεΐνης L-1 από ενεργά κανάλια στην πλασματική μεμβράνη που προκαλούν κυτταροτοξικότητα. eLife 9: e51185, 2020 10.7554/eLife.51185

59. Ma L, Ainsworth HC, Snipes JA, Murea M, Choi YA, Langefeld CD, Parks JS, Bharadwaj MS, Chou JW, Hemal AK, Petrovic S, Craddock AL, Cheng D, Hawkins GA, Miller LD, Hicks PJ, Saleem MA, Divers J, Molina AJA, Freedman BI: Οι παραλλαγές κινδύνου νεφρών APOL1 προκαλούν μιτοχονδριακή σχάση. Kidney Int Rep 5: 891–904, 2020 10.1016/j.ekir.2020.03.020

60. Ma L, Chou JW, Snipes JA, Bharadwaj MS, Craddock AL, Cheng D, Weckerle A, Petrovic S, Hicks PJ, Hemal AK, Hawkins GA, Miller LD, Molina AJ, Langefeld CD, Murea M, Parks JS, Freedman BI: Οι παραλλαγές νεφρικού κινδύνου APOL1 προκαλούν μιτοχονδριακή δυσλειτουργία. J Am Soc Nephrol 28: 1093–1105, 2017 10.1681/ ASN.2016050567

61. O'Toole JF, Schilling W, Kunze D, Madhavan SM, Konieczkowski M, Gu Y, Luo L, Wu Z, Bruggeman LA, Sedor JR: Η υπερέκφραση ApoL1 οδηγεί σε ανεξάρτητη από παραλλαγή κυτταροτοξικότητα. J Am Soc Nephrol 29: 869–879, 2018 10.1681/ASN. 2016121322

62. Okamoto K, Rausch JW, Wakashin H, Fu Y, Chung JY, Dummer PD, Shin MK, Chandra P, Suzuki K, Shrivastav S, Rosenberg AZ, Hewitt SM, Ray PE, Noiri E, Le Grice SFJ, Hoek M , Han Z, Winkler CA, Kopp JB: Το RNA αλληλόμορφου κινδύνου APOL1 συμβάλλει στη νεφρική τοξικότητα ενεργοποιώντας την κινάση πρωτεΐνης R. Commun Biol 1: 188, 2018 10.1038/s42003-018-0188-2

63. Bogdanov M, Xie J, Heacock P, Dowhan W: Αναστροφή ή όχι: Οι αλληλεπιδράσεις φορτίου λιπιδίου-πρωτεΐνης είναι καθοριστικός παράγοντας της τελικής τοπολογίας πρωτεΐνης μεμβράνης. J Cell Biol 182: 925–935, 2008 10.1083/jcb.200803097

64. Lu Y, Turnbull IR, Bragin A, Carveth K, Verkman AS, Skach WR: Reorientation of aquaporin-1 topology gjatë ωρίμανσης στο ενδοπλασματικό δίκτυο. ΜοΙ Biol Cell 11: 2973–2985, 2000 10.1091/mbc.11.9.2973

65. Hong W: SNAREs και κυκλοφορία. Biochim Biophys Acta 1744: 120–144, 2005 10.1016/j.bbamcr.2005.03.014

66. Jahn R, Scheller RH: SNAREs – engines for membrane fusion. Nat Rev Mol Cell Biol 7: 631–643, 2006 10.1038/nrm2002

67. Vanhollebeke B, Truc P, Poelvoorde P, Pays A, Joshi PP, Katti R, Jannin JG, Pays E: Human Trypanosoma evansi μόλυνση που συνδέεται με έλλειψη απολιποπρωτεΐνης LI. N Engl J Med 355: 2752–2756, 2006 10.1056/NEJMoa063265

68. Johnstone DB, Shegokar V, Nihalani D, Rathore YS, Mallik L, Ashish, Zare V, Ikizler HO, Powar R, Holzman LB: Τα μηδενικά αλληλόμορφα APOL1 από ένα αγροτικό χωριό στην Ινδία δεν συσχετίζονται με τη σπειραματοσκλήρωση. PLoS One 7: e51546, 2012 10.1371/ journal.pone.0051546

69. Bruggeman LA, Wu Z, Luo L, Madhavan S, Drawz PE, Thomas DB, Barisoni L, O'Toole JF, Sedor JR: APOL1-G0 προστατεύει τα ποδοκύτταρα σε ένα μοντέλο ποντικού Νεφροπάθεια που σχετίζεται με τον HIV. PLoS One 14: e0224408, 2019 10.1371/journal.pone.0224408

70. Datta S, Kataria R, Zhang JY, Moore S, Petitpas K, Mohamed A, Zahler N, Pollak MR, Olabisi OA: Οι παραλλαγές APOL1 που σχετίζονται με νεφρική νόσο έχουν δοσοεξαρτώμενη, κυρίαρχη τοξική κέρδος-λειτουργίας. J Am Soc Nephrol 31: 2083–2096, 2020 10.1681/ ASN.2020010079

71. Lannon H, Shah SS, Dias L, Blackler D, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ: Η τοξικότητα της παραλλαγής κινδύνου της απολιποπρωτεΐνης L1 (APOL1) εξαρτάται από το υπόβαθρο του απλότυπου. Kidney Int 96: 1303–1307, 2019 10.1016/j.kint.2019.07.010

Λήψη: 27 Απριλίου 2020, Αποδοχή: 4 Νοεμβρίου 2020

Ζητήστε περισσότερα: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501