Внутрижгутиковый транспорт
Внутрижгутиковый транспорт ( IFT ) представляет собой двунаправленную подвижность по аксонемы микротрубочкам , которая необходима для формирования ( цилиогенеза ) и поддержания большинства эукариотических ресничек и жгутиков . [ 1 ] Считается, что это необходимо для построения всех ресничек, которые собираются внутри мембранного выступа на поверхности клетки. Реснички Plasmodium falciparum и жгутики сперматозоидов дрозофилы являются примерами ресничек, которые собираются в цитоплазме и не требуют IFT. Процесс IFT включает перемещение крупных белковых комплексов, называемых частицами или поездами IFT, от тела клетки к кончику реснички с последующим их возвращением в тело клетки. Движение наружу или антероградно обеспечивается кинезином -2, тогда как движение внутрь или ретроградно осуществляется цитоплазматическим динеином 2/1b. Частицы IFT состоят примерно из 20 белков, организованных в два подкомплекса, называемых комплексами A и B. [ 2 ]
Впервые об IFT сообщил в 1993 году аспирант Кейт Козмински, работавший в лаборатории доктора Джоэла Розенбаума в Йельском университете . [ 3 ] [ 4 ] Лучше всего процесс ИФТ охарактеризован у двужгутиковой водоросли Chlamydomonas Reinhardtii, а также на сенсорных ресничках нематоды Caenorhabditis elegans . [ 5 ]
На основании исследований локализации было высказано предположение, что белки IFT также функционируют вне ресничек. [ 6 ]
Биохимия
[ редактировать ]
Внутрижгутиковый транспорт (IFT) описывает двунаправленное движение немембраносвязанных частиц вдоль дублетных микротрубочек жгутиковой и подвижной аксонемы ресничек между аксонемой и плазматической мембраной. Исследования показали, что движение частиц IFT по микротрубочкам осуществляется двумя разными моторами микротрубочек ; антероградный (по направлению к кончику жгутика) двигатель представляет собой гетеротримерный кинезин-2, а ретроградный (по направлению к телу клетки) двигатель — цитоплазматический динеин 1b. Частицы IFT переносят субъединицы аксонемы к месту сборки на кончике аксонемы; таким образом, IFT необходим для роста аксонем. Следовательно, поскольку аксонема нуждается в постоянном поступлении свежих белков, аксонема с дефектным механизмом IFT будет медленно сокращаться в отсутствие замещающих белковых субъединиц. В здоровых жгутиках частицы IFT меняют направление на кончике аксонемы и, как полагают, переносят использованные белки или «продукты обмена» обратно к основанию жгутика. [ 7 ] [ 8 ]
Сами частицы IFT состоят из двух подкомплексов: [ 9 ] каждый из которых состоит из нескольких отдельных белков IFT . Два комплекса, известные как «А» и «В», разделяются центрифугированием на сахарозе (оба комплекса примерно при 16С, но при повышенной ионной силе комплекс В осаждается медленнее, таким образом разделяя два комплекса). Многие субъединицы комплексов IFT были названы в соответствии с их молекулярной массой:
- комплекс А содержит IFT144 , IFT140 , IFT139 , IFT122 , [ 2 ] ИФТ121 и ИФТ43 [ 10 ]
- комплекс B содержит IFT172 , IFT88 , IFT81 , IFT80 , IFT74 , IFT72 , IFT57 , IFT52 , IFT46 , IFT27 и IFT20. [ 2 ]
Биохимические свойства и биологические функции этих субъединиц IFT только начинают выясняться, например, они взаимодействуют с компонентами базального тельца, такими как CEP170 , или белками, которые необходимы для образования ресничек, такими как шаперон тубулина и мембранные белки. [ 11 ]
Физиологическое значение
[ редактировать ]Из-за важности IFT в поддержании функциональных ресничек, дефектный механизм IFT в настоящее время вовлечен во многие фенотипы заболеваний , обычно связанные с нефункциональными (или отсутствующими) ресничками. IFT88, например, кодирует белок, также известный как Tg737 или Polaris, у мышей и человека, и было обнаружено, что потеря этого белка вызывает у мышей аутосомно - рецессивный модельный фенотип поликистозной болезни почек . Кроме того, неправильная локализация этого белка после нокдауна WDR62 у мышей приводит к порокам развития головного мозга и цилиопатиям. [ 12 ] Другие заболевания человека, такие как дегенерация сетчатки , перевернутое положение (переворот оси тела влево-вправо), синдром Сениора-Лёкена , заболевания печени , первичная цилиарная дискинезия , нефронофтиз , синдром Альстрема , синдром Меккеля-Грубера , синдром Сенсенбреннера , синдром Жена , и синдром Барде-Бидля , который вызывает как кистозные почки, так и дегенерацию сетчатки, связаны с механизмом IFT. Сейчас считается, что эта разнообразная группа генетических синдромов и генетических заболеваний возникает из-за неправильной работы ресничек, и термин « цилиопатия » теперь используется для обозначения их общего происхождения. [ 13 ] Эти и, возможно, многие другие расстройства можно лучше понять с помощью изучения IFT. [ 7 ]
| ген IFT | Другое имя | Болезнь человека | ссылка |
|---|---|---|---|
| IFT27 | РАБЛ4 | Синдром Барде-Бидля | [ 14 ] |
| IFT43 | C14ORF179 | синдром Сенсенбреннера | [ 15 ] |
| IFT121 | WDR35 | синдром Сенсенбреннера | [ 16 ] |
| IFT122 | ДДР10 | синдром Сенсенбреннера | [ 17 ] |
| ИФТ140 | КИАА0590 | Синдром Майнцера-Салдино | [ 18 ] |
| IFT144 | ДДР19 | синдром Янга , синдром Сенсенбреннера | [ 19 ] |
| IFT172 | СЛБ | синдром Янга , синдром Майнцера-Салдино | [ 20 ] |
Одним из последних открытий, касающихся IFT, является его потенциальная роль в передаче сигналов. Было показано, что IFT необходим для движения других сигнальных белков внутри ресничек и, следовательно, может играть роль во многих различных сигнальных путях. В частности, IFT участвует в качестве медиатора передачи сигналов звукового ежа . [ 21 ] один из важнейших путей эмбриогенеза .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Большой палец панды: о ресничках и глупости (подробнее о Бехе)» . www.pandasthumb.org . Архивировано из оригинала 14 сентября 2007 года . Проверено 13 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Коул, генеральный директор; Динер, ДР; Химельблау, Алабама; Бич, Польша; Фустер, Дж. К.; Розенбаум, Дж. Л. (май 1998 г.). «Кинезин-II-зависимый от Chlamydomonas внутрижгутиковый транспорт (IFT): частицы IFT содержат белки, необходимые для сборки ресничек в сенсорных нейронах Caenorhabditis elegans» . Дж. Клеточная Биол . 141 (4): 993–1008. дои : 10.1083/jcb.141.4.993 . ПМК 2132775 . ПМИД 9585417 .
- ^ Бхогараджу, С.; Ташнер, М.; Моравец, М.; Баскен, К.; Лоренцен, Э. (2011). «Кристаллическая структура внутрижгутикового транспортного комплекса 25/27» . Журнал ЭМБО . 30 (10): 1907–1918. дои : 10.1038/emboj.2011.110 . ПМК 3098482 . ПМИД 21505417 .
- ^ Козьмински, К.Г.; Джонсон К.А.; Форшер П; Розенбаум Дж.Л. (1993). «Подвижность жгутика эукариот, не связанная с биением жгутика» . Proc Natl Acad Sci США . 90 (12): 5519–23. Бибкод : 1993PNAS...90.5519K . дои : 10.1073/pnas.90.12.5519 . ПМК 46752 . ПМИД 8516294 .
- ^ Ороско, Джей Ти; Ведаман КП; Синьор Д; Браун Х; Роза Л; Шоли Дж. М. (1999). «Движение автомобиля и груза по ресничкам» . Природа . 398 (6729): 674. Бибкод : 1999Natur.398..674O . дои : 10.1038/19448 . ПМИД 10227290 . S2CID 4414550 .
- ^ Седмак Т., Вольфрум У (апрель 2010 г.). «Внутрижгутиковые транспортные молекулы в реснитчатых и нереснитчатых клетках сетчатки» . Дж. Клеточная Биол . 189 (1): 171–86. дои : 10.1083/jcb.200911095 . ПМЦ 2854383 . ПМИД 20368623 .
- ^ Jump up to: а б Розенбаум, Дж.Л.; Витман ГБ (2002). «Внутрижгутиковый транспорт». Nat Rev Mol Cell Biol . 3 (11): 813–25. дои : 10.1038/nrm952 . ПМИД 12415299 . S2CID 12130216 .
- ^ Шоли, Дж. М. (2008). «Внутрижгутиковые транспортные моторы в ресничках: движение по антенне клетки» . Журнал клеточной биологии . 180 (1): 23–29. дои : 10.1083/jcb.200709133 . ПМК 2213603 . ПМИД 18180368 .
- ^ Лакер Б.Ф., Бехал Р.Х., Цинь Х. и др. (июль 2005 г.). «Характеристика ядра внутрижгутикового транспортного комплекса B: прямое взаимодействие субъединиц IFT81 и IFT74/72» . Ж. Биол. Хим . 280 (30): 27688–96. дои : 10.1074/jbc.M505062200 . ПМИД 15955805 .
- ^ Бехал RH1, Миллер М.С., Цинь Х., Лакер Б.Ф., Джонс А., Коул Д.Г. (2012). «Взаимодействие субъединиц и организация белков внутрижгутикового транспортного комплекса А Chlamydomonas reinhardtii» . Ж. Биол. Хим . 287 (15): 11689–703. дои : 10.1074/jbc.M111.287102 . ПМК 3320918 . ПМИД 22170070 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Ламла С (2009). Функциональная характеристика центросомного белка Cep170 . Диссертация (Текст. Кандидатская диссертация). LMU Мюнхен: Факультет биологии.
- ^ Шохайеб Б. и др. (декабрь 2020 г.). «Ассоциация белка микроцефалии WDR62 с CPAP/IFT88 необходима для формирования ресничек и развития неокортекса» . Хм. Мол. Жене . 29 (2): 248–263. дои : 10.1093/hmg/ddz281 . ПМИД 31816041 .
- ^ Бадано, Хосе Л.; Норимаса Мицума; Фил Л. Билз; Николас Кацанис (сентябрь 2006 г.). «Цилиопатии: новый класс генетических заболеваний человека». Ежегодный обзор геномики и генетики человека . 7 : 125–148. дои : 10.1146/annurev.genom.7.080505.115610 . ПМИД 16722803 .
- ^ Алдахмеш, М.А., Ли, Ю., Альхашем, А., Анази, С., Алькурая, Х., Хашем, М., Аваджи, А.А., Согати, С., Альхараши, А., Альзахрани, С., Аль Хаззаа , С.А., Сюн, Ю., Конг, С., Сунь, З., Алкурая, Ф.С. (2014). «IFT27, кодирующий небольшой компонент ГТФазы частиц IFT, мутирован в кровнородственной семье с синдромом Барде-Бидля » Хм. Мол. Жене 23 (12): 3307–3315. дои : 10.1093/hmg/ddu044 . ПМК 4047285 . ПМИД 24488770 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Артс, Х.Х., Бонгерс, EMHF, Манс, Д.А., ван Бирсум, SEC, Уд, М.М., Болат, Э., Спруйт, Л., Корнелиссен, ЕАМ, Шюрс-Хоймейкерс, ЖХМ, де Леу, Н., Кормье-Дэр , В., Бруннер, Х.Г., Кноерс, НВАМ, Ропман, Р. (2011). «C14ORF179, кодирующий IFT43, мутирует при синдроме Сенсенбреннера» . Дж. Мед. Жене . 48 (6): 390–395. дои : 10.1136/jmg.2011.088864 . ПМИД 21378380 . S2CID 6073572 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Гилиссен, К., Артс, Х.Х., Хойшен, А., Спруйт, Л., Манс, Д.А., Артс, П., ван Лиер, Б., Стихаувер, М., ван Реувейк, Дж., Кант, С.Г., Ропман , Р., Кноерс, НВАМ, Вельтман, Дж. А., Бруннер, Х. Г. (2010). «Секвенирование экзома идентифицирует варианты WDR35, участвующие в синдроме Сенсенбреннера» . Являюсь. Дж. Хум. Жене . 87 (3): 418–423. дои : 10.1016/j.ajhg.2010.08.004 . ПМЦ 2933349 . ПМИД 20817137 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Вальчак-Штулпа, Дж., Эггеншвилер, Дж., Осборн, Д., Браун, Д.А., Эмма, Ф., Клингенберг, Дж., Хеннекам, Р.К., Торре, Г., Гаршасби, М., Чах, А. ., Щепанска М., Кравчински М., Захвея Дж., Зволинска Д., Билс П.Л., Роперс Х.-Х., Латос-Беленска А., Кусс А.В. (2010). «Краниоэктодермальная дисплазия, синдром Сенсенбреннера, представляет собой цилиопатию, вызванную мутациями гена IFT122» . Являюсь. Дж. Хум. Жене . 86 (6): 949–956. дои : 10.1016/j.ajhg.2010.04.012 . ПМК 3032067 . ПМИД 20493458 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перро И., Сонье С., Ханейн С., Филхол Э., Бизе А.А., Коллинз Ф., Салих М.А., Гербер С., Дельфин Н., Биго К., Орсо, К., Сильва Э. и еще 18 человек. (2012). «Синдром Майнцера-Салдино — это цилиопатия, вызванная мутацией IFT140» . Являюсь. Дж. Хум. Жене . 90 (5): 864–870. дои : 10.1016/j.ajhg.2012.03.006 . ПМЦ 3376548 . ПМИД 22503633 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Бредруп, К., Сонье, С., Уд, М.М., Фискерстранд, Т., Хойшен, А., Брэкман, Д., Лех, С.М., Мидтбо, М., Филхол, Э., Боле-Фейсот, К., Ничке П., Гилиссен К. и еще 16 человек. (2011). «Цилиопатии с аномалиями скелета и почечной недостаточностью вследствие мутаций гена IFT-A WDR19» . Являюсь. Дж. Хум. Жене . 89 (5): 634–643. дои : 10.1016/j.ajhg.2011.10.001 . ПМЦ 3213394 . ПМИД 22019273 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Хэлбриттер Дж., Бизе А.А., Шмидтс М., Порат Дж.Д., Браун Д.А., Джи Х.Ю., МакИнерни-Лео А.М., Круг П., Филхол Э., Дэвис Э.Э., Айрик Р. , Чарнецкий, П.Г. и еще 38. (2013). «Дефекты компонента IFT-B IFT172 вызывают синдромы Жена и Майнцера-Салдино у людей» . Ам. Дж. Хум. Жене . 93 (5): 915–925. дои : 10.1016/j.ajhg.2013.09.012 . ПМЦ 3824130 . ПМИД 24140113 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Эггеншвилер Дж.Т., Андерсон К.В. (январь 2007 г.). «Реснички и сигналы развития» . Annu Rev Cell Dev Biol . 23 : 345–73. doi : 10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123249 . ПМК 2094042 . ПМИД 17506691 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ороско Дж.Т., Ведаман К.П., Синьор Д., Браун Х., Роуз Л., Шоли Дж.М. (апрель 1999 г.). «Движение автомобиля и груза по ресничкам» . Природа . 398 (6729): 674. Бибкод : 1999Natur.398..674O . дои : 10.1038/19448 . ПМИД 10227290 . S2CID 4414550 .
- Коул Д.Г., Динер Д.Р., Химельблау А.Л., Бич П.Л., Фустер Дж.К., Розенбаум Дж.Л. (май 1998 г.). « Chlamydomonas Кинезин-II-зависимый внутрижгутиковый транспорт Caenorhabditis elegans (IFT): частицы IFT содержат белки, необходимые для сборки ресничек в сенсорных нейронах » . Дж. Клеточная Биол . 141 (4): 993–1008. дои : 10.1083/jcb.141.4.993 . ПМК 2132775 . ПМИД 9585417 .
- Пан X, Оу Г, Чивелекоглу-Шоли Г и др. (сентябрь 2006 г.). «Механизм транспорта частиц IFT в ресничках C. elegans за счет согласованного действия моторов кинезина-II и OSM-3» . Дж. Клеточная Биол . 174 (7): 1035–45. дои : 10.1083/jcb.200606003 . ПМК 2064394 . ПМИД 17000880 .
- Цинь Х., Бернетт Д.Т., Бэ Ю.К., Форшер П., Барр М.М., Розенбаум Дж.Л. (сентябрь 2005 г.). «Внутрижгутиковый транспорт необходим для векторного движения каналов TRPV в цилиарной мембране» . Курс. Биол . 15 (18): 1695–9. дои : 10.1016/j.cub.2005.08.047 . ПМИД 16169494 . S2CID 15658145 .
- Хейкрафт С.Дж., Банизс Б., Айдин-Сон Ю., Чжан К., Мишо Э.Дж., Йодер Б.К. (октябрь 2005 г.). «Gli2 и Gli3 локализуются в ресничках и требуют внутрижгутикового транспортного белка Polaris для обработки и функционирования» . ПЛОС Генет . 1 (4): е53. дои : 10.1371/journal.pgen.0010053 . ПМК 1270009 . ПМИД 16254602 .
- Бриггс Л.Дж., Дэвиддж Дж.А., Уикстед Б., Джинджер М.Л., Галл К. (август 2004 г.). «Несколько способов построения жгутика: сравнительная геномика паразитических простейших» . Курс. Биол . 14 (15): R611–2. дои : 10.1016/j.cub.2004.07.041 . ПМИД 15296774 . S2CID 42754598 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Покадровый микроскопический фильм в формате QuickTime и схематическое изображение IFT можно найти на веб-странице IFT лаборатории Розенбаума .