Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Внутрилагеллярный транспорт в ресничках нематоды C. elegans

Внутрилагеллярный транспорт или IFT - это двунаправленная подвижность вдоль аксонемных микротрубочек, которая важна для образования ( цилиогенеза ) и поддержания большинства эукариотических ресничек и жгутиков . [1] Считается, что он необходим для построения всех ресничек, которые собираются внутри мембранного выступа с поверхности клетки. Плазмодий falciparumреснички и жгутики сперматозоидов Drosophila являются примерами ресничек, которые собираются в цитоплазме и не нуждаются в IFT. Процесс IFT включает перемещение больших белковых комплексов, называемых IFT-частицами или поездами, от тела клетки к верхушке ресничек с последующим их возвращением в тело клетки. Направление наружу или антероградное движение обеспечивается кинезином-2, в то время как движение внутрь или ретроградное движение обеспечивается цитоплазматическим динеином 2 / 1b. Частицы IFT состоят из примерно 20 белков, организованных в два субкомплекса, называемых комплексом A и B. [2]

Впервые об IFT сообщил в 1993 году аспирант Кейт Козмински, когда он работал в лаборатории доктора Джоэла Розенбаума в Йельском университете . [3] [4] Процесс IFT лучше всего охарактеризован у двустворчатой ​​водоросли Chlamydomonas reinhardtii, а также сенсорных ресничек нематоды Caenorhabditis elegans . [5]

Было высказано предположение на основании исследований локализации, что белки IFT также функционируют вне ресничек. [6]

Биохимия [ править ]

Упрощенная модель внутрижгутикового транспорта.

IFT описывает двунаправленное движение частиц, не связанных с мембраной, вдоль дублетных микротрубочек жгутиковой аксонемы между аксонемой и плазматической мембраной. Исследования показали, что движение IFT-частиц по микротрубочке осуществляется двумя разными двигателями на основе микротрубочек; антероградным (по направлению к кончику жгутика) двигателем является гетеротримерный кинезин -2, а ретроградным (по направлению к телу клетки) двигателем является цитоплазматический динеин1b. IFT-частицы несут субъединицы аксонемы к месту сборки на кончике аксонемы; таким образом, IFT необходим для роста аксонемы. 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, несут использованные белки или «продукты обмена» обратно к основанию жгутика. [7] [8]

Сами частицы IFT состоят из двух субкомплексов [9], каждый из которых состоит из нескольких отдельных белков IFT . Два комплекса, известные как «А» и «В», можно разделить с помощью центрифугирования сахарозы (оба комплекса примерно при 16S, но при повышенной ионной силе комплекс B осаждается медленнее, таким образом разделяя два комплекса). Многие субъединицы IFT-комплексов были названы в соответствии с их молекулярными массами:

Биохимические свойства и биологические функции этих субъединиц IFT только начинают выясняться, например, они взаимодействуют с компонентами базального тела, такими как CEP170, или белками, которые необходимы для образования ресничек, такими как шаперон тубулина и мембранные белки. [11]

Физиологическое значение [ править ]

Из-за важности IFT в поддержании функциональных ресничек, дефектный аппарат IFT теперь участвует во многих фенотипах заболеваний, обычно связанных с нефункциональными (или отсутствующими) ресничками. IFT88, например, кодирует белок , также известный как Tg737 или Polaris у мыши и человека, и потеря этого белка было обнаружено, вызывают аутосомно - рецессивный поликистоз почек модели фенотипа у мышей. Кроме того, неправильная локализация этого белка после нокдауна WDR62 у мышей приводит к порокам развития мозга и цилиопатиям. [12] Другие заболевания человека, такие как дегенерация сетчатки , situs inversus (изменение направления оси тела влево-вправо),Старший-Løken синдром , болезнь печени , первичный цилиарной дискинезии , nephronophthisis , синдром альстрёма , синдром Меккеля-Грубера , синдром Sensenbrenner , синдром Jeune и синдром Барде-Бидля , который вызывает как кистозные почки и дегенерацию сетчатки, которые были связаны с IFT машин . Сейчас считается, что эта разнообразная группа генетических синдромов и генетических заболеваний возникает из-за неправильного функционирования ресничек, и термин « цилиопатия » теперь используется для обозначения их общего происхождения. [13]Эти и, возможно, многие другие расстройства можно лучше понять, изучив IFT. [7]

Генетические синдромы человека, связанные с мутациями в генах IFT
Ген IFTДругое имяБолезнь человекассылка
IFT27RABL4Синдром Барде-Бидля[14]
IFT43C14ORF179Синдром Сенсенбреннера[15]
IFT121WDR35Синдром Сенсенбреннера[16]
IFT122WDR10Синдром Сенсенбреннера[17]
IFT140KIAA0590Синдром Майнцера – Салдино[18]
IFT144WDR19Жен синдром , синдром Sensenbrenner[19]
IFT172SLBЖен синдром , синдром Майнцского-Saldino[20]

Одним из самых последних открытий, касающихся IFT, является его потенциальная роль в передаче сигнала. IFT, как было показано, необходим для перемещения др. Сигнальных белков внутри ресничек и, следовательно, может играть роль во многих различных сигнальных путях. В частности, IFT участвует в качестве медиатора передачи сигналов sonic hedgehog [21], одного из наиболее важных путей в эмбриогенезе .

Ссылки [ править ]

  1. ^ [1]
  2. ^ a b c Коул, Д.Г. Динер, Д.Р .; Himelblau, AL; Бук, PL; Fuster, JC; Розенбаум, JL (май 1998 г.). «Chlamydomonas kinesin-II-зависимый intraflagellar transport (IFT): IFT-частицы содержат белки, необходимые для сборки ресничек в сенсорных нейронах Caenorhabditis elegans» . J. Cell Biol . 141 (4): 993–1008. DOI : 10.1083 / jcb.141.4.993 . PMC  2132775 . PMID  9585417 .
  3. ^ Bhogaraju, S .; Taschner, M .; Morawetz, M .; Basquin, C .; Лоренцен, Э. (2011). «Кристаллическая структура внутрижгутикового транспортного комплекса 25/27» . Журнал EMBO . 30 (10): 1907–1918. DOI : 10.1038 / emboj.2011.110 . PMC 3098482 . PMID 21505417 .  
  4. ^ Козьминский, KG; Джонсон К.А.; Forscher P; Розенбаум JL. (1993). «Подвижность в жгутике эукариот, не связанная с биением жгутиков» . Proc Natl Acad Sci USA . 90 (12): 5519–23. DOI : 10.1073 / pnas.90.12.5519 . PMC 46752 . PMID 8516294 .  
  5. ^ Ороско, JT; Wedaman KP; Синьор Д. Коричневый H; Роза L; Шоли Дж. М. (1999). «Движение мотора и груза по ресничкам». Природа . 398 (6729): 674. DOI : 10.1038 / 19448 . PMID 10227290 . S2CID 4414550 .  
  6. ^ Sedmak T, Wolfrum U (апрель 2010). «Внутрилагеллярные транспортные молекулы в цилиарных и нецилиарных клетках сетчатки» . J. Cell Biol . 189 (1): 171–86. DOI : 10,1083 / jcb.200911095 . PMC 2854383 . PMID 20368623 .  
  7. ^ a b Розенбаум, JL; Уитман ГБ (2002). «Внутриглазничный транспорт». Nat Rev Mol Cell Biol . 3 (11): 813–25. DOI : 10.1038 / nrm952 . PMID 12415299 . S2CID 12130216 .  
  8. ^ Scholey, JM (2008). «Двигатели внутриглазничного транспорта в ресничках: перемещение по антенне клетки» . Журнал клеточной биологии . 180 (1): 23–29. DOI : 10,1083 / jcb.200709133 . PMC 2213603 . PMID 18180368 .  
  9. ^ Lucker BF, Behal RH, Qin H и др. (Июль 2005 г.). «Характеристика ядра внутрижгутикового транспортного комплекса B: прямое взаимодействие субъединиц IFT81 и IFT74 / 72» . J. Biol. Chem . 280 (30): 27688–96. DOI : 10.1074 / jbc.M505062200 . PMID 15955805 . 
  10. ^ Behal RH1, Миллер МС, Цинь Н, Lucker Б. Ф., Джонс А, Коул Д.Г.. (2012). «Субъединичные взаимодействия и организация белков внутрижладжкового транспортного комплекса А Chlamydomonas reinhardtii» . J. Biol. Chem . 287 (15): 11689–703. DOI : 10.1074 / jbc.M111.287102 . PMC 3320918 . PMID 22170070 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Lamla S (2009). «Функциональная характеристика центросомного белка Cep170» . Диссертация . LMU Muenchen: Fakultät für Biologie.
  12. ^ Shohayeb, B, et al. (Декабрь 2020 г.). «Ассоциация белка микроцефалии WDR62 с CPAP / IFT88 необходима для образования ресничек и развития неокортекса». HMG . 29 (2): 248–263. DOI : 10,1093 / HMG / ddz281 . PMID 31816041 .  
  13. ^ Бадано, Хосе Л .; Норимаса Мицума; Фил Л. Билс; Николай Кацанис (сентябрь 2006 г.). «Цилиопатии: новый класс генетических заболеваний человека». Ежегодный обзор геномики и генетики человека . 7 : 125–148. DOI : 10.1146 / annurev.genom.7.080505.115610 . PMID 16722803 . 
  14. ^ Aldahmesh, М., Ли Ю., Alhashem, А., Анази, С., Alkuraya, Х., Хашем, М., Аваджи, А.А., Sogaty, С., Alkharashi, А., Alzahrani, С., Al Хазза, С.А., Сюн, Ю., Конг, С., Сан, З., Алькурая, Ф.С. (2014). «IFT27, кодирующий небольшой компонент GTPase частиц IFT, мутировал в родственной семье с синдромом Барде-Бидла» . Гм. Мол. Genet . 23 (12): 3307–3315. DOI : 10,1093 / HMG / ddu044 . PMC 4047285 . PMID 24488770 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ Arts, HH, Bongers, EMHF, Mans, DA, van Beersum, SEC, Oud, MM, Bolat, E., Spruijt, L., Cornelissen, EAM, Schuurs-Hoeijmakers, JHM, de Leeuw, N., Cormier- Дайре, В., Бруннер, Х.Г., Ноерс, NVAM, Рёпман, Р. (2011). «C14ORF179, кодирующий IFT43, мутирован при синдроме Сенсенбреннера» . J. Med. Genet . 48 (6): 390–395. DOI : 10.1136 / jmg.2011.088864 . PMID 21378380 . S2CID 6073572 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ^ Gilissen, К., Искусство, HH, Hoischen, А., Spruijt, Л., Ман, Д., Искусство, П., ван Лир, Б., Steehouwer, М., ван Reeuwijk, Дж, Кант, С.Г., Роепман, Р., Ноерс, NVAM, Велтман, Дж. А., Бруннер, Х. Г. (2010). «Секвенирование экзома идентифицирует варианты WDR35, участвующие в синдроме Сенсенбреннера» . Являюсь. J. Hum. Genet . 87 (3): 418–423. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2010.08.004 . PMC 2933349 . PMID 20817137 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ Вальчак-Sztulpa J., Eggenschwiler J., Осборн Д., Браун, Д., Эмма, Ф., Клингенберг, К., Hennekam, RC, Торре, Г., Garshasbi, М., Tzschach, А. , Щепанска, М., Кравчински, М., Захвейя, Дж., Зволинска, Д., Билс, П.Л., Роперс, Х.-Х., Латош-Беленска, А., Кусс, А.В. (2010). «Краниоэктодермальная дисплазия, синдром Сенсенбреннера, представляет собой цилиопатию, вызванную мутациями в гене IFT122» . Являюсь. J. Hum. Genet . 86 (6): 949–956. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2010.04.012 . PMC 3032067 . PMID 20493458 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ Перро, И., Сонье, С., Hanein, С., Filhol, Е., Бизе, А. А., Коллинз, Ф., Салих, МАМ, Gerber, С., Delphin, Н., Бигот, К., Orssaud , К., Сильва, Э. и 18 других. (2012). «Синдром Майнцера-Салдино - это цилиопатия, вызванная мутациями IFT140» . Являюсь. J. Hum. Genet . 90 (5): 864–870. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2012.03.006 . PMC 3376548 . PMID 22503633 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  19. ^ Bredrup, К., Сонье, С., Уд, М., Фискерстранд, Т., Hoischen, А., Брэкмен Д., Лех, С.М., Midtbo, М., Filhol Е., Бола-Feysot, С. , Nitschke, P., Gilissen, C., и 16 других. (2011). «Цилиопатии с аномалиями скелета и почечной недостаточностью из-за мутаций в гене IFT-A WDR19» . Являюсь. J. Hum. Genet . 89 (5): 634–643. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2011.10.001 . PMC 3213394 . PMID 22019273 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  20. ^ Halbritter J., Бизе, А.А., Schmidts, М., Порат, JD, Браун, Д., Джи, ГИ, McInerney-Лео, М., Круг, П., Filhol, Е., Дэвис, Е.Е., Airik, R ., Чарнецкий П.Г. и 38 других. (2013). «Дефекты в компоненте IFT-B IFT172 вызывают синдромы Джуна и Майнцера-Салдино у людей» . Являюсь. J. Hum. Genet . 93 (5): 915–925. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2013.09.012 . PMC 3824130 . PMID 24140113 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  21. ^ Eggenschwiler JT, Андерсон К. (январь 2007). «Реснички и сигнализация развития» . Annu Rev Cell Dev Biol . 23 : 345–73. DOI : 10.1146 / annurev.cellbio.23.090506.123249 . PMC 2094042 . PMID 17506691 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ороско Дж. Т., Ведаман К. П., синьор Д., Браун Х., Роуз Л., Шоли Дж. М. (апрель 1999 г.). «Движение мотора и груза по ресничкам». Природа . 398 (6729): 674. DOI : 10.1038 / 19448 . PMID  10227290 . S2CID  4414550 .
  • Коул Д.Г., Динер Д.Р., Химельблау А.Л., Бич П.Л., Фустер Дж.С., Розенбаум Дж.Л. (май 1998 г.). « Chlamydomonas kinesin-II-зависимый intraflagellar transport (IFT): IFT-частицы содержат белки, необходимые для сборки ресничек в сенсорных нейронах Caenorhabditis elegans » . J. Cell Biol . 141 (4): 993–1008. DOI : 10.1083 / jcb.141.4.993 . PMC  2132775 . PMID  9585417 .
  • Pan X, Ou G, Civelekoglu-Scholey G, et al. (Сентябрь 2006 г.). «Механизм транспорта IFT-частиц в ресничках C. elegans за счет согласованного действия моторов кинезина-II и OSM-3» . J. Cell Biol . 174 (7): 1035–45. DOI : 10,1083 / jcb.200606003 . PMC  2064394 . PMID  17000880 .
  • Цинь Х., Бернетт Д.Т., Бэ Ю.К., Форшер П., Барр М.М., Розенбаум Дж.Л. (сентябрь 2005 г.). «Внутрилагеллярный транспорт необходим для векторного движения каналов TRPV в цилиарной мембране». Curr. Биол . 15 (18): 1695–9. DOI : 10.1016 / j.cub.2005.08.047 . PMID  16169494 . S2CID  15658145 .
  • Haycraft CJ, Banizs B, Aydin-Son Y, Zhang Q, Michaud EJ, Yoder BK (октябрь 2005 г.). «Gli2 и Gli3 локализуются в ресничках и нуждаются во внутрижгутичном транспортном полярном белке для процессинга и функционирования» . PLOS Genet . 1 (4): e53. DOI : 10.1371 / journal.pgen.0010053 . PMC  1270009 . PMID  16254602 .
  • Бриггс Л.Дж., Дэвиддж Дж.А., Викстед Б., Джинджер М.Л., Чайка К. (август 2004 г.). «Более чем один способ построить жгутик: сравнительная геномика паразитических простейших» . Curr. Биол . 14 (15): R611–2. DOI : 10.1016 / j.cub.2004.07.041 . PMID  15296774 . S2CID  42754598 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Для получения покадрового микроскопического фильма в формате QuickTime и схематического изображения IFT см. Веб-страницу IFT лаборатории Розенбаума .