stringtranslate.com

Transporte intraflagelar

Transporte intraflagelar en los cilios del nematodo C. elegans

El transporte intraflagelar ( IFT ) es una motilidad bidireccional a lo largo de los microtúbulos del axonema que es esencial para la formación ( ciliogénesis ) y el mantenimiento de la mayoría de los cilios y flagelos eucariotas . [1] Se cree que es necesario construir todos los cilios que se ensamblan dentro de una proyección de membrana desde la superficie celular. Los cilios de Plasmodium falciparum y los flagelos de esperma de Drosophila son ejemplos de cilios que se ensamblan en el citoplasma y no requieren IFT. El proceso de IFT implica el movimiento de grandes complejos proteicos llamados partículas o trenes de IFT desde el cuerpo celular hasta la punta ciliar y seguido de su regreso al cuerpo celular. El movimiento hacia afuera o anterógrado está impulsado por la cinesina -2, mientras que el movimiento hacia adentro o retrógrado está impulsado por la dineína citoplasmática 2/1b. Las partículas IFT están compuestas por unas 20 proteínas organizadas en dos subcomplejos llamados complejo A y B. [2]

La IFT fue reportada por primera vez en 1993 por el estudiante graduado Keith Kozminski mientras trabajaba en el laboratorio del Dr. Joel Rosenbaum en la Universidad de Yale . [3] [4] El proceso de IFT se ha caracterizado mejor en el alga biflagelada Chlamydomonas reinhardtii , así como en los cilios sensoriales del nematodo Caenorhabditis elegans . [5]

Basándose en estudios de localización, se ha sugerido que las proteínas IFT también funcionan fuera de los cilios. [6]

Bioquímica

Un modelo simplificado de transporte intraflagelar.

El transporte intraflagelar (IFT) describe el movimiento bidireccional de partículas no unidas a membrana a lo largo de los microtúbulos dobles del axonema flagelar y de los cilios móviles , entre el axonema y la membrana plasmática. Los estudios han demostrado que el movimiento de las partículas IFT a lo largo de los microtúbulos se lleva a cabo mediante dos motores de microtúbulos diferentes ; el motor anterógrado (hacia la punta flagelar) es la cinesina-2 heterotrimérica, y el motor retrógrado (hacia el cuerpo celular) es la dineína citoplasmática 1b. Las partículas de IFT transportan subunidades axonemales al sitio de ensamblaje en la punta del axonema; por tanto, la IFT es necesaria para el crecimiento axonemal. Por lo tanto, dado que el axonema necesita un suministro continuo de proteínas, un axonema con maquinaria IFT defectuosa se encogerá lentamente en ausencia de subunidades proteicas de reemplazo. En los flagelos sanos, las partículas IFT invierten la dirección en la punta del axonema y se cree que transportan proteínas usadas, o "productos de rotación", de regreso a la base del flagelo. [7] [8]

Las propias partículas IFT constan de dos subcomplejos, [9] cada uno formado por varias proteínas IFT individuales . Los dos complejos, conocidos como 'A' y 'B', son separables mediante centrifugación de sacarosa (ambos complejos a aproximadamente 16 S, pero bajo una mayor fuerza iónica, el complejo B sedimenta más lentamente, segregando así los dos complejos). Las numerosas subunidades de los complejos IFT han sido nombradas según sus pesos moleculares:

Las propiedades bioquímicas y las funciones biológicas de estas subunidades IFT recién están comenzando a dilucidarse; por ejemplo, interactúan con componentes del cuerpo basal como CEP170 o proteínas necesarias para la formación de cilios como la chaperona de tubulina y las proteínas de membrana. [11]

Importancia fisiológica

Debido a la importancia de la IFT para mantener los cilios funcionales, la maquinaria defectuosa de la IFT ahora se ha implicado en muchos fenotipos de enfermedades generalmente asociados con cilios no funcionales (o ausentes). IFT88, por ejemplo, codifica una proteína también conocida como Tg737 o Polaris en ratones y humanos, y se ha descubierto que la pérdida de esta proteína causa un fenotipo modelo de enfermedad renal poliquística autosómica recesiva en ratones . Además, la mala localización de esta proteína después de la desactivación de WDR62 en ratones produce malformaciones cerebrales y ciliopatías. [12] Otras enfermedades humanas como la degeneración de la retina , situs inversus (una inversión del eje izquierdo-derecho del cuerpo), síndrome de Senior-Løken , enfermedad hepática , discinesia ciliar primaria , nefronoptisis , síndrome de Alström , síndrome de Meckel-Gruber , síndrome de Sensenbrenner , El síndrome de Jeune y el síndrome de Bardet-Biedl , que causa riñones quísticos y degeneración de la retina, se han relacionado con la maquinaria IFT. Ahora se entiende que este diverso grupo de síndromes genéticos y enfermedades genéticas surgen debido a un mal funcionamiento de los cilios, y ahora se utiliza el término " ciliopatía " para indicar su origen común. [13] Estos y posiblemente muchos más trastornos pueden comprenderse mejor mediante el estudio de IFT. [7]

Uno de los descubrimientos más recientes sobre IFT es su papel potencial en la transducción de señales. Se ha demostrado que la IFT es necesaria para el movimiento de otras proteínas de señalización dentro de los cilios y, por lo tanto, puede desempeñar un papel en muchas vías de señalización diferentes. Específicamente, se ha implicado a IFT como mediador de la señalización sónica de hedgehog , [21] una de las vías más importantes en la embriogénesis .

Referencias

  1. ^ "El pulgar del panda: de cilios y tonterías (más sobre Behe)". www.pandasthumb.org . Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2007 . Consultado el 13 de enero de 2022 .
  2. ^ abc Cole, director general; Diener, DR; Himelblau, AL; Haya, PL; Fuster, JC; Rosenbaum, JL (mayo de 1998). "Transporte intraflagelar (IFT) dependiente de Chlamydomonas kinesin-II: las partículas de IFT contienen proteínas necesarias para el ensamblaje ciliar en las neuronas sensoriales de Caenorhabditis elegans". J. Biol celular . 141 (4): 993–1008. doi :10.1083/jcb.141.4.993. PMC 2132775 . PMID  9585417. 
  3. ^ Bhogaraju, S.; Taschner, M.; Morawetz, M.; Basquín, C.; Lorentzen, E. (2011). "Estructura cristalina del complejo de transporte intraflagelar 25/27". La Revista EMBO . 30 (10): 1907-1918. doi :10.1038/emboj.2011.110. PMC 3098482 . PMID  21505417. 
  4. ^ Kozminski, KG; Johnson KA; Forscher P; Rosenbaum JL. (1993). "Una motilidad en el flagelo eucariota no relacionada con el latido flagelar". Proc Natl Acad Sci Estados Unidos . 90 (12): 5519–23. Código bibliográfico : 1993PNAS...90.5519K. doi : 10.1073/pnas.90.12.5519 . PMC 46752 . PMID  8516294. 
  5. ^ Orozco, JT; Wedaman KP; Señor D; marrón H; Rosa L; Scholey JM (1999). "Movimiento de motor y carga a lo largo de los cilios". Naturaleza . 398 (6729): 674. Bibcode :1999Natur.398..674O. doi : 10.1038/19448 . PMID  10227290. S2CID  4414550.
  6. ^ Sedmak T, Wolfrum U (abril de 2010). "Moléculas de transporte intraflagelar en células ciliares y no ciliares de la retina". J. Biol celular . 189 (1): 171–86. doi :10.1083/jcb.200911095. PMC 2854383 . PMID  20368623. 
  7. ^ ab Rosenbaum, JL; Witman GB (2002). "Transporte intraflagelar". Nat Rev Mol Cell Biol . 3 (11): 813–25. doi :10.1038/nrm952. PMID  12415299. S2CID  12130216.
  8. ^ Scholey, JM (2008). "Motores de transporte intraflagelar en cilios: moviéndose a lo largo de la antena de la célula". Revista de biología celular . 180 (1): 23–29. doi :10.1083/jcb.200709133. PMC 2213603 . PMID  18180368. 
  9. ^ Lucker BF, Behal RH, Qin H, et al. (Julio de 2005). "Caracterización del núcleo del complejo B de transporte intraflagelar: interacción directa de las subunidades IFT81 e IFT74/72". J. Biol. química . 280 (30): 27688–96. doi : 10.1074/jbc.M505062200 . PMID  15955805.
  10. ^ Behal RH1, Miller MS, Qin H, Lucker BF, Jones A, Cole DG. (2012). "Interacciones de subunidades y organización de las proteínas del complejo A de transporte intraflagelar de Chlamydomonas reinhardtii". J. Biol. química . 287 (15): 11689–703. doi : 10.1074/jbc.M111.287102 . PMC 3320918 . PMID  22170070. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ) Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  11. ^ Lamla S (2009). Caracterización funcional de la proteína centrosomal Cep170. Disertación (Texto.Tesis Doctoral). LMU Muenchen: Fakultät für Biologie.
  12. ^ Shohayeb, B y col. (diciembre de 2020). "La asociación de la proteína de microcefalia WDR62 con CPAP/IFT88 es necesaria para la formación de cilios y el desarrollo neocortical". Tararear. Mol. Genet . 29 (2): 248–263. doi : 10.1093/hmg/ddz281 . PMID  31816041.
  13. ^ Badano, José L.; Norimasa Mitsuma; Phil L. Beales; Nicholas Katsanis (septiembre de 2006). "Las ciliopatías: una clase emergente de trastornos genéticos humanos". Revista Anual de Genómica y Genética Humana . 7 : 125-148. doi :10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. PMID  16722803.
  14. ^ Aldahmesh, MA, Li, Y., Alhashem, A., Anazi, S., Alkuraya, H., Hashem, M., Awaji, AA, Sogaty, S., Alkharashi, A., Alzahrani, S., Al Hazzaa, SA, Xiong, Y., Kong, S., Sun, Z., Alkuraya, FS (2014). "IFT27, que codifica un pequeño componente GTPasa de las partículas IFT, está mutado en una familia consanguínea con síndrome de Bardet-Biedl". Tararear. Mol. Genet . 23 (12): 3307–3315. doi : 10.1093/hmg/ddu044. PMC 4047285 . PMID  24488770. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  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- Daire, V., Brunner, HG, Knoers, NVAM, Roepman, R. (2011). "C14ORF179 que codifica IFT43 está mutado en el síndrome de Sensenbrenner". J. Med. Genet . 48 (6): 390–395. doi : 10.1136/jmg.2011.088864. PMID  21378380. S2CID  6073572.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  16. ^ Gilissen, C., Arts, HH, Hoischen, A., Spruijt, L., Mans, DA, Arts, P., van Lier, B., Steehouwer, M., van Reeuwijk, J., Kant, SG, Roepman, R., Knoers, NVAM, Veltman, JA, Brunner, HG (2010). "La secuenciación del exoma identifica variantes de WDR35 implicadas en el síndrome de Sensenbrenner". Soy. J. hum. Genet . 87 (3): 418–423. doi :10.1016/j.ajhg.2010.08.004. PMC 2933349 . PMID  20817137. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  17. ^ Walczak-Sztulpa, J., Eggenschwiler, J., Osborn, D., Brown, DA, Emma, ​​F., Klingenberg, C., Hennekam, RC, Torre, G., Garshasbi, M., Tzschach, A. , Szczepanska, M., Krawczynski, M., Zachwieja, J., Zwolinska, D., Beales, PL, Ropers, H.-H., Latos-Bielenska, A., Kuss, AW (2010). "La displasia craneoectodérmica, síndrome de Sensenbrenner, es una ciliopatía causada por mutaciones en el gen IFT122". Soy. J. Hum. Genet . 86 (6): 949–956. doi :10.1016/j.ajhg.2010.04.012. PMC 3032067 . PMID  20493458. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  18. ^ Perrault, I., Saunier, S., Hanein, S., Filhol, E., Bizet, AA, Collins, F., Salih, MAM, Gerber, S., Delphin, N., Bigot, K., Orssaud , C., Silva, E. y 18 personas más. (2012). "El síndrome de Mainzer-Saldino es una ciliopatía causada por mutaciones IFT140". Soy. J. Hum. Genet . 90 (5): 864–870. doi :10.1016/j.ajhg.2012.03.006. PMC 3376548 . PMID  22503633. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ) Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  19. ^ Bredrup, C., Saunier, S., Oud, MM, Fiskerstrand, T., Hoischen, A., Brackman, D., Leh, SM, Midtbo, M., Filhol, E., Bole-Feysot, C. , Nitschke, P., Gilissen, C. y 16 personas más. (2011). "Ciliopatías con anomalías esqueléticas e insuficiencia renal por mutaciones en el gen IFT-A WDR19". Soy. J. Hum. Genet . 89 (5): 634–643. doi :10.1016/j.ajhg.2011.10.001. PMC 3213394 . PMID  22019273. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ) Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  20. ^ Halbritter, J., Bizet, AA, Schmidts, M., Porath, JD, Braun, DA, Gee, HY, McInerney-Leo, AM, Krug, P., Filhol, E., Davis, EE, Airik, R ., Czarnecki, PG y 38 personas más. (2013). "Los defectos en el componente IFT-B IFT172 causan los síndromes de Jeune y Mainzer-Saldino en humanos". Soy. J. Hum. Genet . 93 (5): 915–925. doi :10.1016/j.ajhg.2013.09.012. PMC 3824130 . PMID  24140113. {{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ) Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  21. ^ Eggenschwiler JT, Anderson KV (enero de 2007). "Cilios y señalización del desarrollo". Annu Rev Cell Dev Biol . 23 : 345–73. doi : 10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123249. PMC 2094042 . PMID  17506691. 

Otras lecturas

enlaces externos