Unutarflagelski transport
Unutarflagelumski transport ili IFT je dvosmjerna pokretljivost duž aksonskih mikrotubula koja je neophodna za formiranje (ciliogeneza) i održavanje većine eukariotskih cilija i flagela.[1] Smatra se da je potrebno izgraditi sve cilije koje se sklapaju unutar membranske projekcije sa površine ćelije. Cilije Plasmodium falciparum i spermatozoidna flagela kod Drosophila primjeri su cilija koje se okupljaju u citoplazmi i nije im potreban IFT. Proces IFT-a uključuje kretanje velikih proteinskih kompleksa koji se nazivaju IFT čestice ili vlakovi od tijela ćelije do vrha cilija, nakon čega slijedi njihov povratak u ćelijsko tijelo. Vanjsko ili anterogradno kretanje pokreće kinezin-2, dok kretanje prema unutra ili retrogradno pokreće citoplazmatski dinein 2/1b. IFT čestice sastoje se od oko 20 proteina, organiziranih u dva potkompleksa zvana kompleks A i B.[2]
IFT je prvi put prijavio 1993. diplomirani student Keith Kozminski dok je radio u laboratoriji dr. Joela Rosenbauma na Univerzitetu Yale.[3][4] Proces IFT-a najbolje je okarakterisan kod biflagelatne alge Chlamydomonas reinhardtii, kao i senzornih cilija nematode Caenorhabditis elegans.[5]
Na osnovu studija lokalizacije sugerirano je da IFT proteini funkcionišu i izvan cilija.[6]
Biohemija
uredi
IFT opisuje dvosmjerno kretanje čestica koje nisu vezane za membranu duž dubletnih mikrotubula flagelske aksoneme, između aksonema i plazmamembrane. Studije su pokazale da se kretanje IFT čestica duž mikrotubule odvija pomoću dva različita motora zasnovana na mikrotubulama; anterogradni (prema vrhu biča) motor je heterotrimerni kinezin-2, a retrogradni (prema tijelu ćelije) motor je citoplazmatski dinein 1b. IFT čestice nose aksonemske podjedinice do mjesta sklapanja na vrhu aksonema; stoga je IFT neophodan za rast aksonema. Stoga, budući da aksonema treba stalno svježe zalihe proteina, aksonema s neispravnim sklopovima IFT će se polahko smanjivati u nedostatku zamjenskih proteinskih podjedinica. U zdravim flagelama, IFT čestice obrću smjer na vrhu aksonema i smatra se da nose korištene proteine, ili "proizvode obrta", natrag do baze flagela.[7][8]
Same IFT čestice sastoje se od po dva potkompleksa,[9] svaki se sastoji od nekoliko pojedinačnih IFT protein. Dva kompleksa, poznata kao 'A' i 'B', mogu se odvojiti centrifugiranjem saharoze (oba kompleksa na približno 16S, ali pod povećanom ionskom snagom kompleksa B sedimentira se sporije, čime se segregiraju dva kompleksa). Mnoge podjedinice IFT kompleksa imenovane su prema njihovoj molekulskoj težini:
- kompleks A sadrži IFT144, IFT140, IFT139, IFT122,[2] IFT121 and IFT43[10]
- kompleks B sadrži IFT172, IFT88, IFT81, IFT80, IFT74, IFT72, IFT57, IFT52 , IFT46, IFT27 i IFT20[2]
Biohemijska svojstva i biološke funkcije ovih IFT podjedinica tek počinju da se razjašnjavaju, naprimjer, one stupaju u interakcije sa komponentama baznog tijela, kao što je CEP170 ili proteinima koji su potrebni za formiranje cilija kao što su tubulinski šaperon i membranski proteini.[11]
Fiziološki značaj
urediZbog važnosti IFT-a u održavanju funkcionalnih cilija, defektni IFT sklopovi su sada uključeni u fenotipove mnogih bolesti koje su općenito povezane s nefunkcionalnim (ili odsutnim) cilijama. IFT88, naprimjer, kodira protein također poznat kao Tg737 ili polaris kod miševa i ljudi, a otkriveno je da gubitak ovog proteina uzrokuje autosomno-recesivnu policistastu bolest bubrega modelnog fenotip kod miševa. Nadalje, pogrešna lokalizacija ovog proteina nakon nokautiranje WDR62 kod miševa rezultira malformacijom mozga i ciliopatijama.[12] Ostale ljudske bolesti kao što su degeneracija mrežnjače, situs inversus (preokrenute tjelesne ose lijevo-desno), Senior-Løkenov sindrom, bolest jetre, primarna cilijska diskinezija, nefronoftiza, Alströmov sindrom, Meckel-Gruberov sindrom, Sensenbrennerov sindrom, Jeuneov sindrom i Bardetov sindrom, koji uzrokuje i cistaste bubrege i degeneraciju mrežnjače, povezuju se sa IFT mehanizmima. Za ovu raznoliku grupu genetičkih sindroma i genetičkih bolesti smatra se sada da nastaju zbog neispravnih cilija, a izraz "ciliopatija" se sada koristi za označavanje njihovog zajedničkog porijekla.[13] These and possibly many more disorders may be better understood via study of IFT.[7]
| IFT gen | Drugi naziv | Bolest | Reference |
|---|---|---|---|
| IFT27 | RABL4 | Bardet–Biedlov sindrom | [14] |
| IFT43 | C14ORF179 | Sensenbrennerov sindrom | [15] |
| IFT121 | WDR35 | Sensenbrennerov sindrom | [16] |
| IFT122 | WDR10 | Sensenbrennerov sindrom | [17] |
| IFT140 | KIAA0590 | Mainzer-Saldinov sindrom | [18] |
| IFT144 | WDR19 | Jeuneov sindrom, Sensenbrennerov sindrom | [19] |
| IFT172 | SLB | Jeuneov sindrom, Mainzer-Saldinov sindrom | [20] |
Jedno od najnovijih otkrića u vezi sa IFT-om je njegova potencijalna uloga u transdukciji signala. Pokazalo se da je IFT neophodan za kretanje drugih signalnih proteina unutar cilija, te stoga može imati ulogu u mnogim različitim signalnim putevima. Konkretno, IFT je impliciran kao posrednik signalizacije zvučnog ježa,[21] jednog od najvažnijih puteva u embriogenezi.
Reference
uredi- ^ "Archived copy". www.pandasthumb.org. Arhivirano s originala, 14. 9. 2007. Pristupljeno 13. 1. 2022.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)
- ^ a b c Cole, DG; Diener, DR; Himelblau, AL; Beech, PL; Fuster, JC; Rosenbaum, JL (maj 1998). "Chlamydomonas kinesin-II-dependent intraflagellar transport (IFT): IFT particles contain proteins required for ciliary assembly in Caenorhabditis elegans sensory neurons". J. Cell Biol. 141 (4): 993–1008. doi:10.1083/jcb.141.4.993. PMC 2132775. PMID 9585417.
- ^ Bhogaraju, S.; Taschner, M.; Morawetz, M.; Basquin, C.; Lorentzen, E. (2011). "Crystal structure of the intraflagellar transport complex 25/27". The EMBO Journal. 30 (10): 1907–1918. doi:10.1038/emboj.2011.110. PMC 3098482. PMID 21505417.
- ^ Kozminski, KG; Johnson KA; Forscher P; Rosenbaum JL. (1993). "A motility in the eukaryotic flagellum unrelated to flagellar beating". Proc Natl Acad Sci U S A. 90 (12): 5519–23. Bibcode:1993PNAS...90.5519K. doi:10.1073/pnas.90.12.5519. PMC 46752. PMID 8516294.
- ^ Orozco, JT; Wedaman KP; Signor D; Brown H; Rose L; Scholey JM (1999). "Movement of motor and cargo along cilia". Nature. 398 (6729): 674. Bibcode:1999Natur.398..674O. doi:10.1038/19448. PMID 10227290. S2CID 4414550.
- ^ Sedmak T, Wolfrum U (april 2010). "Intraflagellar transport molecules in ciliary and nonciliary cells of the retina". J. Cell Biol. 189 (1): 171–86. doi:10.1083/jcb.200911095. PMC 2854383. PMID 20368623.
- ^ a b Rosenbaum, JL; Witman GB (2002). "Intraflagellar Transport". Nat Rev Mol Cell Biol. 3 (11): 813–25. doi:10.1038/nrm952. PMID 12415299. S2CID 12130216.
- ^ Scholey, JM (2008). "Intraflagellar transport motors in cilia: moving along the cell's antenna". Journal of Cell Biology. 180 (1): 23–29. doi:10.1083/jcb.200709133. PMC 2213603. PMID 18180368.
- ^ Lucker BF, Behal RH, Qin H, et al. (juli 2005). "Characterization of the intraflagellar transport complex B core: direct interaction of the IFT81 and IFT74/72 subunits". J. Biol. Chem. 280 (30): 27688–96. doi:10.1074/jbc.M505062200. PMID 15955805.
- ^ Behal RH1, Miller MS, Qin H, Lucker BF, Jones A, Cole DG. (2012). "Subunit interactions and organization of the Chlamydomonas reinhardtii intraflagellar transport complex A proteins". J. Biol. Chem. 287 (15): 11689–703. doi:10.1074/jbc.M111.287102. PMC 3320918. PMID 22170070.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Lamla S (2009). Functional characterisation of the centrosomal protein Cep170. Dissertation (Text.PhDThesis). LMU Muenchen: Fakultät für Biologie.
- ^ Shohayeb, B, et al. (decembar 2020). "The association of microcephaly protein WDR62 with CPAP/IFT88 is required for cilia formation and neocortical development". Hum. Mol. Genet. 29 (2): 248–263. doi:10.1093/hmg/ddz281. PMID 31816041.
- ^ Badano, Jose L.; Norimasa Mitsuma; Phil L. Beales; Nicholas Katsanis (septembar 2006). "The Ciliopathies : An Emerging Class of Human Genetic Disorders". Annual Review of Genomics and Human Genetics. 7: 125–148. doi:10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. PMID 16722803.
- ^ Aldahmesh, M. A., Li, Y., Alhashem, A., Anazi, S., Alkuraya, H., Hashem, M., Awaji, A. A., Sogaty, S., Alkharashi, A., Alzahrani, S., Al Hazzaa, S. A., Xiong, Y., Kong, S., Sun, Z., Alkuraya, F. S. (2014). "IFT27, encoding a small GTPase component of IFT particles, is mutated in a consanguineous family with Bardet-Biedl syndrome". Hum. Mol. Genet. 23 (12): 3307–3315. doi:10.1093/hmg/ddu044. PMC 4047285. PMID 24488770.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Arts, H. H., Bongers, E. M. H. F., Mans, D. A., van Beersum, S. E. C., Oud, M. M., Bolat, E., Spruijt, L., Cornelissen, E. A. M., Schuurs-Hoeijmakers, J. H. M., de Leeuw, N., Cormier-Daire, V., Brunner, H. G., Knoers, N. V. A. M., Roepman, R. (2011). "C14ORF179 encoding IFT43 is mutated in Sensenbrenner syndrome". J. Med. Genet. 48 (6): 390–395. doi:10.1136/jmg.2011.088864. PMID 21378380. S2CID 6073572.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Gilissen, C., Arts, H. H., Hoischen, A., Spruijt, L., Mans, D. A., Arts, P., van Lier, B., Steehouwer, M., van Reeuwijk, J., Kant, S. G., Roepman, R., Knoers, N. V. A. M., Veltman, J. A., Brunner, H. G. (2010). "Exome sequencing identifies WDR35 variants involved in Sensenbrenner syndrome". Am. J. Hum. Genet. 87 (3): 418–423. doi:10.1016/j.ajhg.2010.08.004. PMC 2933349. PMID 20817137.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Walczak-Sztulpa, J., Eggenschwiler, J., Osborn, D., Brown, D. A., Emma, F., Klingenberg, C., Hennekam, R. C., Torre, G., Garshasbi, M., Tzschach, A., Szczepanska, M., Krawczynski, M., Zachwieja, J., Zwolinska, D., Beales, P. L., Ropers, H.-H., Latos-Bielenska, A., Kuss, A. W. (2010). "Cranioectodermal dysplasia, Sensenbrenner syndrome, is a ciliopathy caused by mutations in the IFT122 gene". Am. J. Hum. Genet. 86 (6): 949–956. doi:10.1016/j.ajhg.2010.04.012. PMC 3032067. PMID 20493458.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Perrault, I., Saunier, S., Hanein, S., Filhol, E., Bizet, A. A., Collins, F., Salih, M. A. M., Gerber, S., Delphin, N., Bigot, K., Orssaud, C., Silva, E., and 18 others. (2012). "Mainzer-Saldino syndrome is a ciliopathy caused by IFT140 mutations". Am. J. Hum. Genet. 90 (5): 864–870. doi:10.1016/j.ajhg.2012.03.006. PMC 3376548. PMID 22503633.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Bredrup, C., Saunier, S., Oud, M. M., Fiskerstrand, T., Hoischen, A., Brackman, D., Leh, S. M., Midtbo, M., Filhol, E., Bole-Feysot, C., Nitschke, P., Gilissen, C., and 16 others. (2011). "Ciliopathies with skeletal anomalies and renal insufficiency due to mutations in the IFT-A gene WDR19". Am. J. Hum. Genet. 89 (5): 634–643. doi:10.1016/j.ajhg.2011.10.001. PMC 3213394. PMID 22019273.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Halbritter, J., Bizet, A. A., Schmidts, M., Porath, J. D., Braun, D. A., Gee, H. Y., McInerney-Leo, A. M., Krug, P., Filhol, E., Davis, E. E., Airik, R., Czarnecki, P. G., and 38 others. (2013). "Defects in the IFT-B component IFT172 cause Jeune and Mainzer-Saldino syndromes in humans". Am. J. Hum. Genet. 93 (5): 915–925. doi:10.1016/j.ajhg.2013.09.012. PMC 3824130. PMID 24140113.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Eggenschwiler JT, Anderson KV (januar 2007). "Cilia and developmental signaling". Annu Rev Cell Dev Biol. 23: 345–73. doi:10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123249. PMC 2094042. PMID 17506691.
Dopunska literatura
uredi- Orozco JT, Wedaman KP, Signor D, Brown H, Rose L, Scholey JM (april 1999). "Movement of motor and cargo along cilia". Nature. 398 (6729): 674. Bibcode:1999Natur.398..674O. doi:10.1038/19448. PMID 10227290. S2CID 4414550.
- Cole DG, Diener DR, Himelblau AL, Beech PL, Fuster JC, Rosenbaum JL (maj 1998). "Chlamydomonas kinesin-II-dependent intraflagellar transport (IFT): IFT particles contain proteins required for ciliary assembly in Caenorhabditis elegans sensory neurons". 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. (septembar 2006). "Mechanism of transport of IFT particles in C. elegans cilia by the concerted action of kinesin-II and OSM-3 motors". J. Cell Biol. 174 (7): 1035–45. doi:10.1083/jcb.200606003. PMC 2064394. PMID 17000880.
- Qin H, Burnette DT, Bae YK, Forscher P, Barr MM, Rosenbaum JL (septembar 2005). "Intraflagellar transport is required for the vectorial movement of TRPV channels in the ciliary membrane". Curr. Biol. 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 (oktobar 2005). "Gli2 and Gli3 localize to cilia and require the intraflagellar transport protein polaris for processing and function". PLOS Genet. 1 (4): e53. doi:10.1371/journal.pgen.0010053. PMC 1270009. PMID 16254602.
- Briggs LJ, Davidge JA, Wickstead B, Ginger ML, Gull K (august 2004). "More than one way to build a flagellum: comparative genomics of parasitic protozoa". Curr. Biol. 14 (15): R611–2. doi:10.1016/j.cub.2004.07.041. PMID 15296774. S2CID 42754598.
Vanjski linkovi
uredi- For a time-lapse microscopic QuickTime movie and schematic cartoon of IFT, see Rosenbaum Lab IFT webpage.