Transporte intraflagelar - Intraflagellar transport
O transporte intraflagelar ou IFT é uma motilidade bidirecional ao longo dos microtúbulos axonemais que é essencial para a formação ( ciliogênese ) e manutenção da maioria dos cílios e flagelos eucarióticos . Acredita-se que seja necessário construir todos os cílios que se agrupam dentro de uma projeção de membrana da superfície da célula. Plasmodium falciparum cilia e os espermatozoides flagelos de Drosophila são exemplos de cílios que se agrupam no citoplasma e não requerem IFT. O processo de IFT envolve o movimento de grandes complexos de proteínas chamados de partículas de IFT ou trens do corpo celular para a ponta ciliar e seguido por seu retorno ao corpo celular. O movimento para fora ou anterógrado é alimentado pela cinesina-2, enquanto o movimento para dentro ou retrógrado é alimentado pela dineína citoplasmática 2 / 1b. As partículas IFT são compostas por cerca de 20 proteínas organizadas em dois subcomplexos chamados complexos A e B.
O IFT foi relatado pela primeira vez em 1993 pelo estudante de graduação Keith Kozminski enquanto trabalhava no laboratório do Dr. Joel Rosenbaum na Universidade de Yale . O processo de IFT foi melhor caracterizado na alga biflagelada Chlamydomonas reinhardtii , bem como nos cílios sensoriais do nematóide Caenorhabditis elegans .
Foi sugerido, com base em estudos de localização, que as proteínas IFT também funcionam fora dos cílios.
Bioquímica
A IFT descreve o movimento bidirecional de partículas não ligadas à membrana ao longo dos microtúbulos duplos do axonema flagelar , entre o axonema e a membrana plasmática. Estudos têm mostrado que o movimento das partículas de IFT ao longo do microtúbulo é realizado por dois motores baseados em microtúbulos diferentes; o motor anterógrado (em direção à ponta do flagelo) é a cinesina- 2 heterotrimérica e o motor retrógrado (em direção ao corpo celular) é a dineína citoplasmática 1b. Partículas de IFT carregam subunidades axonemais para o local de montagem na ponta do axonema; assim, o IFT é necessário para o crescimento axonemal. Portanto, uma vez que o axonema precisa de um suprimento continuamente novo de proteínas, um axonema com maquinaria IFT defeituosa encolherá lentamente na ausência de subunidades de proteína de reposição. Em flagelos saudáveis, as partículas de IFT invertem a direção na ponta do axonema, e acredita-se que carreguem proteínas usadas, ou "produtos de renovação", de volta à base do flagelo.
As próprias partículas IFT consistem em dois subcomplexos, cada um composto por várias proteínas IFT individuais . Os dois complexos, conhecidos como 'A' e 'B,' são separáveis por centrifugação de sacarose (ambos complexos a aproximadamente 16S, mas sob o aumento da força iônica o complexo B sedimenta mais lentamente, segregando assim os dois complexos). As muitas subunidades dos complexos IFT foram nomeadas de acordo com seus pesos moleculares:
- complexo A contém IFT144 , IFT140 , IFT139 , IFT122 , IFT121 e IFT43
- complexo B contém IFT172 , IFT88 , IFT81 , IFT80 , IFT74 , IFT72 , IFT57 , IFT52 , IFT46 , IFT27 e IFT20
As propriedades bioquímicas e funções biológicas dessas subunidades IFT estão apenas começando a ser elucidadas, por exemplo, elas interagem com componentes do corpo basal como CEP170 ou proteínas que são necessárias para a formação de cílios como tubulina chaperona e proteínas de membrana.
Importância fisiológica
Devido à importância do IFT na manutenção dos cílios funcionais, o mecanismo defeituoso do IFT foi agora implicado em muitos fenótipos de doenças geralmente associados a cílios não funcionais (ou ausentes). IFT88, por exemplo, codifica uma proteína também conhecida como Tg737 ou Polaris no ratinho e no homem, e a perda desta proteína foi encontrada para causar uma autossómica - recessiva policístico doença renal fenótipo modelo em ratos. Além disso, a localização incorreta desta proteína após o knockdown de WDR62 em camundongos resulta em malformação cerebral e ciliopatias. Outras doenças humanas, como degeneração retinal , situs inversus (uma reversão do eixo esquerdo-direito do corpo), síndrome de Senior-Løken , doença hepática , discinesia ciliar primária , nefronoftise , síndrome de Alström , síndrome de Meckel-Gruber , síndrome de Sensenbrenner , síndrome de Jeune , e a síndrome de Bardet-Biedl , que causa rins císticos e degeneração retiniana, foram associadas à maquinaria de IFT. Este grupo diverso de síndromes genéticas e doenças genéticas são agora entendidas como surgindo devido ao mau funcionamento dos cílios, e o termo " ciliopatia " agora é usado para indicar sua origem comum. Esses e possivelmente muitos outros distúrbios podem ser melhor compreendidos por meio do estudo do IFT.
Gene IFT | Outro nome | Doença humana | referência |
---|---|---|---|
IFT27 | RABL4 | Síndrome de Bardet-Biedl | |
IFT43 | C14ORF179 | Síndrome de Sensenbrenner | |
IFT121 | WDR35 | Síndrome de Sensenbrenner | |
IFT122 | WDR10 | Síndrome de Sensenbrenner | |
IFT140 | KIAA0590 | Síndrome de Mainzer-Saldino | |
IFT144 | WDR19 | Síndrome de Jeune , síndrome de Sensenbrenner | |
IFT172 | SLB | Síndrome de Jeune , síndrome de Mainzer-Saldino |
Uma das descobertas mais recentes sobre IFT é seu papel potencial na transdução de sinal. Foi demonstrado que o IFT é necessário para o movimento de outras proteínas de sinalização dentro dos cílios e, portanto, pode desempenhar um papel em muitas vias de sinalização diferentes. Especificamente, o IFT foi implicado como um mediador da sinalização de hedgehog sônico , uma das vias mais importantes na embriogênese .
Referências
Leitura adicional
- Orozco JT, Wedaman KP, Signor D, Brown H, Rose L, Scholey JM (abril de 1999). "Movimento de motor e carga ao longo dos cílios". Nature . 398 (6729): 674. doi : 10.1038 / 19448 . PMID 10227290 . S2CID 4414550 .
- Cole DG, Diener DR, Himelblau AL, Beech PL, Fuster JC, Rosenbaum JL (maio de 1998). " Transporte intraflagelar dependente de Chlamydomonas kinesin-II (IFT): as partículas de IFT contêm proteínas necessárias para a montagem ciliar em neurônios sensoriais de Caenorhabditis elegans " . J. Cell Biol . 141 (4): 993–1008. doi : 10.1083 / jcb.141.4.993 . PMC 2132775 . PMID 9585417 .
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- Qin H, Burnette DT, Bae YK, Forscher P, Barr MM, Rosenbaum JL (setembro de 2005). “O transporte intraflagelar é necessário para o movimento vetorial dos canais TRPV na membrana ciliar” . 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 (outubro de 2005). "Gli2 e Gli3 localizam-se nos cílios e requerem a proteína polaris de transporte intraflagelar para processamento e função" . 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 (agosto de 2004). “Mais de uma forma de construir um flagelo: genômica comparativa de protozoários parasitas” . Curr. Biol . 14 (15): R611–2. doi : 10.1016 / j.cub.2004.07.041 . PMID 15296774 . S2CID 42754598 .
links externos
- Para ver um filme microscópico de lapso de tempo QuickTime e um desenho esquemático do IFT, consulte a página do IFT do Rosenbaum Lab .