Transporte intraflagelar
Proceso celular
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 para 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 los espermatozoides 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 es impulsado por la kinesina -2, mientras que el movimiento hacia adentro o retrógrado es impulsado por la dineína citoplasmática 2/1b. Las partículas de IFT están compuestas por alrededor de 20 proteínas organizadas en dos subcomplejos llamados complejo A y B. [2]

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

Se ha sugerido, basándose en estudios de localización, 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 la membrana a lo largo de los microtúbulos dobletes del axonema flagelar y de los cilios móviles , entre el axonema y la membrana plasmática. Los estudios han demostrado que el movimiento de partículas IFT a lo largo del microtúbulo se lleva a cabo por dos motores de microtúbulos diferentes ; el motor anterógrado (hacia la punta del flagelo) es la kinesina-2 heterotrimérica, y el motor retrógrado (hacia el cuerpo celular) es la dineína 1b citoplasmática. Las partículas IFT transportan subunidades axonemales al sitio de ensamblaje en la punta del axonema; por lo tanto, el IFT es necesario para el crecimiento axonemal. Por lo tanto, dado que el axonema necesita un suministro continuo de proteínas frescas, un axonema con maquinaria IFT defectuosa se encogerá lentamente en ausencia de subunidades proteicas de reemplazo. En los flagelos sanos, las partículas IFT invierten su dirección en la punta del axonema y se cree que transportan proteínas usadas, o "productos de recambio", de vuelta a la base del flagelo. [7] [8]

Las partículas IFT en sí mismas consisten en dos subcomplejos, [9] cada uno formado por varias proteínas IFT individuales . Los dos complejos, conocidos como 'A' y 'B', son separables mediante centrifugación con sacarosa (ambos complejos a aproximadamente 16S, 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 de acuerdo con sus pesos moleculares:

  • El complejo A contiene IFT144, IFT140 , IFT139, IFT122, [2] IFT121 e IFT43 [10]
  • El complejo B contiene IFT172, IFT88 , IFT81 , IFT80 , IFT74 , IFT57 , IFT56, [11] IFT54, [12] IFT52, IFT46, IFT38, [12] IFT27 , IFT25, [13] IFT22, [14] y IFT20 [2]

El complejo IFT-B se ha subdividido en subcomplejos IFT-B1 (central) e IFT-B2 (periférico). Estos subcomplejos fueron descritos por primera vez por Lucker et al. en un experimento con Chlamydomonas reinhardtii , utilizando una mayor fuerza iónica para disociar las partículas periféricas de todo el complejo IFT-B. Se dieron cuenta de que las partículas centrales no necesitan las periféricas para formar un conjunto. [15]

  • IFT-B1 (núcleo) consta de IFT172, IFT80, IFT 57, IFT54, IFT38, IFT20 (seis miembros). [16]
  • IFT-B2 (periférico) consta de IFT88, IFT81, IFT74, IFT70, IFT56, IFT52, IFT46, IFT27, IFT25, IFT22 (10 miembros). [16]

Las propiedades bioquímicas y funciones biológicas de las subunidades IFT recién están comenzando a dilucidarse; por ejemplo, interactúan con componentes del cuerpo basal como CEP170 o proteínas que son necesarias para la formación del cilio, como la chaperona de tubulina y las proteínas de membrana. [17]

Importancia fisiológica

Debido a la importancia de la IFT para mantener los cilios funcionales, ahora se ha implicado a una maquinaria defectuosa de la IFT 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 ubicación incorrecta de esta proteína después de la supresión de WDR62 en ratones da como resultado malformaciones cerebrales y ciliopatías. [18] Otras enfermedades humanas como la degeneración de la retina , el situs inversus (una inversión del eje izquierda-derecha del cuerpo), el síndrome de Senior-Løken , la enfermedad hepática , la discinesia ciliar primaria , la nefronoptisis , el síndrome de Alström , el síndrome de Meckel-Gruber , el 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 del IFT. Ahora se sabe que este grupo diverso de síndromes y enfermedades genéticas surgen debido al mal funcionamiento de los cilios, y ahora se utiliza el término " ciliopatía " para indicar su origen común. [19] Estos y posiblemente muchos otros trastornos pueden entenderse mejor a través del estudio del IFT. [7]

Síndromes genéticos humanos asociados a mutaciones en genes IFT
Gen IFTOtro nombreEnfermedad humanareferencia
IFT27RABL4Síndrome de Bardet-Biedl[20]
IFT43C14ORF179Síndrome de Sensenbrenner[21]
IFT121WDR35Síndrome de Sensenbrenner[22]
IFT122Amplio rango dinámico (WDR10)Síndrome de Sensenbrenner[23]
IFT140KIAA0590Síndrome de Mainzer-Saldino[24]
IFT144WDR19Síndrome de Jeune , síndrome de Sensenbrenner[25]
IFT172SLBSíndrome de Jeune , síndrome de Mainzer-Saldino[26]

Uno de los descubrimientos más recientes sobre el IFT es su posible papel en la transducción de señales. Se ha demostrado que el IFT es necesario 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. En concreto, se ha implicado al IFT como mediador de la señalización de Sonic Hedgehog [27] , una de las vías más importantes de 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, DG; Diener, DR; Himelblau, AL; Beech, PL; Fuster, JC; Rosenbaum, JL (mayo de 1998). "Transporte intraflagelar dependiente de kinesina-II de Chlamydomonas (IFT): las partículas IFT contienen proteínas necesarias para el ensamblaje ciliar en las neuronas sensoriales de 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.; Lorentzen, E. (2011). "Estructura cristalina del complejo de transporte intraflagelar 25/27". 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 batido flagelar". Proc Natl Acad Sci USA . 90 (12): 5519–23. Bibcode :1993PNAS...90.5519K. doi : 10.1073/pnas.90.12.5519 . PMC 46752 . PMID  8516294. 
  5. ^ Orozco, JT; Wedaman KP; Signor D; Brown H; Rose L; Scholey JM (1999). "Movimiento del motor y de la carga a lo largo de los cilios". Nature . 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. Cell Biol . 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 los cilios: moviéndose a lo largo de la antena celular". Journal of Cell Biology . 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 de transporte intraflagelar B: interacción directa de las subunidades IFT81 e IFT74/72". J. Biol. Chem . 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 de transporte intraflagelar A de Chlamydomonas reinhardtii". J. Biol. Chem . 287 (15): 11689–703. doi : 10.1074/jbc.M111.287102 . PMC 3320918. PMID  22170070 . {{cite journal}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  11. ^ Xin, Daisy; Christopher, Kasey J.; Zeng, Lewie; Kong, Yong; Weatherbee, Scott D. (15 de abril de 2017). "IFT56 regula el patrón de desarrollo de los vertebrados al mantener la integridad del complejo IFTB y la arquitectura de los microtúbulos ciliares". Desarrollo . 144 (8): 1544–1553. doi :10.1242/dev.143255. ISSN  1477-9129. PMC 5399663 . PMID  28264835. 
  12. ^ ab Taschner, Michael; Weber, Cristina; Mourão, André; Vetter, Melanie; Awasthi, Mayanka; Stiegler, Marc; Bhogaraju, Sagar; Lorentzen, Esben (abril de 2016). "Las proteínas de transporte intraflagelar 172, 80, 57, 54, 38 y 20 forman un complejo IFT-B2 estable de unión a tubulina". La Revista EMBO . 35 (7): 773–790. doi :10.15252/embj.201593164. ISSN  0261-4189. PMC 4818760 . PMID  26912722. 
  13. ^ Wang, Zhaohui; Fan, Zhen-Chuan; Williamson, Shana M.; Qin, Hongmin (1 de mayo de 2009). Jin, Dong-Yan (ed.). "La proteína de transporte intraflagelar (IFT) IFT25 es un componente de fosfoproteína del complejo B de IFT e interactúa físicamente con IFT27 en Chlamydomonas". PLOS ONE . ​​4 (5): e5384. Bibcode :2009PLoSO...4.5384W. doi : 10.1371/journal.pone.0005384 . hdl : 1969.1/182092 . ISSN  1932-6203. PMID  19412537.
  14. ^ Observador, Stefanie; Jung, Jamín; Shafiq, Shahaan; Basquín, Jerónimo; Fuerte, Cecile; Bastián, Philippe; Lorentzen, Esben (2 de mayo de 2019). "La unión de IFT22 al complejo de transporte intraflagelar es esencial para el ensamblaje del flagelo". La Revista EMBO . 38 (9). doi :10.15252/embj.2018101251. ISSN  0261-4189. PMC 6484408 . 
  15. ^ Lucker, Ben F.; Behal, Robert H.; Qin, Hongmin; Siron, Laura C.; Taggart, W. David; Rosenbaum, Joel L.; Cole, Douglas G. (julio de 2005). "Caracterización del núcleo del complejo de transporte intraflagelar B". Journal of Biological Chemistry . 280 (30): 27688–27696. doi : 10.1074/jbc.M505062200 . PMID  15955805.
  16. ^ ab Takei, Ryota; Katoh, Yohei; Nakayama, Kazuhisa (1 de enero de 2018). "Se requiere una interacción robusta de IFT70 con IFT52–IFT88 en el complejo IFT-B para la ciliogénesis". Biology Open . 7 (5). doi :10.1242/bio.033241. ISSN  2046-6390. PMC 5992529 . PMID  29654116. 
  17. ^ Lamla S (2009). Caracterización funcional de la proteína centrosomal Cep170. Disertación (Texto.Tesis Doctoral). LMU Muenchen: Fakultät für Biologie.
  18. ^ Shohayeb, B, et al. (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". Hum. Mol. Genet . 29 (2): 248–263. doi : 10.1093/hmg/ddz281 . PMID:  31816041.
  19. ^ Badano, Jose L.; Norimasa Mitsuma; Phil L. Beales; Nicholas Katsanis (septiembre de 2006). "Las ciliopatías: una clase emergente de trastornos genéticos humanos". Revisión anual de genómica y genética humana . 7 : 125–148. doi :10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. PMID  16722803.
  20. ^ 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}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  21. ^ 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}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  22. ^ 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}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  23. ^ 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. Número de modelo : PMID 20493458  . {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  24. ^ 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 otros 18. (2012). "El síndrome de Mainzer-Saldino es una ciliopatía causada por mutaciones de IFT140". Am. J. Hum. Genet . 90 (5): 864–870. doi :10.1016/j.ajhg.2012.03.006. PMC 3376548. PMID  22503633 . {{cite journal}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  25. ^ 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 otros 16. (2011). "Ciliopatías con anomalías esqueléticas e insuficiencia renal debido a mutaciones en el gen IFT-A WDR19". Am. J. Hum. Genet . 89 (5): 634–643. doi :10.1016/j.ajhg.2011.10.001. PMC 3213394. PMID  22019273 . {{cite journal}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  26. ^ 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}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  27. ^ 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. 

Lectura adicional

  • Orozco JT, Wedaman KP, Signor D, Brown H, Rose L, Scholey JM (abril de 1999). "Movimiento del motor y de la carga a lo largo de los cilios". 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 (mayo de 1998). "Transporte intraflagelar dependiente de kinesina II (IFT) de Chlamydomonas: las partículas IFT contienen proteínas necesarias para el ensamblaje ciliar en las neuronas sensoriales de 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. (septiembre de 2006). "Mecanismo de transporte de partículas IFT en los cilios de C. elegans mediante la acción concertada de los motores kinesina-II y OSM-3". 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 (septiembre de 2005). "El transporte intraflagelar es necesario para el movimiento vectorial de los canales TRPV en la membrana ciliar". Curr. Biol . 15 (18): 1695–9. Bibcode :2005CBio...15.1695Q. 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 (octubre de 2005). "Gli2 y Gli3 se localizan en los cilios y requieren la proteína de transporte intraflagelar polaris para su procesamiento y funcionamiento". 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). "Más de una forma de construir un flagelo: genómica comparativa de protozoos parásitos". Curr. Biol . 14 (15): R611–2. Bibcode :2004CBio...14.R611B. doi : 10.1016/j.cub.2004.07.041 . PMID  15296774. S2CID  42754598.
  • Para ver una película QuickTime microscópica con lapso de tiempo y una caricatura esquemática del IFT, consulte la página web del Laboratorio Rosenbaum IFT.
Obtenido de "https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Transporte_intraflagelar&oldid=1255770749"