Посещений:
Rab GTPases as regulators of endocytosis, targets of disease and therapeutic opportunities | |
Rab GTPases являются хорошо известными мишенями при болезнях человека, хотя мало изучены в качестве терапевтических мишеней. Выяснение того, как мутантные или неправильно регулируемые Rab GTPases и дополнительные белки вносят вклад в орган-специфические и системные заболевания, остается областью интенсивных исследований и важным фундаментом для поиска эффективных лекарств. Мутации Rab GTPases или ассоциированных регуляторных белков вызывают многочисленные генетические заболевания у человека. Рак, нейродегенерация и диабет являются примером благоприобретенных болезней людей, возникающих в результате усиления или ослабления или аберрантной функции Rab GTPases. Широкий круг физиологических процессов и систем органов, затрагиваемых измененными активностями Rab GTPase базируется на жизненно важной роли реакций на передачу клеточных сигналов и метаболических потребностей посредством скоординированной регуляции мембранного трафика. Регулируемые Rab процессы сортировки грузов, цитоскелетной транслокации пузырьков и соотв. слияния с мембранами мишенями контролируют клеточный метаболизм, жизнеспособность рост и дифференцировку. Здесь мы сконцентрируемся на роли Rab GTPase в эндоцитозе, чтобы проиллюстрировать нормальную функцию и последствия нарушений регуляции, приводящие к болезням. Отдельные примеры призваны, чтобы проиллюстрировать, как дефекты в каскадах Rab GTPase изменяют эндоцитотический перенос, который лежит в основе нарушений нейрологических, накопления липидов и метаболизма костей, а также рака. Рассматриваются перспективы потенциальной терапевтической модуляции активности GTPase посредством вмешательства малых молекул.
Сверхсемейство Ras GTPases управляет трафиком, регуляцией цитоскелета и передачей клеточных сигналов благодаря переплетению функций Rab, Arf/Arl, Rho, Ras и Ran членов подсемейства. Здесь внимание уделено Rab GTPases, которые участвуют в эндоцитозе и рециклинге, фагоцитозе, аутофагии и пиноцитозе (Fig. 1, li side). Как показано на Fig. 1 эндоцитотические Rab GTP выполняют также жизненно важную роль в биогенезе лизосом, цилиогенезе (1-3). Анализируются последствия нормальной функции Rab GTPase или дисфункции акцессорных белков в генетических или благоприобретенных болезнях (Fig. 1, right side).
Rab GTPase regulated endocytosis, recycling and signaling Среди более 70 Rab GTPases млекопитающих (4), существует -20 Rab белков с известными функциями в эндоцитозе и родственных процессах (Table 1). Ранние пути эндоцитоза и рециклинга представлены на Fig. 2 (green section). Рецепторами опосредованный эндоцитоз происходит посредством покрытых clathrin пузырьков и принципиально регулируется с помощью Rab5 и Rab21, широко распространенными регуляторными и эффекторными белками (5, 6). После интернализации, сортировка в ранних эндосомах отделяет молекулы для возвращения в плазматическую мембрану по быстрому (Rab4, Rab 14, Rab 15) и медленному (Rabl la, Rabl5, Rab22a) пути восстановления (recycling) (7-11). Эпителии обладают специализированными петлями (circuits) рециклинга, которые используют Rab 17 и Rab25 в дополнение к повсеместно распределенным Rab4, Rab5 и Rab 11 GTPases (12). Ранние эндосомы также регулируют возвращение в Golgi посредством Rab6 и retromer комплекса, который может также взаимодействовать с Rab7 (13, 14). Из поздних эндосом возвращение регулируется с помощью Rab9, STX10 и Tip47 (15). Т.о., эндосомы и ассоциированные Rab GTPases служат в качестве сортируемого груза для рециклинга плазматической мембраны и Гольджи, а также для деградации.
Цепочки ранней интернализации и рециклинга становятся предметом активации и подавления активности в ответ на передачу сигналов и потребности клеток. Напр., передача сигналов epidermal growth factor receptor (EGFR) посредством Ras активности Rinl, чья guanine nucleotide exchange factor (GEF) активность вызывает ассоциацию Rab5 с signal-transducing adaptor molecule 2 (STAM2), чтобы повысить интернализацию и деградацию EGFR (16). Активация Rabl la, с др. стороны, усиливает рециклинг EGFR в ответ на передачу сигналов EGF и Rab5 GTPase activating protein (GAP), RN-TRE, и уменьшает эндоцитоз EGFR посредством Grb2 (17).
|