Считается, что реснички явились первыми, описанными клеточными органеллами, когда Leeuwenhoek (as translated in Dobell 1958) наблюдал одиночные клетки, двигающие сами себя с помощью тонких клеточных проекций (see Satir 1995). Примерно 300 лет спустя, неподвижные первичные реснички были впервые описаны и самими ранними функциями их были описаны сенсорные функцию. То, что эти суждения были правильны, стало ясно в результате недавнего прорыва в биологии развития. В самом деле, передовые генетические скрининги на мышах выявили, что реснички играют критическую роль в регуляции пути передачи сигналов Hedgehog у позвоночных (Huangfu et al. 2003; Eggenschwiler and Anderson 2007; Goetz and Anderson 2010).
Вследствие этих находок обнаружился большой класс болезней людей и синдромов ("цилиопатии"), которые обладали перекрывающимся фенотипическим спектром и оказались связанными с распространенными этиологически задействованными мутациями генов, ассоциированных с цилиогенезом или функцией ресничек (rev., see Baker and Beales 2009). Удивительно, однако, не все фенотипы цилиопатий могут быть легко объяснены альтерациями передачи сигналов Hh, это привело к гипотезе, что первичные реснички могут действовать в более общем смысле как клеточные антенны для разнообразных клеточных сигнальных событий, включая передачу сигналов PDGF, передачи сенсорных воспринимающих сигналов и передачи сигналов Wnt (Schneider et al. 2005; Simons et al. 2005; Shah et al. 2009). Общая роль ресничек в передаче сигналов это призыв, учитывая недавние вереницы исследований, показавших, что проникновение в ресничку это тонко регулируемый процесс. Модулирование локализации сигнальных трансдукторов ресничек может быть механизмом тонкой настройки ресничек для большей или меньшей чувствительности к данному сигналу.
Данные, подтверждающие существенную роль ресничек или ассоциированных с ресничками белков в передаче сигналов Hh позвоночных обширны и консенсус мнений начинает определяться (Eggenschwiler and Anderson 2007; Goetz and Anderson 2010). В резком контрасте, роль ресничек в передаче сигналов Wnt остается неуловимой. В самом деле, какова, если она существует, связь между ресничками и путями Wnt/β-catenin или Wnt/PCP (planar cell polarity), неясно. Множественные связи и являются предметом данного обзора. Убедительные доказательства бедны.
Cilia and canonical Wnt signaling
Каноническая передача сигналов Wnt участвует в большом числе онтогенетических и болезненных процессов. Секретируемый Wnt лиганд соединяется с и активирует рецепторы класса Frizzled, приводя к стабилизации и локализации в ядре β-catenin br последующей активации генов мишеней для Wnt (rev. van Amerongen and Nusse 2009). В действительности этот путь значительно сложнее, на что указывают множественные механизмы обратной связи и неустойчивое равновесие большого числа регуляторных компонентов во время передачи сигналов Wnt (for example, see Lee et al. 2003). Необходимо посмотреть, как локализация рецепторов и регуляторное ограничение ресничками д. предоставлять существенные преимущества в терминах концентрации и регуляции сигнальных усилий. В самом деле, ряд компонентов передачи сигналов Wnt обнаруживается в ресничках и базальных тельцах.
Одна из первых связей между ресничками и каноническим Wnt путем получена в результате доказательства, что продукт гена inversin Nephrocystin2 (также наз. Inv) локализуется в ресничках и физически взаимодействует со стержневым компонентом Wnt пути, Dishevelled (Dvl) (Otto et al. 2003; Watanabe et al. 2003; Simons et al. 2005). Эксперименты по ко-трансфекции показали, что Inv устраняет способность Dvl управлять активацией чувствительной к Wnt репортерной конструкцией (Simons et al. 2005). Т.о., ранние указания подтвердили, что каноническая передача сигналов Wnt действительно скорее ограничивается, чем усиливается событиями в первичных ресничках.
Первая связь между ресничками и передачей сигналов Wnt проявилась в том, что нокдаун любого из нескольких генов, ассоциированных с хорошо известной цилиопатией, синдромами Bardet-Biedl (BBS1, BB4 и MKKS) приводит к гиперактивной реакции Wnt в культивируемых клетках (Gerdes et al. 2007). Аналогично, нокдаун Kif3a, kinesin мотора, важного для цилиогенеза, также ведет к многократному усилению клеточной реакции на экзогенно добавляемый Wnt3a (Gerdes et al. 2007). За этими исследованиями вскоре последовало др. сообщение, показавшее, что разрушение первичных ресничек у мышей с мутациями в kif3a, Ift88 или ofd1 также ведет к заметному усилению клеточных реакций на активацию канонического пути Wnt (Corbit et al. 2008). Более того, присутствие первичной реснички существенно ограничивает передачу сигналов Wnt как в культивируемых мышиных эмбриональных фибробластах (mouse embryo fibroblasts (MEFs)), так и в эмбриональных стволовых клетках (Corbit et al. 2008).
Важно, однако, отметить, что некоторые недавние исследования свидетельствуют, что фактически неизвестна роль всех ресничек в передаче сигналов Wnt. Напр., материнские/зиготические мутанты рыбок данио по гену ift88 неспособны продуцировать реснички, но поскольку эти мутанты обладают ожидаемым Hh-родственными фенотипами, то они не обнаруживают очевидных дефектов в Wnt-зависимых онтогенетических процессах или в экспрессии известных генов мишеней для Wnt (Huang and Schier 2009). Аналогично, в др. анализе установлено, что Wnt ген мишень Axin2 и трансгенный Wnt репортер оба были нормальными у мышиных эмбрионов, лишенных ift88, ift72 или kif3a (Ocbina et al. 2009). Более того, в этом исследовании также изучали MEFs, генерируемые дикого типа и дефектными по ресничкам мышами, используя количественный Wnt репортер, и не выявили различий в реакции на Wnt лиганд (Ocbina et al. 2009).
Несмотря на эти расхождения во мнении, некоторые др. сообщения подтверждают роль ресничек (или ассоциированных с ресничками белков) в ограничении передачи сигналов Wnt. Напр., потеря первичных ресничек в протоках молочных желез Ift88 мутантных мышей ведет как к усилению передачи сигналов Wnt, так и к снижению передачи сигналов Hh (McDermott et al. 2010). Сходным образом, Chibby, белок, ассоциированный с базальным тельцем, необходим для цилиогенеза в воздушных путях и также может связывать β-catenin и негативно регулировать передачу сигналов Wnt (Takemaru et al. 2003; Voronina et al. 2009). Как в воздушных путях, так и в MEFs, мутация chibby ведет к усилению активности Wnt реакций (Voronina et al. 2009).
Доказательства, указывающие на роль ресничек в негативной регуляции активности Wnt/β-catenin, не ограничиваются мышами. У рыбок данио ген seahorse был идентифицирован при скрининге генов, затрагивающих образование почечных кист, широко распространенного проявления цилиопатий. Хотя белок Seahorse не располагается в ресничках, ген seahorse экспрессируется на высоком уровне в тканях с ресничками, указывая, что он участвует в функционировании ресничек (Kishimoto et al. 2008). Интересно, что Seahorse соединяется с Dvl, а морфанты seahorse обладают фенотипом, согласующимся с экспансией передачи сигналов Wnt, подтверждая тем самым, что Seahorse каким-то образом ограничивает передачу сигналов Wnt у рыбок данио. Аналогично, избыточная экспрессия липогенного транскрипционного фактора (SREBP1c) нарушает цилиогенез и усиливает передачу сигналов Wnt/β-catenin у Xenopus (Willemarck et al. 2010).
Наконец, дефекты ресничек тесно сцеплены с болезнью поликистоза почек, а эксперименты с NPHP2/Inv , белком, ассоциированным с ресничками, выявили связь с передачей сигналов Wnt (Simons et al. 2005). С др. стороны, потеря ресничек в почках Ift20 мутантных мышей ассоциирует с увеличением в ядре дефосфорилированного β-catenin и увеличением экспрессии разнообразных генов мишеней для Wnt (Jonassen et al. 2008). Напротив, мыши, мутантные по гену Ahi1/Jbn, отвечающему за синдром Joubert, обнаруживают устранение канонической передачи сигналов Wnt в почках (Lancaster et al. 2009). Поскольку Jbn, по-видимому, контролирует передачу сигналов Wnt путем облегчения проникновения в ядро β-catenin (Lancaster et al. 2009), его взаимоотношение с ресничками неясно. Одна группа (Lancaster et al. 2009) сообщает, что Jbn не нужен для цилиогенеза, но др. группа (Hsiao et al. 2009) сообщает, что он необходим. Обе группы описывают роль Jbn в доставке в фоторецепторы соединяющей реснички (Louie et al. 2010; Westfall et al. 2010). Итак. эти результаты, по-видимому, указывают на позитивную скорее, чем на негативную роль роль Jbn и ресничек на передачу сигналов Wnt. Альтернативным объяснением является то, что Jbn секвестрируется в ресничках, чтобы ограничивать передачу сигналов Wnt, так что разрушение ресничек (с помощью мутации IFT [intraflagellar transport] генов, напр.) д. высвобождать Jbn и позволять ему потенциировать вступление в ядро β-catenin и тем самым стимулировать передачу сигналов Wnt. Осложняет это мнение тот факт, что др. локализованный в базальном тельце белок, Chibby, действует противоположным образом-ингибируя передачу сигналов Wnt путем предупреждения вступления в ядро β-catenin (Li et al. 2008).
Итак, несколько линий доказательств подтверждают идею, что реснички или ассоциированные с ресничками белки могут действовать, ограничивая каноническую передачу сигналов Wnt/β-catenin. Тем не менее общие эмбриональные фенотипы мышей с мутациями стержневых генов цилиогенеза (Ift88, и.т.д..) не обнаруживают видимых и распространенных дефектов онтогенетических процессов, обеспечиваемых Wnt, хотя такие мыши откровенно напоминают мышей с дефектной передачей сигналов Hh. Очевидно, что роль ресничек в каноническом Wnt пути-какова бы она ни была-является специфической для типа клеток и также существенно более легкая, чем роль ресничек в передаче сигналов Hh. Учитывая сбивающую с толка сложность роли ресничек в сигнальной трансдукции Hh, очевидно, что убедительным заключением является то, что разработка деталей партнерства ресничек с канонической передачей сигналов Wnt д. стать побуждением к исследованию новых путей. В самом деле, клиническое значение этого вопроса может лежать за пределами хорошо известных цилиопатий, так потенциальная связь между передачей сигналов Wnt и ресничками отмечена в медуллобластоме (Han et al. 2009).
Cilia and PCP signaling
Способность клеток ориентироваться относительно оси вдоль плоскости ткани наз. PCP, и во многих тканях это свойство контролируется неканонической ветвью пути Wnt: каскадом PCP. Этот путь первоначально был выявлен на дрозофиле и означал поляризованное в плоскости накопление различных компонентов для определенных регионов клетки. Стержневые компоненты пути включают трансмембранные белки Frizzled, Van Gogh и Flamingo (у позвоночных Fz, Vangl и Celsr, соотв.), и цитоплазматические белки Prickle и Dvl (rev. Vladar et al. 2009; McNeill 2010).
Первая демонстрация их роли у позвоночных осуществлена в исследовании коллективного клеточного движения, называемого конвергентным удлинением (convergent extension (CE)) (Sokol 1996; Heisenberg et al. 2000; Tada and Smith 2000; Wallingford et al. 2000). Этот процесс управляется с помощью поляризованного взаимного проникновения (interdigitation) клеток специфически по медиолатеральной оси эмбриона (Shih and Keller 1992; Keller 2002); неспособность к CE ведет к дефектам закрытия нервной трубки у Xenopus и мышей (Wallingford and Harland 2002; J Wang et al. 2006; Y Wang et al. 2006; Ybot-Gonzalez et al. 2007). PCP передача сигналов, как было установлено, управляет разными поведениями планарно-поляризованных клеток у позвоночных, включая ориентацию стереоцилий в слуховой улитке и волосяных фолликулов в эпидермисе (Montcouquiol et al. 2003; Guo et al. 2004; Devenport and Fuchs 2008; Jones et al. 2008).
Недавно передача сигналов PCP, как было установлено, необходима для поляризованных биений подвижных ресничек в разных тканях. Работа с клетками со многими ресничками эпидермиса Xenopus показала, что Dvl и Vangl2 контролируют планарную ориентацию базальных телец, это, в свою очередь, контролирует направленное биение ресничек (Park et al. 2008; Mitchell et al. 2009). Последующие исследования показали, что эти и др. PCP белки также контролируют направленные биения эпендимных клеток со многими ресничками в головном мозге мышей и почках рыбок данио (Borovina et al. 2010; Guirao et al. 2010; Tissir et al. 2010). Наконец, PCP передача сигналов также необходима для формирования лево-правостороннего паттерна благодаря их роли в плоскостном позиционировании подвижных моноцилий в узелке мыши, в верхней части гастроцеля (gastrocoel roof) Xenopus и Купфферовом пузырьке рыбок данио (Antic et al. 2010; Borovina et al. 2010; Hashimoto et al. 2010; Song et al. 2010). Роль PCP в направленном биении ресничек рассматривалась в недавнем обзоре (Wallingford 2010) и не будет рассматриваться здесь.
Ряд др. исследований посвящен подтверждению роли передачи сигналов PCP, но эта область по-прежнему остается неясной. Как упоминалось выше, Inv взаимодействует с Dvl, который участвует как в канонической, так и неканонической передаче сигналов Wnt (Simons et al. 2005). Inv также обнаруживает сильную гомологию с PCP геном Diego дрозофилы (Feiguin et al. 2001), а потеря Inv ведет к дефектам CE, что согласуется с ролью Inv/NPHP2 в PCP позвоночных (Simons et al. 2005). Эти результаты привели Simons et al. (2005) к предположению. что Inv/NPHP2 в основании первичных ресничек может действовать как молекулярный переключатель, каким-то образом регулирующим баланс между канонической передачей сигналов Wntи передачей сигналов Wnt/PCP.
Дальнейшие доказательства, подтверждающие связь между ресничками и передачей сигналов PCP, получены при исследовании фенотипов у мутантных мышей по генам, ассоциированным с цилиопатией BBS (Ross et al. 2005). Потеря BBS1, BBS4, или Mkks (BBS6) вызывает у мышей открытие глаз и дезорганизацию стереоцилий в улитке, свойство общее PCP мутантным мышам (Ross et al. 2005). Кроме того, несколько генов цилиопатии взаимодействуют генетически с PCP компонентом Vangl2, приводя к более тяжелым дефектам ориентации в улитке и к CE дефектам (Ross et al. 2005; Gerdes et al. 2007; Jones et al. 2008; Leitch et al. 2008; May-Simera et al. 2010). В самом деле, помеченные версии BBS8 и Vangl2 могут быть преципитированы совместно, если экспрессируются совместно в культивируемых клетках (May-Simera et al. 2010). Наконец, манипуляции с др. геном цилиопатий, ofd1, также вызывают CE дефекты у рыбок данио и также обнаруживают функциональную синергию с Vangl2, указывающую на генетическое взаимодействие между Ofd1 и PCP путем (Ferrante et al. 2009).
Эти данные д. подтверждать роль ресничек или связанных с ресничками белков в передаче сигналов PCP. Однако материнские/зиготические мутации Ift88 у рыбок данио yy вызывают дефектов CE (Huang and Schier 2009). Более того, мы готовы поспорить, что определенные предупреждения необходимы при интерпретации многих экспериментов, связанных с передачей сигналов PCP в реснички. Во-первых, многие из генетических взаимодействий базируются на показателе дефектов нервной трубки (neural tube defects (NTDs)) у мутантных мышей. Однако закрытие нервной трубки у млекопитающих сложный признак и гены, участвующие в закрытии в одном регионе нервной трубки не обязательно действуют в др. регионах (Wallingford 2006; Murdoch and Copp 2010). Кстати, специфический класс NTDs, соотв. обнаруживающийся у PCP мутантных мышей, наз. craniorachischisis и затрагивает целиком задний и спинной мозг. Этот NTD заслуживает внимание, поскольку связан с неспособностью инициальных точек закрытия нервной трубки позвоночных на уровне заднего мозга и это соотв. наблюдается у по стержневым PCP мутантных мышей, включая Dvl, Frizzled, Vangl2 и Celsr1 (Kibar et al. 2001; Hamblet et al. 2002; Curtin et al. 2003; Y Wang et al. 2006). Этот NTD является следствием дефектов клеточных перемещений при CE (Wallingford and Harland 2002; J Wang et al. 2006; Ybot-Gonzalez et al. 2007).
Удивительно, однако, мутации, которые драматически нарушают цилиогенез, не вызывают краниорахишизиса; инициальное закрытие в заднем мозге осуществляется нормально (Huangfu et al. 2003; Huangfu and Anderson 2005; Liu et al. 2005; Caspary et al. 2007). Скорее мутантные по ресничкам мыши обнаруживают NTD, называемые экзэнцефалией, при которой остаётся открытым передний мозг (Murdoch and Copp 2010). Мыши с мутациями в стержневых PCP генах очень редко обнаруживают экзэнцефалию. Принимая во внимание большое количество регион-автономных морфогенетических процессов, которые сотрудничают при закрытии нервной трубки позвоночных (Colas and Schoenwolf 2001; Copp et al. 2003; Wallingford 2006), вполне возможно, что генетические взаимодействия, наблюдаемые между PCP генами и цилиарными генами у мышей имеют больше дела с физической интеграцией разных морфогенетических процессов в формировании нервной трубки, чем с интеграцией специфических молекулярных сигналов. Кроме того, обнаруживается роль, по крайней мере, у некоторых PCP белков в процессе цилиогенеза (см. ниже) может в дальнейшем запутывать интерпретацию результатов генетических скрещиваний.
Наконец, и вообще-то наиболее важно, поскольку обнаруживается механистическая основа роли ресничек в передаче сигналов Hh, существование не очевидного способа связать роль ресничек с современными механистическими основами передачи сигналов PCP. Это расхождение истекает из "геометрической" природы считывания передачи сигналов PCP по сравнению с др. сигнальными путями. Сигнальные системы, такие как канонический Wnt или Hh пути, действуют на уровне транскрипции, с биохимическими изменениями компонентов трансдукции, ведущими к изменениям в доступе транскрипционных факторов к ДНК мишеням. Путь PCP, напротив, контролирует морфологию клетки скорее, чем транскрипцию и поэтому отсутствуют специфические биохимические метрики для "активации" PCP сигнального каскада. Вместо этого, в тканях, где это наиболее понятно (крылья дрозофилы и улитка позвоночных), имеется асимметричная и взаимно антагонистическая пространственная локализация стержневых PCP белков, которая служит в качестве ключа для считывания активностей этих путей (rev. Strutt 2002; Vladar et al. 2009; McNeill 2010). Эти асимметричные комплексы затем взаимодействуют с фундаментальным клеточным аппаратом (цитоскелетом и т. д.), чтобы повлиять на поляризованную клеточную морфологию.
Согласно этому мнению передача сигналов PCP разделяется на "активную передачу сигналов PCP" (базирующейся на асимметричной локализации PCP компонентов) и на способность клеток исполнять поляризованное клеточное или субклеточное поведение. Эти два аспекта могут быть разделены. Прекрасный пример представлен в исследовании вестибулярной системы мыши, которая обладает планарно-поляризованным позиционирование волосковых клеток, сходным с тем, что обычно исследуется в улитке. Киноцилии позиционированы на противоположных сторонах клеток в разных регионах вестибулярного эпителия; некоторые позиционированы медиально, а другие латерально. Удивительно, хотя позиции киноцилиев обратные, асимметричное расположение стержневых PCP белков Prickle2 и Frizzled6 не является обратным и подобное состояние сохраняется во всей ткани (Deans et al. 2007). Поэтому комплексная модель с вовлечением прямой и функциональной связи между киноцилием и асимметричным накоплением PCP белков в настоящее время трудно вообразима.
Cilia and PCP signaling versus cilia and PCP
Двигаясь дальше, критическое отличие необходимо сделать между передачей сигналов PCP и планарной поляризацией клеток. PCP сигнальный каскад привлек многочисленное внимание, но некоторые эпителии безусловно могут приобретать планарную поляризацию в отсутствие этого одного из сигнальных путей. Напр., медиолатеральные интеркаляции клеток и деления в плоскости поляризованных клеток, которые управляют удлинением зародышевого диска у дрозофилы, не нуждаются в передаче сигналов PCP (Zallen and Wieschaus 2004; da Silva and Vincent 2007). Т.о., одной из интригующих идей является то, что с ресничками ассоциированные белки участвуют в генерации планарной полярности, но они делают это способом, который независим от неканонического Wnt/PCP сигнального пути.
Наилучшие доказательства этого получены на примере внутреннего уха, где условная мутация Ift88, которая является критической в улитке для формирования киноцилия, но не для базирующихся на актине стереоцилиях, вызывает дезорганизацию планарно-поляризованной ориентации этих стереоцилий (Jones et al. 2008). Интересно, что даже когда эти клетки выглядят морфологически неполяризованными, они поддерживают собственно асимметричную локализацию стержневых PCP компонентов, указывая тем самым, что потеря ресничек действует, чтобы контролировать поляризованное клеточное поведение независимо от или ниже PCP сигнального аппарата (Jones et al. 2008). Сходная ситуация в дальнейшем была описана в эпендимных клетках со множеством ресничек у мышей, у которых мутация Ift88 ведет к дефекту плоскостной поляризации управляемого биения ресничек, но не нарушает плоскостного поляризованного распределения белка Vangl2 (Guirao et al. 2010).
Эти эпендимные клетки предоставляют также второй пример важности различия между специфической передачей сигналов PCP и планарной поляризацией клеток в целом. Плоскостная поляризация базальных телец управляется с помощью передачи сигналов PCP (see Wallingford 2010), но эпендимные клетки обладают также дополнительной формой плоскостной поляризации, проявляющейся в образовании асимметричных кластеров ресничек на апикальной поверхности клеток (Mirzadeh et al. 2010). Элегантный набор экспериментов показал, что если цилиогенез нарушен в предшественниках этих эпендимных клеток (клеток радиальной глии), то образование поляризованных кластеров эпендимных ресничек нарушается, указывая тем самым, что реснички каким-то образом участвуют в генерации этого элемента планарной полярности эпендимных клеток (Mirzadeh et al. 2010). Важно, однако, что это образование планарно поляризованных кластеров ресничек не нуждается в передаче сигналов PCP (Hirota et al. 2010).
Эти данные подтверждают модель, в которой реснички (или ассоциированные с ресничками белки) могут влиять на планарную клеточную поляризацию независимо от аппарата передачи сигналов PCP. Как возможно такое? Одна из интригующих возможностей сфокусирована в центросоме. Миграция поляризованных клеток in vitro уже давно была ассоциирована с планарно-поляризованным расположением центросомы (e.g., Kupfer et al. 1982; Gomes et al. 2005). В самом деле, манипуляции с определенными PCP сигнальными компонентами могут нарушать миграцию культивируемых клеток и соотв. рандомизировать позиционирование центросомы (Schlessinger et al. 2007).
Если рассматривать миграцию клеток и планарную полярность, то соблазнительно (и часто интеллектуально полезно) игнорировать третье измерение. Однако PCP-обеспечиваемое коллективное перемещение клеток, такое как CE использует движущиеся клетки, которые ориентированы во всех трех измерениях. Эти "hexahedral" клетки втягиваются в поведение, которое поляризовано вдоль как медиолатеральной (плоскостной) оси, так и вдоль ортогональной, так и из глубины-к-поверхности оси (see the discussion in Green and Davidson 2007). Может оказаться, что позиция центросомы существенна для facet клеточной способности воспринимать информацию поляризации и действует на неё, чтобы осуществить необходимое поляризованное поведение в трех измерениях.
Накапливаются доказательства, что это действительно имеет место. У Xenopus, рост микротрубочек поляризован как вдоль медиолатеральной оси, так оси из глубины к поверхности. Растущие микротрубочки присутствуют в основном в глубине цитоплазмы и рост преимущественно ориентирован латерально (Shindo et al. 2008). Сходным образом, у рыбок данио центросомы обнаруживают поляризованную локализацию вблизи образующейся апикальной поверхности эпителизирующихся мезодермальных и эктодермальных клеток во время гаструляции; их расположение также поляризовано в плоскости, при этом склонность к заднему расположению обнаруживается в ранний, а склонность к медиальному расположению в поздний период гаструляции (D Sepich and L Solnica-Krezel, pers comm.).
Если позиция центросомы оказывается в конечном итоге центральной по отношению к перемещению поляризованной клетки, тогда, по-видимому, становятся возможными генетические взаимодействия между PCP белками и белками, ассоциированными с ресничками, это может меньше всего говорить нам о молекулярном взаимном наведении сигналов, чем о взаимозависимости двух самостоятельных элементов аппарата поляризации клеток. С этим мнением согласуется тот факт, что многие белки, которые играют роль в цилиогенезе, также играют роль в становлении или поддержании расположения центросом (напр., Ift20) (Jonassen et al. 2008). Более того, некоторые из очень сходных белков, которые обнаруживают сильные генетические взаимодействия с PCP генами во время CE, также известны, как играющие роль в центросомах. Напр., OFD1 важен для структуры центросом (Singla et al. 2010) , а BBS4 необходим для закрепления микротрубочек на центросомах (Kim et al. 2010). Наконец, недавняя работа продемонстрировала, что Daam1, эффектор Dvl-обеспечиваемой передачи сигналов PCP (Habas et al. 2001), также необходим для позиционирования центросом в мигрирующих культивируемых клетках (Ang et al. 2010).
Итак, ясно, что реснички или с ресничками ассоциированные белки могут в определенных контекстах влиять на планарную поляризацию клеток, даже если их в передаче сигналов PCP
per se остается неясной. Если эта связь не запутывает достаточно, то имеются весомые доказательства, что, по крайней мере, некоторые PCP сигнальные белки важны для цилиогенеза.
'PCP effector' proteins and ciliogenesis
Первыми прямыми доказательствами связи между передачей сигналов PCP и сборкой ресничек получены при анализе мало изученных "PCP эффекторных" белков Inturned и Fuzzy, которые важны для передачи сигналов PCP в крыльях дрозофилы (Park et al. 1996; Lee and Adler 2002; Adler et al. 2004; Collier et al. 2005). У Xenopus, они экспрессируются на высоком уровне в тканях с ресничками, а MO-обусловленный нокдаун вызывает выраженные дефекты цилиогенеза и передачи сигналов Hedgehog (Park et al. 2006). Потребность в этих белках для цилиогенеза и передачи сигналов Hh законсервирована и у мышей (Gray et al. 2009; Heydeck et al. 2009; Dai et al. 2010; Zeng et al. 2010).
Inturned кодирует новый PDZ-содержащий белок, который функционирует ниже основных PCP белков, чтобы контролировать плоскостную поляризацию волосков и щетинок у Drosophila (Park et al. 1996; Lee and Adler 2002). У дрозофилы Inturned является цитоплазматическим белком, который локализуется вблизи плазматической мембраны на проксимальной стороне эпителиальных клеток крыла (Yun et al. 1999; Adler et al. 2004), вблизи расположения основных PCP белков Prickle и Van Gogh (Tree et al. 2002; Bastock et al. 2003). В самом деле, Van Gogh необходим для локализации Inturned (Adler et al. 2004). У позвоночных Inturned располагается диффузно в цитоплазме клеток с одиночной первичной ресничкой и диффузно распределен, но более сконцентрирован в апикальной части эпителиальных клеток со множественными ресничками (Park et al. 2006; Zeng et al. 2010). Важно, что GFP слитый с Inturned, который скорее всего локализован диффузно, может восстанавливать цилиогенез в Inturned-нулевых фибробластах (Zeng et al. 2010).
Нокдаун у Xenopus показал, что Inturned необходим для сборки актина, локализации Rho и закрепления базальных телец на апикальной поверхности клеток со множественными ресничками (Park et al. 2008). Эти результаты прекрасно согласуются с находками, что Rho-обеспечиваемая сборка актина необходима для закрепления на верхушке базальных телец в воздушных путях млекопитающих и яйцеводах перепела (Boisvieux-Ulrich et al. 1990; Huang et al. 2003; Pan et al. 2007). Аналогично у Drosophila, Inturned соединяется formin-подобным актиновым регулятором Multiple Wing Hairs (MWH) (Strutt and Warrington 2008). Т.к. не существует явного ортолога MWH у позвоночных, то эти данные углубляют наше понимание, учитывая ключевую роль Rho GTPases и formin белка Daam1 в PCP-обеспечиваемом CE (Habas et al. 2001, 2003; Marlow et al. 2002; Ybot-Gonzalez et al. 2007).
Fuzzy также кодирует новый белок и мало известно о функции белка Fuzzy у Drosophila (Collier and Gubb 1997; Lee and Adler 2002). Для Fuzzy позвоночных разные компьютерные анализы предсказали, что он служит для доставки пузырьков (Gray et al. 2009). В отличие от Inturned, Fuzzy не важен для закрепления базальных телец, а скорее необходим элонгации аксонемы. Fuzzy действует совместно с Rab-similar GTPase (RSG1), чтобы управлять доставкой из цитоплазмы к базальным тельцам и из базальных телец на кончики ресничек (Gray et al. 2009). Как Fuzzy связан с др. системами доставки в реснички, такими как BBSome и IFT остается открытым вопросом, но довольно любопытно, что Fuzzy и Ift20 участвуют в экзоцитозе, это не зависит от их роли в цилиогенезе (Finetti et al. 2009; Gray et al. 2009).
Остаются важные вопросы. Поскольку Inturned и Fuzzy безусловно играют роль в планарной поляризации крыловых волосков у Drosophila (Lee and Adler 2002), но неясно, что они контролируют онтогенетические процессы, обычно ассоциированные с PCP у позвоночных, такие как CE. Нокдаун любого из генов ведет к легким дефектам CE у Xenopus, но мутантные мыши не обнаруживают фенотипа краниорахишизиса, ассоциируемого с мутациями основных PCP генов (Park et al. 2006; Gray et al. 2009; Heydeck et al. 2009; Zeng et al. 2010). Более того, поскольку широко распространенные дефекты, связанные с Hh, наблюдались в эпидермисе Fuz мутантных мышей, не обнаруживалось дефектов планарной поляризации волосяных фолликулов (Dai et al. 2010), как можно было ожидать от мутации критического PCP гена (e.g., Guo et al. 2004; Devenport and Fuchs 2008).
Т.о., роль генов, обозначенных как "PCP эффекторы" у
Drosophila, остается неясной в отношении передачи сигналов PCP у позвоночных. Ещё больше запутывает недавнее сообщение об ортологе у позвоночных др. довольно темного PCP белка дрозофилы. Цитоплазматический с WD40 повторами белок Fritz важен для PCP в крыльях дрозофилы, и относится к PCP эффекторам (Collier et al. 2005).
Xenopus ортолог Fritz экспрессируется в клетках с ресничками, а его нокдаун вызывает дефекты цилиогенеза и передачи сигналов Hh (Kim et al. 2010). Однако нокдаун также приводит к существенным дефектам CE. Fritz взаимодействует физически с septins и, по-видимому, действует посредством septins как во время цилиогенеза, так и CE. Наконец, мутации Fritz (C2orf86) у человека были найдены ассоциированными с двумя цилиопатиями: Meckel-Gruber синдромом и BBS (Kim et al. 2010).
Core PCP proteins and ciliogenesis
Если роль т. наз. PCP эффекторных белков в цилиогенезе хорошо установлена, роль основных PCP белков в цилиогенезе немного больше досаждающая. Первое доказательство такой функции получено у рыбок данио, где Cap-Zip актиновый регулятор Duboraya, как было установлено, обеспечивает передачу сигналов PCP и управляет цилиогенезом (Oishi et al. 2006). Oishi et al. (2006) далее показали, что манипуляции или с Frizzled или Dvl ведут к дефектам цилиогенеза в Kupffer's пузырьке.
Затем было установлено, что Dvl управляет цилиогенезом в клетках со многими ресничками в эпидермисе Xenopus. Как случае Inturned, Dvl, как было установлено, важен для апикальной сборки актина, активности Rho activity и закрепления базального тельца (Park et al. 2008). Важно, что Duboraya также необходим для апикальной сборки актина в клетках с ресничками (Oishi et al. 2006). Закрепление базального тельца нуждается в ассоциации возникающих базальных телец с пузырьками, связанными с мембраной, а недавние результаты указали на участие закрепляющих пузырьки exocyst комплексов в цилиогенезе (Sorokin 1968; Rogers et al. 2004; Zuo et al. 2009). Dvl, по-видимому, контролирует закрепление базального тельца на этом уровне, т.к. базальные тельца неспособны ассоциировать ни с пузырьками ни с экзоцистом у Dvl морфантов (Park et al. 2008).
Дополнительная экспериментальная связь Dvl с цилиогенезом получена в генетических исследованиях на человеке. Tetraspan transmembrane protein TMEM216, как было установлено, мутанте в случае как Meckels syndrome (MKS) , так и Joubert syndrome-related disorders (JSRD) (Valente et al. 2010). TMEM216 локализуется в базальных тельцах и центросомах, а его нокдаун вызывает дефекты в закреплении базального тельца и цилиогенеза. TMEM216 взаимодействует физически с др. MKS белком, Meckelin (TMEM67), а нокдаун любого из них вызывает гиперактивацию RhoA и фосфорилирование Dvl (Valente et al. 2010).
Ситуация с Dvl нуждается в дальнейшем исследовании, недавняя работа чётко продемонстрировала потребность в др. основном PCP белке для цилиогенеза. Мыши с мутациями в генах ортологах Drosophila Starry Night/Flamingo (Celsr2 и Celsr3) обнаруживают тяжелые дефекты цилиогенеза в эпендимных клетках со многими ресничками в головном мозге (Tissir et al. 2010). У мышей. лишенных Celsr2 и Celsr3, эпендимные клетки дифференцируются нормально, но образуют мало или не образуют ресничек. Как и в случае Dvl у Xenopus, дефекты ресничек у Celsr мутантных мышей связаны с неспособностью базальных телец закрепляться на апикальной части плазматической мембраны. В самом деле, в некоторых случаях внутриклеточные реснички отходили от базальных телец всё ещё глубоко расположенных внутри цитоплазмы Celsr мутантных эпендимных клеток (Tissir et al. 2010). Наконец, недавно, подтверждена потенциальная роль Prickle в регуляции длины cilium (Oteiza et al. 2010).
Поскольку установлено, что некоторые основные PCP белки играют роль в цилиогенезе, по крайней мере, в определенных типах клеток, то вопрос о "PCP пути" как необходимом для цилиогенеза, становится неопределенным, когда рассматриваются манипуляции с Vangl белками. Vangl2, как было установлено, локализуется в ресничках некоторых систем (Ross et al. 2005; Guirao et al. 2010), но не др. (Song et al. 2010). У Xenopus, MO-обусловленный нокдаун Vangl2 в эпидермальных клетках со множеством ресничек вызывает нарушение расположения базального тельца и цилиогенез (Mitchell et al. 2009). Необходимо отметить, что Vangl2 MO не полностью устраняет реснички, но уменьшает количество базальных телец, которые закреплены апикально, и шаблоны ресничек. Странно, что сборка узелковых моноцилий не затрагивается нокдауном Vangl2 (Antic et al. 2010). У мышей мутации Vangl1 и Vangl2 не вызывают нарушений цилиогенеза ни в клетках со многими ресничками в воздушных путях, в нервной трубке или культивируемых MEFs (Song et al. 2010). В дополнение к неразберихе, получены противоречивые результаты в исследованиях рыбок данио. В одной работе сообщается, что Vangl2 мутантные эмбрионы не обнаруживают дефектов цилиогенеза в клетках Kupffer's пузырька, в клетках со множеством ресничек пронефросов или в клетках с единственной ресничкой в донной пластинке (floorplate) ранней нервной трубки (Borovina et al. 2010). В др. исследовании сообщается, что те же самые мутантные рыбки обнаруживают уменьшение количества ресничек в KV и, более того, что базальные тельца, по-видимому, не позиционируются как обычно апикально (May-Simera et al. 2010).
Роль основных PCP белков в цилиогенезе остается поэтому довольно спорной, хотя имеется правдоподобное объяснение, того, что действительно связывает вместе некоторые отличающиеся находки в этой области. Ясно, что асимметричная локализация основных PCP компонентов довольно спорна (Adler 2002; Strutt 2002), но на что меньше обращается внимание так это то, что эти PCP белки д. быть сначала позиционированы апикально (напр., Das et al. 2004; Wu et al. 2004). Как это происходит, белок апикально-базальной полярности Scribble взаимодействует функционально и физически с PCP компонентами у мух и мышей (Montcouquiol et al. 2003; Murdoch et al. 2003; Courbard et al. 2009). Можно предположить затем, что аппарат, управляющий этой инициальной апикальной локализацией компонентов PCP, может быть также использован клеткой, чтобы обеспечить апикальную локализацию базальных телец. Представляет ли это новый аспект пути PCP в целом или является результатом индивидуальных PCP белков, обладающих множественными клеточными функциями, предстоит определить.
All cilia are not the same
Цилиопатии, представленные во всё увеличивающемся каталоге болезней, все связаны с мутациями генов, ассоциированных со структурой или функцией ресничек. Интересным и основательным является факт, что эти состояния характеризуются неожиданно широким кругом фенотипов, которые лишь частично перекрываются. У пациентов с полной потерей ресничек подавляющие фенотипы ассоциированы с передачей сигналов Hh. Однако, многие цилиопатии связаны с генетическими мутациями, которые лишь слегка нарушают структуру ресничек и скорее всего затрагивают специфические аспекты функции ресничек. Существуют несколько потенциально не связанных с Hh фенотипов, которые характеризуют цилиопатии (поликистоз почек, напр.), и широкое разнообразие более легких дефектов, отражающих тканевую и клеточную специфичность. Эти находки могут отражать важный факт, что все реснички не созданы одинаково (Fig. 1), и что может существовать множество онтогенетически регулируемых и/или контекст-зависимых функций ресничек, которые ещё не открыты. Если это верно, то как контролируется и поддерживается это разнообразие ресничек? Как такое разнообразие связано с проявлением в болезни? Ряд недавних исследований начал касаться этого вопроса. В остальной части обзора мы обсудим некоторые из этих новых находок по биологии ресничек и как они могут или нет быть связаны с передачей сигналов Wnt и PCP.
Figure 1.
Cilia diversity. (A) Transmission electron microscopy of motile cilia; basal body-associated structures are evident, including the downward-pointing striated rootlets, thought to be platforms for vesicle docking. (B) Cilia in a kidney tubule; defects in kidney cilia are associated with polycystic kidney disease. (C) Motile monocilia in the early embryo generate fluid flow that is essential for normal left/right patterning. Patients with primary ciliary dyskinesia frequently display situs inversus. (D) Cilia in the lumen of the neural tube. (The acetylated tubulin immunostaining also highlights axon bundles.) These neural tube cilia are essential for normal Hedgehog-mediated patterning of the CNS. (E) A multiciliated cell. These cells beat directionally to move fluid in the airway, CNS, and oviducts. Defects in these cilia lead to respiratory problems and hydrocephalus. (F) Primary cilia in developing endoderm. Primary cilia in various tissues appear to perform a wide range of sensory functions, and animals with defective cilia display defects in the lung, kidney, liver, and heart.
Basal bodies as ciliary docking stations
Центриоли являются первичными центрами, организующими микротрубочки, в клетках. Это элегантно было показано, когда они служат в качестве точки нуклеации формирующейся звезды во время митоза. Благодаря важности центриолей для различных клеточных функций, они используются как важные центры для межбелковых взаимодействий, особенно во время клеточного цикла (Marshall 2007; Nigg 2007). Одним из наиболее интригующих обещаний в области передачи сигналов ресничек является идея, что базальные тельца (т.e., центриоли) не просто места нуклеации ресничек, но что они также служат как стыковочные узлы для белков, перемещающихся в ресничку. Эта точка зрения подкрепляется тем фактом, что многие мутации, которые ведут к цилиопатиям, затрагивают гены, которые кодируют белки, которые локализуются в базальных тельцах скорее, чем в ресничках. Поскольку многие из белков, которые перемещаются в реснички, доставляются с помощью пузырьков, то возрастает интерес к доставке пузырьков, т.к. это связано с ресничками и базальными тельцами. Это было прекрасно показано для BBSome. Представленные белками, ассоциированными с цилиопатией BBS, эти комплексы помогают доставлять пузырьки в реснички. В частности, BBSome необходимы для биогенеза мембраны ресничек и доставляются в реснички посредством Rabin8-обусловленной активации Rab8 (Nachury et al. 2007). Известно, что Rabin8 располагается в базальных тельцах, как и Rab11, который стимулирует активацию с помощью Rabin8 белка Rab8 (Knodler et al. 2010). Наконец, Ahi/Jbn участвует в цилиогенезе благодаря роли в доставкеRab8 (Hsiao et al. 2009), хотя необходимо отметить, что в др. исследовании не удалось подтвердить роль Ahi1/Jbn в цилиогенезе (Lancaster et al. 2009).
BBSome важны не только для взаимодействия базальных телец с пузырьками. Dvl, напр., располагается по соседству в базальным тельцем и, по-видимому, обеспечивает рекрутирование sec8-позитивных пузырьков (Park et al. 2008). Dvl влияет как на плоскостную ориентацию, так и на сборку подвижных ресничек в клетках со множеством ресничек (Park et al. 2008; Mitchell et al. 2009; Hirota et al. 2010). Кроме того, возможно, что присутствие Dvl's вблизи базальных телец также связано с канонической передачей сигналов Wnt и/или "post-docking" доставкой пузырьков, т.к. количество доставляемых с пузырьками белков связано с передачей сигналов Wnt посредством Dvl (Capelluto et al. 2002; Chen et al. 2003; Yu et al. 2007).
Ciliary pores and gatekeepers
Ядерные поры были изучены тщательно и хорошо охарактеризована их способность ограничивать вступление белков в ядро. Проникновение в ядро через поры нуждается в специфической аминокислотной последовательности (nuclear localization sequence) и облегчается путем соединения с importin ?2 . Присоединение груза к importin ?2 в свою очередь тонко регулируется с помощью Ran GTPase. Ran-GTP при низких уровнях в цитоплазме делает возможной ассоциацию ядерных грузов с importin B2, тогда как высокие уровни Ran-GTP в ядре разрушают эти ассоциации (Harel and Forbes 2004).
Интересно, что с GTP-связанная Ran была также обнаружена недавно на высоких уровнях в ресничках, это позволяет предположить, что гомологи пор ресничек нуждаются в ciliary localization signal (CLS) , а взаимодействие с importin ?2 управляет локализацией белков в ресничках (Dishinger et al. 2010). Высокие уровни Ran-GTP в ресничках должны затем нарушать взаимодействие между CLS и importin ?2, блокируя тем самым выход. Эта модель подтверждается находкой, что importin ?1 также присутствует в ресничках и что доминантно-негативный importin ?1 нарушает цилиогенез (Fan et al. 2007).
Как Ran-обеспечиваемая система вхождения взаимодействует с др. системами доставки в реснички (такими как IFT и BBS системы) (см. ниже) ещё не было изучено. В самом деле, поскольку система импортина, как было установлено, очень тонко управляет поступлением кинезина Kif17, то необходимо определить, можно ли распространить этот механизм и на др. белки, которые составляют ciliome (Dishinger et al. 2010). Дополнительным кандидатом для доставки с помощью этой системы является белок, кодируемый CLPI сплайс-вариантом Crumbs3, поскольку этот белок присутствует в ресничках, контролирует цилиогенез и также взаимодействует с importin ? Ran-зависимым способом (Fan et al. 2007).
Эта новая связь между аппаратом ядерных пор и доставкой в реснички может служить точкой отсчета для дополнительных исследований, выясняющих механизмы. с помощью которых реснички или белки ресничек влияют на передачу сигналов Wnt. Напр., белок Chibby является антагонистом канонической передачи сигналов Wnt, действуя сочетано с importin ? и 14-3-3 белками, чтобы управлять перемещением между ядром и цитоплазмой β-catenin (Li et al. 2008, 2010). Особенно интригует то, что Chibby также располагается в основании реснички в эпителиальных клетках воздушных путей и в MDCK2 клетках (Voronina et al. 2009). Одной из интерпретаций является то, что это представляет др. пример общего механизма регуляции доставки посредством ядерных пор и пор ресничек.
Кроме того, возможная связь между белками Chibby и PCP следует из находки, что
Chibby мутантные мыши обнаруживают дефекты цилиогенеза в клетках со многими ресничками в воздушных путях (Voronina et al. 2009). В самом деле эти дефекты цилиогенеза проистекают от неспособности закрепления базальных телец, как это имеет место в случае дефектов цилиогенеза, возникающих в результате манипуляций с белками Dvl или Celsr (Park et al. 2008; Voronina et al. 2009; Tissir et al. 2010). Наконец, один из 14-3-3 белков, который соединяется с Chibby также оказывает влияние на цилиогенез (Fan et al. 2004).
Diffusion barriers
В то время как importin ? обеспечивает проникновение группы растворимых белков в компартмент реснички, др. недавние данные указывают на то, что мембрана ресничек скорее всего обладает чрезвычайно исключительным свойством. Помимо BBSome/Rab8 системы, которая преимущественно поставляет мембранные белки в реснички, имеется также система в соотв. месте, чтобы поддерживать постоянное разделение между мембраной реснички и прилегающей плазматической мембраной вне реснички.
Первоначальное понимание механизма подразделения было достигнуто благодаря демонстрации, что Fapp2, апикальный мембранный белок мишень, важен для цилиогенеза (Vieira et al. 2006). Это исследование описывает специализированную зону высоко конденсированных липидов в основании реснички, которая не содержит апикальных и не связанных с ресничками белков. Fapp2 необходим для подразделения более и менее упорядоченных липидов на апикальной части мембраны (Vieira et al. 2006).
Сходные барьеры диффузии через мембрану обнаруживаются в различных клеточных контекстах, таких как цитокинетическая борозда. У дрожжей septins являются главным компонентом такого диффузионного барьера (rev. Gladfelter et al. 2001), и они, по-видимому, играют сходную роль в основании дендритов нейронов (Caudron and Barral 2009). Получены доказательства, что septins также действуют в диффузионном барьере в основании реснички. Septins образуют кольца в основании как первичной реснички в IMCD3 клетках, так и в подвижных ресничках в эпидермисе Xenopus, и septins важны для цилиогенеза в обоих типах клеток (Hu et al. 2010; Kim et al. 2010). Тщательное FRAP исследование выявило, что нарушение септинов нарушает диффузионную подвижность некоторых белков мембраны ресничек. Т.о., septins, по-видимому, действуют как физический барьер для диффузии, это обеспечивает ресничке отличающийся состав её мембраны и специфическую локализацию различных мембранных рецепторов (Hu et al. 2010).
Роль septins в цилиогенезе позволяет сделать некоторые измерения комплексного механизма относительно роли PCP белков в цилиогенезе и поляризованных, коллективных клеточных перемещений. PCP эффекторный белок Fritz важен для полярности волосков крыльев дрозофилы (Collier et al. 2005), а у Xenopus он необходим для CE и цилиогенеза (Kim et al. 2010). Fritz необходим для контроля локализации septin во время как цилиогенеза, так и CE (Kim et al. 2010).
Наконец, др. потенциальным компонентом барьера диффузии в ресничку является Arl6 (BBS3), который подобно септинам локализуется в кольцеобразной структуре в основании реснички (Wiens et al. 2010). Интересно, что избыточная экспрессия ARL6 вызывает дефекты цилиогенеза и повышает чувствительность к передаче сигналов Wnt (Wiens et al. 2010).
IFT
Помимо доставки компонентов ресничек к базальному тельцу и модуляции молекул. которые проникают в ресничку, также возможно, что IFT молекулы могут преимущественно переносить специфические грузы. Это может происходить на уровне сортировки белков в переходной зоне вблизи основания реснички, как это было подтверждено результатами с фоторецепторами у Nphp1 мутантных мышей и у Chlamydomonas мутантов CEP290 (Jiang et al. 2009; Craige et al. 2010). Кроме того, поскольку сохраняется типичная скорость перемещения IFT молекул, а FRAP эксперименты с различными компонентами ресничек показали, что существуют разные скорости восстановления после фотообесцвечивания (photobleaching), то это указывает на то, что разные молекулы пользуются разным предпочтением при переносе (Boehlke et al. 2010). Фактически, Rab5 и Rab23 по-разному модулируют восстановление избранных молекул, что также подтверждает, что доставка в реснички является высоко регулируемым процессом, а не просто результатом того, что наиболее многочисленные белки стохастически будут транспортироваться быстрее (Boehlke et al. 2010). Др. данные указывают на то, что специфические адапторы связывают разные субнаборы белков ресничек с IFT комплексом. Tulp3, напр., контролирует локализацию в ресничке G-protein-coupled рецепторов, таких как rhodopsin, но не влияет на доставку в ресничку Rab8a или Smoothened (Mukhopadhyay et al. 2010).
Интригующая комбинация идей о пропускной способности в реснички и о предпочтительности IFT исходит из результатов, что CEP290 специфически располагается в переходной зоне и ответственен за обеспечение взаимодействия между аксонемой и мембраной реснички (Craige et al. 2010). В отсутствие CEP290, обнаруживаются резкие отклонения в сборке белков ресничек и, в частности, обнаруживаются модификации в количестве различных компонентов IFT (Craige et al. 2010). Эти результаты подтверждают, что привратники (gatekeepers) ресничек помимо сортировки белков ресничек могут также регулировать транспорт этих белков путем модулирования количества определенных IFT молекул.
Final thoughts
The first evidence for cilia on vertebrate animals probably came from Steinbuch (1802, as described in Sharpey 1835, 1836), who reported fluid flow across the surface of tadpoles at the turn of the 19th century. The legendary biologist Purkyne and his student, Valentin (Valentin and Purkyne 1834, translated in Sharpey 1835), first described motile cilia in vertebrate airways and correctly conjectured that they might aid in the removal of mucus. Then, as now, cilia were a touchy subject, as Valentin and Purkyne (1834) somewhat indelicately pointed out that Steinbuch's result “does not altogether correspond with nature” (Steinbuch 1802; Valentin and Purkyne 1834, as translated in Sharpey 1835). Another 150 years would pass before the first reports of primary cilia would emerge. At that time, these widespread, nonmotile cilia were proposed to serve a sensory function (Munger 1958; Sorokin 1962), and now the widespread links between these primary cilia and cell–cell signaling in vertebrates are generating exciting, if contentious, new concepts in development and disease.
The variety of subtle Wnt defects seen in various cell types following manipulations of ciliary proteins are hard to ignore. The variability here may stem from the concerted efforts of ciliary pores, diffusion barriers, and differential IFT transport that tightly regulate ciliary composition in different cell types, or, alternatively, it remains at least possible that the whole could be a complex illusion. Perhaps the links are not between cilia and Wnt signaling at all, but rather stem from the pleiotropic nature of the proteins under study. One thing is clear. Sharpey's thoughts from 1835 remain true today: Further investigations will be “rewarded by much curious and interesting discovery” (Sharpey 1835).
Сайт создан в системе
uCoz