Два др. расщепления высвобождают цитоплазматический CTT от PC1 (Fig. 1). Chauvet et al. (2004) наблюдали расщепление, которое высвобождает в ~35-kD растворимую часть хвоста, которая накапливается в ядре в ответ на снижение тока жидкости в почках мышей. Low et al. (2006) наблюдали второе, более дистальное расщепление, которые высвобождает в 15-kD фрагмент от PC1 цитоплазматического хвоста, который взаимодействует с активатором транскрипции STAT6 и коактиватором p100. Остановка тока жидкости увеличивает это расщепление PC1 и и транслокацию в ядро как PC1 хвоста, так и STAT6 (Low et al., 2006). Интересно, что повышенный уровень расщепления CTT, наблюдается в клетках, выстилающих кисты при ADPKD (Low et al., 2006). По крайней мере. одно из этих C-терминальных расщеплений стимулируется присутствием PC2 и эта стимуляция нуждается чтобы PC2 был компетентным функционировать в качестве ионного канала (Bertuccio et al., 2009). Хотя размеры этих фрагментов были идентифицированы и их продукция, по-видимому, регулируется, аминокислотная последовательность обоих сайтов расщепление пока ещё не установлена.
Polycystin-2 structure и channel function.
Polycystin-2 (PC2 или TRP2) является 968-аминокислотным белком, который пронизывает мембрану 6 раз с внутриклеточным N и C концами (Mochizuki et al., 1996). PC2 действует как проницаемый для Ca2+ неизбирательный катионовый канал и является гомологом transient receptor potential семейства катионовых каналов (Tsiokas et al., 1999; Gonzalez-Perrett et al., 2001). Хотя часть PC2 колокализуется с PC1 в ресничке, большинство клеточного пула PC2, по-видимому, находится во внутриклеточных компартментах, где где он может модулировать высвобождение кальция из внутриклеточных источников. Активность в качестве канала цилиарного пула PC1-PC2 комплекса, по-видимому, отвечает на нагибание реснички и может также обеспечивать роль реснички в трансдукции др. механических или химических стимулов (Nauli et al., 2003).
Несколько доменов, присутствующих на PC2's N и C концах, ответственны за PC2's межбелковые взаимодействия и чувствительность к Ca2+. По крайней мере, два домена, каждый в цитоплазматическом хвосте, вносит вклад в олигомеризацию PC2. Непосредственно дистальный к последнему трансмембранному домену PC2's домен представлен функционально сложной областью C конца, который включает биспиральный, EF-hand и ER удерживающий домены. Кальций связывающий EF-hand домен начинается выше и распространяется на PC1-взаимодейстующий биспиральный регион (Mochizuki et al., 1996; Qian et al., 1997; Celic et al., 2008). Структура helix-loop-helix EF-hand связывает Ca2+, позволяя белку ощущать или приглушать изменения в Ca2+ (Gifford et al., 2007). PC2 EF-hand имеет одиночный Ca2+-связывающий сайт с микромолярным сродством (Celic et al., 2008). Слегка перекрывающейся с биспиралью и EF-hand является последовательность, которая необходима для поддержания с помощью PC2's ER и Golgi локализации (Cai et al., 1999). Естественно возникшая мутация укорочения, которая удаляет C-терминальный домен и тем самым, по-видимому, устраняет все его взаимодействия и регуляторный потенциал, достаточна, чтобы вызывать ADPKD (Mochizuki et al., 1996).
PC2 является кальцием-активируемый канал, который высвобождает кальций из внутриклеточных хранилищ в ответ на локальные увеличения концентраций кальция (Vassilev et al., 2001; Koulen et al., 2002). Кальций проводящая пора в PC2, скорее всего, образуется с помощью петли между 5-м и 6-м трансмембранными доменами, с определенным участием третьего трансмембранного домена (Clapham et al., 2001; Koulen et al., 2002). Миссенс мутация, которая нарушает эту предполагаемую проводящую пору (D511V) вызывает ADPKD (Koulen et al., 2002). Тонкая настройка в PC2's Ca2+ реакции и свойств канала использует пост-трансляционные модификации, такие как фосфорилирование по S812 с помощью casein kinase II, и связывание белковых партнеров (Cai et al., 2004; Rundle et al., 2004). Об активности PC2 в качестве канала см. Cantiello (2004).
PC2 также косвенно регулирует уровни цитоплазматического кальция посредством взаимодействий с двумя главными внутриклеточными Ca2+ каналами: ryanodine рецептором и inositol 1,4,5-trisphosphate рецептором (IP3R). Ryanodine рецептор обеспечивает кальцием индуцированное высвобождение кальция, а PC2 ингибирует его функцию путем связывания канала в его открытом состоянии и снижения его проводимости (Anyatonwu et al., 2007). PC2 также модифицирует IP3-индуцированный приток Ca2+ за счет непосредственного соединения PC2 C конца и IP3R (Li et al., 2009).
Набор очень специфических сигнальных последовательностей и доставка белков помогает устанавливать и поддерживать PC2 в этих субклеточных местах. Поддержание PC2 в раннем секреторном пути использует белки, которые соединяются с С-концом PC2. Участок из кислых аминокислот в С конце белка функционирует как сигнал удержания ER путем связывания phosphofurin acidic cluster-sorting protein (PACS)-1 и PACS-2 (Cai et al., 1999; Kottgen et al., 2005). PACS-2, по-видимому, способен гарантировать, что PC2 останется локализованным на ER, тогда как PACS-1 перемещает PC2 из эндосомных компартментов обратно на TGN. Связывание между PC2 и PACS белками нуждается в фосфорилировании PC2 с помощью casein kinase II (CK2) (Kottgen et al., 2005). Облегчение связывания PC2-PACS это одна из нескольких ролей CK2 в изменении локализации PC2. Эксперименты на Caenorhabditis elegans показали, что мутация, которая предупреждает фосфорилирование по CK2 сайту в белке ортологе PC2, способствует его локализации в ресничках и эта локализация предупреждается с помощью phospho-mimetic мутации в том самом сайте. В согласии с этой моделью, calcineurin фосфатаза TAX-6 необходима для локализации в ресничках PC2 ортологов у C. elegans (Hu et al., 2006). Один из других сайтов распознавания CK2 в PC2, по-видимому, не оказывает эффекта на локализацию белков, но его фосфорилирование необходимо для функционирования PC2 как канала (Cai et al., 2004). Т.о., множественные эффекты CK2-обеспечиваемого фосфорилирования демонстрируют потенциальную связь между механизмами, которые регулируют локализацию и функции PC2's.
Регуляция перемещения PC2 из ER в Golgi также контролируется др. белком. который соединяется с С-терминальным хвостом PC2. PIGEA-14 (polycystin-2 interactor, Golgi- и endoplasmic reticulum-associated protein), также наз. Chibby, является белком в 14-kD, который соединяется с Golgi matrix белком GM130. Коэкспрессия PIGEA-14 с PC2 в культуре клеток вызывает перераспределение PC2 из ER в TGN (Hidaka et al., 2004).
Механизмы доставки PC2 в первичную ресничку и митотическое веретено, по-видимому, связаны с новыми мотивами и аппаратом доставки белков. В 15-аминокислот мотив R6VxP близко к началу PC2's N конца достаточен, чтобы гарантировать локализацию PC2's в первичной ресничке (Geng et al., 2006). Доставка PC2 на митотическое веретено делящихся клеток нуждается в mammalian diaphanous 1 (mDia1), который принадлежит к подсемейству белков, участвующих в перестройке цитоскелета и в цитокинезе. Интересно, что связывание mDia1 с PC2 также модулирует активность PC2's как канала и является предметом регуляции с помощью ростовых факторов, указывая на интересную, но всё ещё необъяснимую связь между функцией PC2 канала и митозом (Rundle et al., 2004).
Interaction between PC1 и PC2. Субклеточная локализация PC1 и PC2 перекрывается и может в некоторых местах быть функционально взаимозависимой. Обнаруживается строгая совместная локализация обоих белков с первичной ресничкой и они также обнаруживаются совместно в ER (Yoder et al., 2002). Некоторые исследования указывают на то, что PC1 и PC2 могут реципрокно влиять др. на др. в смысле локализации на поверхности мембраны или ресничке, хотя точная природа этой взаимозависимости варьирует до некоторой степени в разных экспериментальных системах (Hanaoka et al., 2000; Grimm et al., 2003; Babich et al., 2004). исследования, осуществленные на клетках, происходящих из ADPKD кист, показали, что нарушение функции одного белка негативно сказывается на локализации другого: клетки, экспрессирующие ADPKD-ассоциированную мутацию в
PC1, которая предупреждает GPS расщепление, обнаруживают пониженные количества PC1 и PC2 в своих первичных ресничках (Xu et al., 2007). Взаимодействие между PC1 и PC2 также, по-видимому, важно для создания
Рис.2. | PC1 и PC2 affect multiple signaling pathways. Summary of the effects that PC1 и PC2 exert on signaling pathways. Multiple direct и indirect interactions allow the polycystin белков to inhibit or stimulate pathways involved in cellular growth и differentiation.
функционального ионного канала или посредством активации прирожденных канальных свойств PC2 белков или посредством возникновения канальных свойств, приписываемых образованию комплексов (Hanaoka et al., 2000; Delmas et al., 2004). Физически взаимодействие между двумя белками, как полагают, происходит преимущественно посредством их C-терминальных цитоплазматических концов (Qian et al., 1997; Tsiokas et al., 1997; Casuscelli et al., 2009). Это взаимодействие также, по-видимому, влияет на функциональные свойства белков, поскольку взаимодействие PC2 с PC1 снижает способность PC1 активировать G белки (Delmas et al., 2002).
Signaling pathways modified by PC1 и PC2
Белки polycystin модулируют разнообразные сигнальные пути и существует длинный список белков, , как известно, взаимодействующих с PC1 или PC2 (Somlo et al., 2008). Доказательства высвечивают три общие темы во взаимоотношениях между PC1 и PC2 белками и клеточными сигнальными путями: негативная регуляция роста, активация G белка и модуляция Wnt пути (Fig. 2). Хотя механизм для PC1- или PC2-зависимого эффекта варьирует в каждом случае, частым показателем является то, что PC1 CTT соединяется с и негативно регулирует активность критических сигнальных молекул. В некоторых случаях эта негативная регуляция происходит в клеточной оболочке и может быть отнесена, по крайней мере, частично к секвестрации на клеточной поверхности партнеров сигнальных белков, которые иначе должны проникать в ядро, чтобы модулировать передачу сигналов. В др. случаях отщепленный PC1 CTT сам перемещается в ядро, где он, по-видимому, влияет на активность транскрипции. Во всяком случае, неправильная регуляция экспрессии или расщепления PC1, по-видимому, приводит к аберрантной передаче сигналов, это может, в свою очередь, привести к поведению аномального клеточного роста, что, скорее всего, вносит вклад в патогенез ADPKD.
Growth regulation. Повышение скорости клеточного роста является признаком ADPKD, так что не удивительно, что белок polycystin негативно регулирует клеточный рост и деления посредством нескольких путей, которые представлены диаграммой на Рис. 2 (rev. Zhou, 2009). Одним из значимых эффектов PC1 является ингибирование mTOR (mammalian target of rapamycin) каскада (Shillingford et al., 2006a; Distefano et al., 2009; Dere et al., 2010). Этот эффект опосредуется через TSC1 и TSC2 (tuberous sclerosis 1 и 2) комплекс, который действует как негативный регулятор комплекса mTOR (Huang и Manning, 2008). Комплекс TSC2-TSC1 действует как белок, активирующий GTPase, для малого GTP-связывающего белка Rheb, который д. быть в своем GTP-связанном состоянии, чтобы функционировать в качестве киназы для mTOR. PC1 снижает активность mTOR путем стабилизации функции TSC1-TSC2 комплекса посредством двух разных механизмов. PC1 снижает ERK-зависимое фосфорилирование TSC2 по S664 (Distefano et al., 2009), это позволяет TSC2 оставаться связанным с TSC1 (Ma et al., 2005). Комплекс TSC1/2 также стабилизируется путем соединения PC1 с TSC2 на плазматической мембране, защищая TSC2 от фосфорилирования с помощью Akt по S939 (Dere et al., 2010), тем самым позволяет белковому комплексу продолжать репрессировать передачу сигналов mTOR (Inoki et al., 2002). Влияние взаимодействия PC1-TSC2 может быть не однонаправленным; экспрессия TSC2 может помогать PC1 достигать клеточной оболочки (Kleymenova et al., 2001).
Осуществление клеточного цикла управляется с помощью cyclin-dependent kinases (Cdks), а p21 замедляет или останавливает ход клеточного цикла, ингибируя Cdk2. Polycystin белки действуют сочетано с позитивно регулируемой экспрессией и активностью p21. PC1 может увеличивать уровни p21 за счет связывания членов Janus kinase (JAK) и signal transducers and activators of transcription (STAT) пути. PC1 активирует STAT1 и STAT3, тем самым повышает уровни p21 и уменьшает клеточный рост. Эта активация нуждается в PC2-зависимом взаимодействии с JAK2, и также нуждается, чтобы PC1 имел интактный C конец (Bhunia et al., 2002). PC2-зависимые механизмы также предупреждают локализацию в ядре Id2 и E47, двух p21-репрессирующих helix-loop-helix белков (Li et al., 2005). PC2 также снижает клеточный рост посредством прямого физического взаимодействия с эукариотическим translation elongation initiation factor 2a (eIF2a). Этот фактор трансляции активируется за счет фосфорилирования с помощью pancreatic ER-resident eIF2a kinase (PERK). PC2 связывает PERK и eIF2a, усиливая фосфорилирование с помощью eIF2a и снижая пролиферацию клеток (Liang et al., 2008).
G protein activation. PC1 CTT содержит очень консервативный домен активации тримерного G белка (Parnell et al., 1998). G белковые a-subunits, активированные с помощью PC1, переходят к позитивной регуляции активности c-Jun N-terminal kinase (JNK) и AP-1 транскрипционного фактора (Parnell et al., 2002). AP-1 контролирует дифференцировку, апоптоз и пролиферацию посредством сложной сети сигнальных и связывающих белков (Shaulian и Karin, 2002). Кроме того, PC1 активирует JNK посредством PKC-a (Arnould et al., 1998). Аномальные уровни активности AP-1 в тканях кист при ADPKD подтверждают заключение, что polycystin белки играют важную роль в регуляции AP-1 (Le et al., 2005).
Взаимодействие между PC1 и G белками также активирует nuclear factor of activated T cells (NFAT). enm NFAT регулирует гены, участвующие в апоптозе, росте, клеточной дифференцировке и клеточной адаптации (Horsley и Pavlath, 2002). Экспрессия экзогенного PC1 вызывает накопление в ядре NFAT и этот эффект усиливается за счёт коэкспрессии Gaq, известной PC1-связывающей субъединицы G белка (Puri et al., 2004). NFAT может действовать совместно с AP-1, чтобы задействовать гены с составными сайтами связывания транскрипционных факторов (Macian et al., 2001). И NFAT и AP-1 активируются с помощью PC1-активрованных G белков и возможно, что они могут оказывать комбинированные эффекты; однако сегодня отсутствуют данные, подтверждающие кооперативные эффекты активированных NFAT и AP-1 на передачу сигналов PC1.
NFAT соединен интересным способом с передачей сигналов кальция и локализацией PC2. NFAT активируется с помощью calcineurin, который , с свою очередь, активируется за счет длительного подъема цитозольных уровней Ca2+. Активированный calcineurin дефосфорилирует NFAT, приводя к его накоплению в ядре. Ре-фосфорилирование NFAT с помощью glycogen synthase kinase 3(3) GSK-3(3) заставляет NFAT перемещаться назад в цитоплазму (Horsley и Pavlath, 2002). Экспрессия PC1 предположительно активирует calcineurin посредством G белков, приводя к дефосфорилированию NFAT и накоплению его в ядре. У C. elegans, calcineurin-обусловленное дефосфорилирование PC2 позволяет этому белку локализоваться в ресничках (Hu et al., 2006). Puri et al. (2004) установили, что ингибирование с помощью PC2 модулированных inositol triphosphate или ryanodine рецепторных каналов нарушает способность PC1's регулировать NFAT. Поэтому можно предположить связь между PC2's эффектом на цитоплазматический кальций и сигнальным путем NFAT, активацией calcineurin и локализацией PC2. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы распутать эту сеть взаимодействий.
Canonical и noncanonical Wnt signaling. Wnt пути влияют на рост, дифференцировку и становление планарной клеточной полярности. PC1, по-видимому, оказывает выраженное влияние как на канонические (β-catenin зависимые), так и неканонические (β-catenin независимые) компоненты, которые составляют Wnt сигнальную сеть. ADPKD кистозные и PC1-нулевые клетки обнаруживают усиление маркеров Wnt сигнальной активности, указывая, что PC1 оказывает негативный эффект на эту систему (Lai et al., 2008; Happe et al., 2009; Song et al., 2009). В каноническом пути присутствие Wnt лиганда индуцирует стабилизацию β-catenin и транслокацию его в ядро, приводя к T cell factor (TCF)-зависимой транскрипционной активности. Отщепленный PC1 CTT ингибирует этот путь прямо или косвенно соединяясь с β-catenin, перемещаясь вместе с ним в ядро и редуцируя его способность обеспечивать TCF-зависимую транскрипцию (Lai et al., 2008). PC2 может также регулировать экспрессию некоторых компонентов Wnt пути. Выведение из строя PC2 в культивируемых клетках мыши ведет к повышению уровней β-catenin (Kim et al., 2009). V PC1 и PC2 могут , следовательно, влиять на каноническую передачу сигналов Wnt; однако пока неясно, могут ли эффекты нокаута PC2 влиять на уровни β-catenin непосредственно как результат отсутствия PC2, или опосредованно через эффект неправильной регуляции PC1, вызываемой отсутствием PC2.
PC1 может также регулировать неканоническую передачу сигналов Wnt, которая, в свою очередь, связана в поддержанием планарной клеточной полярности. Клетки, выстилающие почечные канальцы, обычно делятся параллельно оси канальца, удлиняя тем самым каналец скорее, чем расширяя его в диаметре. Клетки, выстилающие канальцы, в моделях поликистозных почек, однако, обнаруживают тенденцию делиться под углом к оси канальца, это д. приводить к расширению диаметра канальца. Это отклонение может возникать до появления кист, указывая, что потеря этой плоскостной клеточной полярности может предшествовать образованию кист (Fischer et al., 2006; Patel et al., 2008).
Mechanisms of cyst formation
Хотя ADPKD генетически доминантна на организменном уровне, она рецессивна на клеточном уровне. Почки пациентов с ADPKD, которые наследуют одну мутантную копию PC1 или PC2 от родителей, будут развиваться и функционировать нормально в зрелом возрасте. Со временем, однако, будут формироваться кисты в почках пациентов и некоторые исследования предполагают, что клетки, которые выстилают эти кисты, должны терять обе функциональные копии гена polycystin (Qian et al., 1996; Brasier и Henske, 1997). Это указывает на то, что дополнительный "второй удар" в виде соматической мутации может вызывать образование кист. Согласно этой модели каждая киста возникает как следствие самостоятельного события соматической мутации, объясняя медленное течение болезни в течение десятилетий. Едва уловимые факторы также могут влиять на прогрессирование болезни, включая уровень экспрессии белка PKD1, пенетрантность патогенетических аллелей и стадию развития почек, затрагиваемую мутацией PKD1 (Lu et al., 1997; Reynolds et al., 1999; Pritchard et al., 2000; Lantinga-van Leeuwen et al., 2004; Rossetti et al., 2009). Контролируемая во времени инактивация экспрессии PC1 или PC2 в почках мышей показала, что потеря этих белков в развивающихся почках вызывает более тяжелую кистозную болезнь, чем потеря PC1 или PC2 в зрелых почках (Lantinga-van Leeuwen et al., 2007; Piontek et al., 2007; Takakura et al., 2008). Эти данные подтверждают, что потеря функции polycystin во время периода быстрого клеточного роста и делений, которые характерны для постнатального развития почек, создают предрасположенность к цитогенезу, тогда как функция polycystin оказывается менее критической после этого периода окончания пролиферации клеток.
Медленное накопление кист во время взрослой жизни может быть обусловлено медленным накоплением инактивирующих мутаций "второго удара" в результате постоянной скорости возникновения соматических мутаций. Возможно также, что с возрастом индивидов их почки более склонны к страданиям от временных обструктивных или ишемических повреждений эпителиальных клеток канальцев. Такие повреждения будут затем стимулировать репарацию, которая
Рис.3. | Cyst formation at the level of the cell, nephron, и kidney. Defects in the genes encoding PC1 or PC2 lead to aberrant gene transcription, cell proliferation, и ion secretion, which in turn result in the formation of fluid-filled cysts. As cysts balloon out from individual nephrons, their collective effect ieads to the displacement of the normal renal parenchyma и the formation of a cyst-filled kidney with reduced functional capacity.
вовлекает клеточный рост и деления. Учитывая важность PC1 и PC2 клеточного роста и дифференцировки, снижение уровней функциональных polycystin белков, присутствующих в клетках индивидов, гетерозиготных по ADPKD мутации, может нарушать процесс репарации и тем самым вести к образованию кист. Подтверждение этого пути к кистозной болезни получены в исследованиях на мышах, подвергшихся почечным повреждениям, которые инициировали активацию клеточного роста и делений. Почки, гетерозиготные по
PKD1 или
PKD2 мутациям. не могут репарировать сами себя столь же эффективно как почки от мышей дикого типа и накапливают больше расширений канальцев и микрокист, чем почки дикого типа (Bastos et al., 2009; Prasad et al., 2009). Выведение из строя экспрессии
PKD1 в почках взрослых мышей вызывает сходную чувствительность к повреждениям (Takakura et al., 2009). Эти результаты подтверждают, что повреждения могут быть способны инициировать образование кист у гетерозигот без необходимости в соматических "второго удара" событиях мутагенеза. Кроме того, повреждения ускоряют образование кист у мышиных моделей с медленно прогрессирующей кистозной болезнью, вторичной к условной инактивации
PKD1 или
PKD2 у взрослых. Возможно, следовательно, что инициация образования кист может указывать на появление или соматического мутагенеза или событий повреждений, любое из которых может рассматриваться как "второй удар", который нацелен на гетерозиготность по одному из PKD локусов. ведущих к болезни.
Cyst expansion. Макроскопическим следствием прогрессирования ADPKD является образование заполненных жидкостью кист, которые составляют полный контраст к нормальному компактному расположению канальцев в здоровых почках (Fig. 3). На клеточном уровне эта трансформация предсказывается двумя альтерациями: клетки должны организовать сами себя, чтобы создать сферическую скорее, чем тубулярную структуру и просветы этих структур д. быть заполнены жидкостью, чтобы расшириться впоследствии до кист. Кисты увеличивают область своей поверхности первоначально за счет увеличения количества клеток, окружающих просвет кист скорее, чем просто растяжения этого эпителиального слоя (Grantham, 1996; Grantham et al., 1987). Т.о., одна из моделей изменения от тубулярной к сферической морфологии утверждает, что пертурбации планарной клеточной полярности заставляют клетки эпителия канальцев делиться не вдоль оси, параллельной просвету канальца, вызывая расширение канальца скорее, чем удлинение. Такой сдвиг, наблюдается в оси делений в канальцах крыс, моделирующих кистоз почек (Fischer et al., 2006). Тщательный анализ прекистозных канальцев у модельных мышей, проявляющих специфичную для почек инактивацию PKD1 или PKD2, однако, показал, что клетки, выстилающие кистозные канальцы теряют ориентацию делений после начала расширения канальцев (Nishio et al., 2010). Более наглядно, Nishio et al. (2010) также нашли, что неправильно ориентированных клеточных делений не достаточно для образования кист. Мыши с мутацией белка ресничек fibrocystin обнаруживают измененную митотическую ориентацию, но не образуют кист в почках, поскольку клетки, которые делятся вне плоскости эпителия мигрируют обратно в выстилку канальцев. Т.о., скорее всего, что дефекты планарной клеточной полярности играют роль в образовании кист, но потеря ими полярности может не быть событием, которое инициально вызывает образование кист.
Др. критический аспект образования кист, который связан с увеличением объема жидкости в кисте, может быть понят как превращение клеток, выстилающих кисты, из абсорбирующего ионы в секретирующий ионы эпителий. Секреция ионов в просвет затем управляет оклоклеточным или трансклеточным осмотическим перемещением воды в кисту, как показано на Fig. 3. Первичным компонентом этой секреции я. транспорт CP, стимулируемый с помощью цАМФ (Grantham, 1996). Перемещение жидкости, управляющей образованием кист, стимулируется с помощью цАМФ и использует апикальный cystic fibrosis transmembrane regulator (CFTR) и базолатеральный Na+-K+-2Cr котранспортер NKCC1 (Davidow et al, 1996; Magenheimer et al., 2006; Montesano et al., 2009). PC1 может влиять на экспрессию, локализацию или активность Cl- каналов. Экспрессия PC1 полной длины с CFTR каналом в культивируемых MDCK клетках снижает поверхность локализации CFTR и цАМФ-стимулируемую активность канала, указывая тем самым, что неправильная регуляция PC1 при ADPKD может приводить к увеличению активности CFTR (Ikeda et al., 2006). Экспрессируясь непосредственно на C-терминальном хвосте PC1, по-видимому, усиливает транспорт CP, продлевая АТФ-стимулируемое проведение Cl- в трансфицированных клетках собирающих канальцев и усиливая CP транспорт в ооцитах Xenopus (Wildman et al., 2003; Chernova et al., 2005). Белки polycystin могут также регулировать уровни цАМФ поскольку кистозная болезнь ассоциирует с неправильной регуляцией phosphodiesterases, которые разрушают цАМФ (Wang et al., 2010).
Ясно, что не существует одиночного унифицированного механизма, связывающего нормальные функции polycystin белков с патологией, которая возникает в их отсутствие. Однако, можно утверждать, что прогрессирование кистозной болезни основывается на нарушениях двух фундаментальных процессов. Эпителиальные клетки, которые выстилают кисты, по-видимому, пролиферируют избыточно и эти клетки секретируют скорее, чем абсорбируют жидкость и электролиты. Поэтому многие современные попытки с целью разработки малых молекул для терапии ADPKD затрагивают одно или другое из этих нарушений (Chang и Ong, 2008; Harris и Torres, 2009; Patel et al., 2009).
Поскольку секреция жидкости в просвет кисты обеспечивается, по крайней мере частично, апикальными CFTR хлорными каналами и стимулируется с помощью цАМФ, то оба эти фактора могут представлять собой перспективные молекулярные мишени. Ингибитор CFTR соединение CFTRinhl72, по-видимому, существенно снижает расширение кист (Yang et al., 2008). Ингибирование базолатеральных калиевых каналов, чья активность необходима для поддержания электрохимического потенциала, который управляет секрецией хлора и жидкости, также исследовалась в качестве подхода по блокированию накопления в кистах жидкости (Albaqumi et al., 2008).
Antidiuretic hormone (ADH), действующий посредством рецептора V2 vasopressin, является основным стимулятором продукции цАМФ в собирающих канальцах почек. Tolvaptan, антагонист V2 рецептора, драматически снижает прогрессирование кист у мышей, моделирующих ADPKD (Gattone et al., 2003; Torres et al., 2004; Wang et al., 2005; Torres, 2008). Ocreotide, аналог somatostatin, также ингибирует накопление цАМФ в некоторых типах клеток и дает интригующие результаты на модельных животных (Masyuk et al., 2007; Hogan et al., 2010).
Наблюдение, что неуместно высокая активность mTOR может вносить вклад в избыточный рост и пролиферацию, которые характеризуют кистозную ткань, подсказала исследователям использовать ингибиторы mTOR для урегулирования ADPKD (Shillingford et al., 2006b; Wahl et al., 2006; Distefano et al., 2009; Zafar et al., 2009; Dere et al., 2010; Torres et al., 2010). Исследования на животных выявили драматические благоприятные эффекты, хотя недавние клинические испытания показали, что эти результаты нельзя перенести на пациентов с ADPKD, а побочные эффекты хронического подавления mTOR могут быть достаточно серьезными, для дальнейшего ограничения использования их потенциала (Serra et al., 2010; Torres et al., 2010; Walz et al., 2010). Др. попытки были непосредственно нацелены на регуляцию митозов. Roscovitine, антипролиферативное лекарство, которое блокирует Cdks, драматически снижает образование кист, по крайней мере, у животных моделей PKD (Bukanov et al., 2006).
Дополнительные потенциальные лекарства нацелены на др. интересные мишени. Сюда входит triptolide, соединение, происходящее из традиционной Китайской терапии травами (Leuenroth et al., 2008); pioglitazone, агонист PPAR-7 (Muto et al., 2002; Raphael et al., 2009); и Genz-123346, который блокирует синтез glycosyl ceramide (Natoli et al., 2010). Связь между этими соединениями, нацеленными на молекулярные мишени и патологическими процессами, связанными с ADPKD ещё предстоит определить. Дальнейшее исследование этих молекул, однако, может привести к многообещающим новым фармакологическим подходам для лечения этой болезни и может также пролить свет на ещё неизвестные связи между polycystin белками и разнообразием клеточных сигналов и метаболических путей.
Conclusion
ADPKD is a disease that merits the attention of cell biologists. The responsible genes have been identified, but much remains to be learned about the functions of the белков they encode. Although it is clear that both polycystin-1 и -2 influence и are influenced by a wide array of signaling pathways, the connection between these pathways и the pathogenesis of the disease has yet to be definitively established. Furthermore, critical to any understanding of polycystic kidney disease will be a deeper insight into the nature of a mysterious и fascinating organelle, the primary cilium. Insights into how the polycystins traffic into the cilium, и what they do once they arrive there, will shed light not only on ADPKD, but also on novel и fundamental processes in cell biology.
Сайт создан в системе
uCoz 
Рис.1. | N- and C-terminal cleavage of the PC1 protein. The N terminus of PC1 is cleaved at the G protein-coupled receptor proteolytic site (GPS), but the extracellular domain remains noncovalently attached to the membrane-bound portion of the protein. Either of two different cleavages can release Gterminal tail fragments that translocate to the nucleus with components of the Wnt pathway, STAT6/p100, и perhaps with other regulators of transcription. At least one of the C-terminal tail cleavages is stimulated by the presence of PC2, и this stimulation requires that PC2 be capable of functioning as an ion channel.