GTPasas pequeñas de Rab en el tráfico de vesículas intracelulares: el caso del complejo Rab3A/Raphillin-3A en el riñón
Mar 30, 2022
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Resumen:Las pequeñas GTPasas Rab, el grupo más grande de pequeñas GTPasas monoméricas, regulan el tráfico de vesículas en las células, que son parte integral de muchos procesos celulares. Su papel en enfermedades neurológicas, como el cáncer y la inflamación, ha sido ampliamente estudiado, pero su implicación en la enfermedad renal no ha sido investigada en profundidad. Se ha demostrado que Rab3a y su efector Rabphillin-3A (Rph3A) están presentes en los podocitos denormalriñonesde ratones, ratas y humanos, alrededor de vesículas contenidas en los procesos podales, y se sobreexpresan en enfermedades con proteinuria. Además, el modelo de ratones knockout para Rab3A indujo cambios citoesqueléticos profundos en podocitos de animales alimentados con glucosa alta. Asimismo, la interferencia de RphA en el modelo de Drosophila produjo daño estructural y funcional en los nefrocitos con reducción de la capacidad de infiltración y del número de nefrocitos. Los cambios en la estructura de la fibra cardíaca en el mismo modelo de interferencia RphA abren la pregunta de si la disfunción de Rab3A produciría daño simultáneo en el corazón ycélulas renales,un campo atractivo que requerirá atención en el futuro.
Palabras clave:proteínas Rab; Rab3A; Rabfilina-3A, riñón, renal
IntroducciónLas GTPasas pequeñas de Rab, el grupo más grande de GTPasas monoméricas pequeñas, y sus proteínas que interactúan con Rab están involucradas en múltiples funciones celulares, incluido el tráfico de vesículas endosomales y la combinación de membrana plasmática para liberar cargas al espacio extracelular [1,2]. El papel de las Rab GTPasas en enfermedades y síndromes específicos ha sido ampliamente investigado [3]. Ampliamente evaluado e implicado en sinapsis vesiculares y depósitos en enfermedades del sistema nervioso, la evidencia de su asociación en otros tejidos y procesos patológicos como cáncer, inflamación, plaquetas y secreciones endocrinas ha sido motivo de investigación en los últimos años. Funcionalmente, las Rab GTPasas coordinan los eventos de tráfico de membrana sobre la base de la interconversión cíclica entre los estados activos unidos a GTP y los estados inactivos unidos a GDP. La forma unida a GTP puede interactuar con efectores, promoviendo varios pasos y contribuyendo al tráfico de membrana vectorial [2]. Cada proteína Rab tiene proteínas efectoras específicas que regulan distintos pasos de transporte intracelular, que son la red trans-Golgi, la vía endosomal-lisosoma para la eliminación/degradación, o la fusión con la membrana celular para la liberación de vesículas, siendo las más estudiadas [4-6].
Los rabinos se asocian con enfermedades hereditarias genéticas y adquiridas [7]. Su impacto en el cáncer,enfermedad neurológica, inmunidad,y se han reconocido infecciones [8]. A pesar del aumento en el conocimiento, su contribución a la disfunción y daño renal y cardíaco es escasa. Por lo tanto, esta revisión proporciona una descripción general de la relevancia de las Rab GTPasas en enfermedades humanas, con un enfoque especial en el complejo Rab3a-Rph3A y su papel crítico en la enfermedad renal y una mención de futuras implicaciones.
Rab GTPasas y tráfico de vesículasLas proteínas Rab [9] son reguladores maestros del transporte de vesículas intracelulares entre diferentes compartimentos a través del reclutamiento de efectores y reguladores específicos [2], participando en la formación de vesículas, la movilidad a través de la interacción con el citoesqueleto o la unión a la membrana. La familia Rab está compuesta por más de 70 GTPasas, cada una de las cuales se asocia preferentemente con un compartimento intracelular para controlar la especificidad y direccionalidad de las vías de tráfico de membrana, en su mayoría relacionadas con el transporte vesicular. Al hacerlo, contribuyen a conferir identidad a la membrana [10] y aseguran que las cargas unidas a la membrana se transporten a sus destinos correctos dentro de la celda.
Los procesos tienen rutas de tráfico bien definidas, que incluyen rutas exocíticas y endocíticas, esta última compuesta por componentes tempranos, tardíos y de reciclaje [11]. Cada una de las vías generalmente está incrustada con Rabs que no se superponen y ocurre en diferentes compartimentos (Figura 1).
Asociadas con la red trans-Golgi y las vesículas secretoras, se han identificado varias proteínas Rab. Rab1 facilita la brotación de vesículas en el sitio de salida del retículo endoplásmico y la translocación de vesículas al compartimento intermedio pre-Golgi [12]. El tránsito de vesículas desde el retículo endoplásmico hasta el pre-Golgi también podría estar regulado por el tipo inverso mediado por Rab2-. Rab8 transmite el tráfico de vesículas en la ruta secretora que va desde la red trans-Golgi hasta la membrana plasmática. Los miembros de la subfamilia Rab3 son reguladores críticos de la exocitosis de vesículas secretoras en células eucariotas, pero estudios recientes indican que se requieren isoformas Rab adicionales, subfamilia Rab27, para este proceso [13]. La literatura reciente informa que Rab3 y Rab27 cooperan para lograr la exocitosis vesicular reclutando proteínas efectoras específicas, como Rabphilin3a (Rph3a) que se unen a Rab27a, reclutando una enzima activadora Rab3IL1, un regulador de Rab, que cataliza el intercambio de GDP por GTP en Rab3a [14]. ]. Rph3a impulsa el acoplamiento de vesículas en las membranas objetivo. Sin embargo, algunas vesículas secretoras. Rph3a impulsa el acoplamiento de vesículas en las membranas objetivo. Sin embargo, probablemente también se formen algunas vesículas secretoras a través de la gemación directa de la membrana plasmática, y se desconoce el requisito para la actividad Rab GTPasa en dicha secreción.
Figura 1. Transporte vesicular intracelular mediado por proteínas Rab. Se destacaron las proteínas de la familia Rab que desempeñan un papel clave en la regulación del tráfico de la membrana celular, incluida la endocitosis, la exocitosis, la secreción de exosomas y la entrega de vesículas entre los orgánulos. Las pequeñas GTPasas de Rab desempeñan un papel clave en la regulación del tráfico vesicular celular, incluida la endocitosis, la exocitosis, la secreción de exosomas y el suministro de vesículas intracelulares. Rab5, que se localiza en los endosomas tempranos, media la endocitosis y la fusión de vesículas en los endosomas. Rab11 y Rab25 median el reciclaje endocítico lento a través del reciclaje de endosomas, mientras que Rab4 media el reciclaje endocitario rápido directamente desde los endosomas tempranos. El tráfico endosoma-lisosoma tardío asociado con Rab7 media la maduración de los endosomas tardíos y su fusión con los lisosomas. Otra GTPasa endosómica tardía, Rab9, media el tráfico desde los endosomas tardíos hasta la red trans-Golgi (TGN). Rab1, ubicado en los sitios de salida del retículo endoplásmico (ER) y el compartimento intermedio (IC) pre-Golgi, media el tráfico ER-Golgi. Rab2, ubicado en el IC, también podría regular el tráfico Golgi-ER. Rab6 es conocido principalmente por el tráfico intra-Golgi de vesículas. Rab8 media el tráfico constitutivo del TGN a la membrana plasmática, mientras que Rab3 y Rab27 median varios tipos de eventos exocíticos regulados. Rab22 media el tráfico entre el TGN y los primeros endosomas y viceversa. Finalmente, para la secreción dependiente de cuerpos multivesiculares (MVB), se ha demostrado que Rab11, Rab35 y Rab27 promueven la secreción de exosomas y pueden actuar sobre diferentes MVB a lo largo de la vía endocítica. MVB: cuerpo multivesicular; TGN: red trans-Golgi.
En relación con la endocitosis y las vías del endosoma de reciclaje, Rab5 reside en los primeros endosomas, fagosomas, membranas plasmáticas y media la endocitosis que involucra vesículas recubiertas de clatrina. Rab11 y Rab25 participan en el reciclaje lento de endosomas y Rab4 facilita el reciclaje rápido de endosomas de poblaciones tempranas de endosomas. Luego, Rab7 media en la maduración del endosoma tardío (LE) y luego conduce a LE al lisosoma para su degradación. Finalmente, Rab9 vincula LE a la red trans-Golgi. Centrándose en la secreción de exosomas, existen nuevos actores moleculares en la patogénesis de muchas enfermedades, siendo Rab11 el primero informado [15]. Más tarde, se destacaron dos nuevos Rabs en la secreción de exosomas, Rab27 y Rab35, que permiten el acoplamiento de cuerpos multivesiculares (MVB) a la membrana plasmática. Los experimentos de silenciamiento de Rab2B, Rab5A, Rab9A, Rab11 y, más eficientemente, Rab27A y Rab27B redujeron la secreción de exosomas [16–18]. Sin embargo, estas observaciones individuales fueron diferentes según los tipos de células analizadas e influenciadas por la diversidad de exosomas enriquecidos con diferentes cargas. Rab11 y Rab35 se asocian principalmente con el reciclaje y la clasificación temprana de los endosomas, respectivamente, y Rab27A/B con los compartimentos secretores y endosómicos tardíos, a menudo llamados orgánulos relacionados con lisosomas [9]. Así, diferentes subtipos de endosomas tardíos podrían generar diferentes exosomas [19]. Quizás la diversidad de exosomas en los cargamentos de proteínas podría deberse a las diferentes rutas de tráfico de secreción reguladas por proteínas Rab específicas según el estímulo celular.
Además, las interacciones de Rab con efectores regulan la orientación de vesículas y la fusión de membranas de tres maneras [20]. En primer lugar, los Rab ayudan en el transporte de vesículas desde su lugar de origen hasta los compartimentos aceptores a través de elementos del citoesqueleto y proteínas motoras. En segundo lugar, los efectores Rab regulan el tráfico de membranas en el paso de acoplamiento de vesículas. En tercer lugar, en la fusión de la membrana de las vesículas es el acoplamiento de la membrana impulsado por SNARE [20]. En resumen, la localización específica de diferentes Rab GTPasas en compartimentos de membrana definidos y su capacidad para regular vías de tráfico específicas las han hecho atractivas como nuevas dianas moleculares. Sin embargo, existe un conocimiento parcial sobre la función precisa y el impacto de la sobre o subexpresión de Rab GTPasas en el tráfico de vesículas derivado de la heterogeneidad de la función en los diferentes tipos de células con dificultades para identificar su cinética. El desarrollo de nuevas tecnologías, como la microscopía confocal de alta resolución [21] y la tecnología CRISPR/Cas, contribuyen a obtener información sólida y una mayor comprensión del papel de las Rab GTPasas en la biogénesis y secreción de vesículas, revelando roles fisiológicos previamente desconocidos y por lo tanto su impacto en la salud y la enfermedad.
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Tráfico vesicular y enfermedades mediadas por RabLa regulación precisa de los procesos de tráfico de membrana por Rab GTPasas depende de las interacciones con los efectores, manteniendo la polaridad de las células para lograr la máxima eficiencia de función y estructura, y regulando la señalización, división, supervivencia y migración celular [22,23]. Por lo tanto, su relevancia en la regulación del tráfico de vesículas ha llevado a investigar su relación con el desarrollo de varias enfermedades (Tabla 1).
El funcionamiento de las proteínas Rab y su papel en la enfermedad se ha estudiado ampliamente en las células del sistema nervioso, evaluando el papel en el ciclo de vida neuronal, la actividad y la acumulación de depósitos intraneuronales [24-27]. En diferentes trastornos neurodegenerativos, se han investigado los cambios y roles reguladores de las proteínas Rab en los mecanismos patológicos en las neuronas, a nivel mitocondrial y las disfunciones de las células gliales. En las enfermedades de Alzheimer, Parkinson, Huntington Corea, Esclerosis Lateral Amiotrófica y Charcot-Marie-Tooth [25], se han identificado alteraciones de las proteínas Rab. Aunque la alteración de las proteínas Rab no es la causa principal de la enfermedad en todas ellas, siendo incluso una consecuencia. Las mutaciones Rab7, Rab28 y Rab11 son la causa principal de la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth y Rab39B en la enfermedad de Parkinson [28–31]. Se han observado efectos secundarios de las RabGTPasas sobre el propio tráfico de membranas en muchas otras enfermedades (ver una revisión amplia en 16). Un ejemplo de la complejidad de los mecanismos implicados en las posibles alteraciones de las proteínas Rab son los estudios realizados en la enfermedad de Parkinson [32]. En relación con la mutación Rab39b, se han identificado Rab29, Rab5a y Rab7 en la enfermedad de Parkinson hereditaria de aparición temprana con cuerpo de Lewy [31]. Por el contrario, Rab11 rescata varios fenotipos, como la acumulación de proteína de Lewy [33]. La investigación en el análisis de Rab y los mecanismos de tráfico vesicular puede ayudar a comprender qué mantiene vivas a las neuronas y su papel en los trastornos neurodegenerativos.
En enfermedades cardiovasculares también se ha obtenido información relevante. El aumento de la expresión de Rab1 en el miocardio distorsiona la localización subcelular de las proteínas y es suficiente para causar hipertrofia e insuficiencia cardíaca [34]. En los miocitos, los autofagosomas dependientes de Rab9-reconocen y engullen las mitocondrias dañadas, lo que da como resultado cambios de isquemia-reperfusión (IR) en la fosforilación oxidativa, lo que eventualmente disminuye la viabilidad de los cardiomiocitos [35–37]. En pacientes diabéticos con albuminuria, un estudio de asociación de genoma completo identificó un locus genético de Rab38 asociado con albuminuria, destacando nuevas vías que influyen en la albuminuria [38].
En las plaquetas, su impacto en la hemostasia y la trombosis, así como en la regeneración de tejidos, la inflamación y la metástasis a través de la captación, el empaquetamiento y la liberación de exosomas de las vesículas de almacenamiento se estudian ampliamente debido a sus posibles implicaciones terapéuticas [39]. Se ha identificado que el papel en la fagocitosis para engullir, matar y procesar cuerpos extraños y células apoptóticas y presentar antígenos a las células inmunitarias juega un papel importante en los procesos inmunitarios [40]. En la lesión por IR, un mecanismo de polarización regulado por fosforilación a través de Rab21 a través de Rph3A es importante para la adhesión de neutrófilos a las células endoteliales durante las respuestas inflamatorias [41]. En elhígado, el factor regulador de interferón 1 regula la transcripción de Rab27a y la secreción de vesículas extracelulares, lo que conduce a la activación de fosfolípidos oxidados de los neutrófilos y la subsiguiente lesión hepática por IR [42].
Dada la importancia de las Rab GTPasas en el tráfico de membranas y la relevancia de este proceso para la salud humana [22], quizás sea sorprendente que solo un número limitado de enfermedades genéticas estén asociadas con la disfunción de Rab. La existencia de múltiples isoformas de Rab y vías de tráfico presumiblemente hace que los seres humanos sean menos vulnerables a las mutaciones en los genes codificadores de Rab individuales.
3.1. Acciones mediadas por Rab en la salud y la enfermedad en el riñón
losriñonesson un órgano crucial para mantener la homeostasis del volumen de fluidos y electrolitos a través de la actividad de células especializadas en diferentes niveles de la estructura. La disfunción de uno de ellos produce un impacto negativo en los demás, provocando una reducción progresiva de larenal funciónavanzando hacia una crónicaEnfermedad del riñon(CKD), que es muy frecuente en la población general, alrededor del 10 por ciento. La mayoría de las células en los tejidos y especialmente en elriñonesestán polarizados y por lo general tienen dos dominios de membrana plasmática distintos, una membrana apical y una basolateral, que es el resultado del tráfico polarizado de proteínas y lípidos. En elrenalglomérulo, los podocitos son células ramificadas altamente diferenciadas que tienen un papel importante en el mantenimiento de la barrera de filtración [53], en cooperación con las células endoteliales vasculares y mesangiales. En los túbulos, las células tienen múltiples mecanismos especializados para diferentes funciones y aquellos en la traducción endotelial-mesenquimatosa juegan un papel importante en los mecanismos inflamatorios. Conocimiento de Rab GTPasa en los diferentes componentes celulares delriñonesse ha establecido, aunque la relevancia en la salud y la enfermedad hoy en día es limitada. Avances en la comprensión del papel de Rab GTPase en elriñónse ha obtenido a partir de la evaluación de la expresión y actividad del complejo exoquiste en el desarrollo y reparación del daño tubular, cambios identificados en proteínas Rab inducidos por nefropatía genética de baja frecuencia o hipertensión, o evaluando la expresión patológica en modelos de proteinuria, tanto glomerular como tubular . Asimismo, también se examinó el papel en la secreción de exosomas. Culturarenal célulasy se han utilizado modelos in vivo para buscar los mecanismos en los que estaban implicadas las proteínas Rab. Por ejemplo, los nefrocitos de Drosophila, los análogos de los podocitos y las células tubulares al mismo tiempo proporcionan una herramienta para probar las funciones de Rab mediante manipulación genética. En la Tabla 2, un resumen del conocimiento sobre la participación de Rab enrenalSe presenta la fisiología y los estados patológicos. El exoquiste es un complejo proteico de ocho subunidades altamente conservado que participa en la orientación y el acoplamiento de vesículas exocíticas que se trasladan desde la red trans-Golgi a varios sitios enrenalcélulas [54]. Muchas funciones del exoquiste en elriñónson el resultado de varias GTPasas reguladoras pequeñas, que participan en la ciliogénesis primaria, la cistogénesis y la tubulogénesis. El papel de la reparación.renalcélulas epiteliales del túbulo después de unaagudolesión renaltambién ha sido reconocido [55].
3.1.1. Podocitos
Fu et al., identificaron 27 Rab diferentes en los nefrocitos, once eran funcionales y entre ellos, cinco eran importantes para mantener la funcionalidad y tres eran esenciales. El silenciamiento de Rab5 identificó su papel en la regulación de la endocitosis. Al hacer lo mismo en Rab7 y Rab 11, se observaron cambios en la degradación de proteínas y el reciclaje de membranas. Como consecuencia del silenciamiento de estos genes, se observaron alteraciones en la organización de las vesículas, la integridad de la barrera de filtración y las estructuras subcelulares encargadas de la reabsorción de proteínas [56]. El síndrome nefrótico resistente a esteroides (SRNS) es una enfermedad de baja frecuencia en la que el 30 por ciento de los casos en niños se deben a una mutación génica, con lesiones histológicas de glomeruloesclerosis focal (GSFS), síndrome menos frecuente en adultos. En mutaciones sin sentido en el gen TBC1D8B (familia de dominio TBC1), observadas en dos familias con SRNS de inicio temprano ligado al X, disminución de la proteína activadora de GTPasa Rab11b, observándose un podocito dentro de los cambios arquitectónicos y defectos de migración como resultado de la falta de internalización y procesos de reciclaje [46]. Camp et al. describieron cinco familias más con esta mutación y en el modelo de Drosophila confirmaron la implicación de Rab11 en el proceso [57]. Otras mutaciones identificadas como causales de SRNS, estaban en el gen GAPVD1, (regulador endosómico), y probablemente en el gen ANKFY1 (Ankyrin Repeat y FYVE Domain Containing 1). Ambos genes interactuaron con Rab5 y, por el contrario, las mutaciones aumentaron la unión a RAB5 unido a GTP. La interacción de GAPVD1 y nefrina, una proteína estructural clave en el diafragma de hendidura, sugiere que el tráfico endocítico de nefrina puede desempeñar un papel en la patogénesis del SRNS mediada por RAB5- [45].
3.1.2. Túbulos renales
Las funciones tubulares, principalmente las implicadas en la reabsorción de proteínas, están muy influenciadas por la alteración del tráfico vesicular. En la rata hipertensa de capucha leonada, un modelo de hipertensión asociadaenfermedad renal, Rab38 afecta la excreción urinaria de proteínas en el túbulo proximal. Usando células LLC-PK1 del túbulo proximal cultivadas, la eliminación del ARNm de Rab38 redujo la endocitosis de la albúmina acoplada con oro coloidal [49]. Además del papel de Rab38 en las células tubulares epiteliales, también se ha identificado un papel relevante de Rab7 en la protección del desarrollo de la transición mesenquimatosa endotelial (EMT) y la apoptosis cuando se induce la sobrecarga de albúmina. La sobrecarga de albúmina en las células tubulares inducida por la activación de MMP-2, metaloproteinasa de matriz-2, degrada el colágeno tipo IV y reduce el engrosamiento de la membrana basal tubular. La sobreexpresión de Rab7 reduce la actividad de MMP-2 conservando la estructura de la membrana basal tubular. El resultado de este estudio abre la posibilidad de que la activación de Rab7 resulte útil para proteger el impacto de la sobrecarga de proteínas en el fluido intratubular reduciendo la EMT, como ocurre en la nefropatía diabética [50]. Además, Slp2-a, un efector de Rab27A, regula la orientación apical de la podocalyxina y su compañero de unión, ezrin, junto con Rab27A. Los autores establecieron un modelo de expresión de claudina-2 a través del transporte de podocalixina a la superficie apical por la función del complejo Slp2-a–Rab27A [51], que contribuye a la cantidad de proteína de unión estrecha .
Por último, se ha estudiado el papel de las proteínas Rab en el túbulo colector. La acuaporina es una proteína del canal de agua regulada por vasopresina responsable de la reabsorción de agua osmótica en los conductos colectores. En presencia de vasopresina, Rab7 y la clasificación de proteína vacuolar 35 (Vps35) participan en la clasificación de AQP2 en endosomas tempranos en condiciones de vehículo y tráfico de membrana apical [58].
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3.1.3. Liberación de exosomas
El impacto de las proteínas Rab en la liberación de exosomas también se ha evaluado con Rab27 desempeñando un papel relevante. Dos estudios recientes identifican que inhibir o activar la expresión de Rab27 da como resultado una reducción o un incremento en la liberación de exosomas de los podocitos. En el primero de estos estudios, la sobreexpresión de KIBRA estabilizó Rab27, evitando su degradación a través de la vía ubiquitina-proteasoma [59]. En el segundo, en un modelo de respuesta inflamatoria a las células epiteliales tubulares proximales, la eliminación de Rab27a inhibía la respuesta inflamatoria excesiva a través de la vía CHAC1/NF-κB. Esto se debió a la acumulación intracelular de miR-26a, lo que retrasó el desarrollo de la diabetes.enfermedad del riñon [52].
3.2. Complejo Rab-3A/Rabphilin-3A enEnfermedad del riñon
En estudios de asociación genética, nuestro grupo identificó SNP relacionados con el riesgo de desarrollar microalbuminuria mediante el uso de datos genéticos y metabolómicos combinados de una población general, encontrando una asociación entre un polimorfismo del gen RPH3A y EAU [60]. Recientemente, en los datos del Strong Heart Study, se anotaron un total de 277 variantes en los genes RPH3A, RPH3AL (similar a Rabphilin 3A), RAB3IL1 (similar a la proteína que interactúa con RAB3A 1) y RAB27A que estaban disponibles para el análisis de asociación con la progresión de EAU y GFR tiempo extraordinario. Usando modelos de efectos mixtos para tener en cuenta la relación familiar y ajustando los posibles factores de confusión, los polimorfismos en RAB3IL1 y RPH3A mostraron una asociación significativa sugestiva con la progresión de los niveles de EAU y GFR (datos no publicados). Además, un estudio anterior de la cohorte de Framingham también mostró una asociación entre los EAU y RPH3A [61].
En 2003, Rastaldi et al. investigó Rph3A y Rab3A como posibles actores en la biología de los podocitos. Basado en que Rph3A se une a Rab3A, es un complejo requerido para el acoplamiento de vesículas sinápticas a su membrana objetivo y que se une con proteínas citoesqueléticas en neuronas, vesicales y citoesqueléticas también son importantes para la homeostasis de los podocitos [47]. El complejo Rab3A-Rph3A se ha demostrado en neuronas y estructuras neuroendocrinas, así como en células normales.riñonesde ratones, ratas y humanos en podocitos alrededor de vesículas contenidas en los procesos del pie [62,63]. Además, en biopsias humanas de pacientes proteinúricos con glomeruloesclerosis focal y segmentaria, también se identificó un incremento de la expresión de Rab3A-Rph3A [47]. El papel potencial de estas moléculas enrenalEl mismo grupo estudió más a fondo el daño en un modelo de ratones knockout para Rab3A con una dieta alta en glucosa. Los ratones knockout desarrollaron plasticidad de actina de podocitos alterada con daño de podocitos y proteinuria. Además, en el modelo con una dieta alta en glucosa,renalse desarrollaron lesiones similares a las de la nefropatía diabética humana [64].
Nuestro grupo en trabajos recientes ha identificado que Rph3A se expresa y colocaliza con marcadores moleculares de vías endocíticas y exocíticas en nefrocitos pericárdicos de Drosophila melanogaster. El nefrocitos es una célula que combina podocito yrenaltúbulo proximal funciones y está involucrado en la eliminación de productos de desecho de la hemolinfa y los túbulos de Malpighian, una estructura considerada como análoga a larenalsistema tubular [48]. Hay dos poblaciones distintas de nefrocitos: los nefrocitos de células en guirnalda alrededor del esófago (binucleados) y los nefrocitos pericárdicos (mononucleados) situados junto con el corazón, ambos funcional, estructural y molecularmente similares a los podocitos humanos [65].
Varios estudios muestran que la vía endocítica juega un papel importante en el desarrollo, mantenimiento y daño del podocito y puede conducir a alteraciones en la morfología celular [66-68]. La interferencia de Rph3A reduce la expresión de Rab3a y el ortólogo de Drosophila del factor de transcripción Krüppel-like factor 15 (KLF15) es un factor de transcripción de dedo de zinc altamente expresado en los glomérulos y las células intersticiales. Tiene un papel protector en modelos proteinúricos, al reducir la lesión tubular y podocitaria,renalfifibrosis y lesión mesangial. Estos niveles de lesión reducidos promueven la alteración en las vías endocíticas que finalmente pierden el destino celular [69]. Se observó un impacto morfológico en los nefrocitos en varios niveles: (a) ruptura de la membrana basal y (b) modificaciones del citoesqueleto que conducen a la ausencia de canales laberínticos y pérdida de nefrocitos (Figura 2).
La interferencia de Rph3A también afecta la expresión de genes directamente involucrados en la estructura y función de los nefrocitos. Las proteínas Sns y Kirra, la nefrina humana y los ortólogos de neph1, respectivamente, que interactúan a través de sus dominios extracelulares para formar el diafragma del nefrocito [70], se reducen (silencian). La ausencia de expresión de Sns conduce a una reducción drástica del número de nefrocitos, de acuerdo con estudios recientes que han documentado la importancia de la Sns citoplasmática en la regulación de la organización de actina intranefrocitos [71]. Además, el sistema Cubilin-Amnionless, encargado de la endocitosis de proteínas de pequeño tamaño a través de los canales laberínticos [72], también se ve afectado por la interferencia de Rph3A. La reducción en la ingesta de proteínas por parte de los nefrocitos resulta de una disminución en la expresión de Cubilin y el tráfico vesicular afectado por niveles bajos de KLF15 [48] (Figura 2). Ambos sistemas, las proteínas Sns y las proteínas Cubillin, pueden verse alterados por una reducción en la expresión génica o una mala localización de alguno de sus componentes. Nuestro estudio destaca el papel de la regulación recíproca entre los componentes del citoesqueleto y las proteínas del diafragma del nefrocito como esencial para la filtración dependiente del tamaño y la carga y proporciona datos para respaldar los resultados anteriores en el modelo de ratones knockout Rab3A, que indujo proteinuria yrenalinsuficiencia [64].
Simultáneamente, nuestro grupo ha analizado el impacto de la glucosa alta y la angiotensina II en el sistema Rab3A-Rph3A en podocitos humanos inmortalizados y en gránulos de células de orina de pacientes con hipertensión y diabetes [73]. Nuestros resultados sugirieron que el sistema Rab3A Rph3A podría estar involucrado en las alteraciones observadas en los podocitos lesionados y que se puede activar un mecanismo para reducir el daño a través de la mejora del transporte vesicular dirigido por este sistema. Finalmente, los datos preliminares de nuestro grupo encontraron que Rph3A también se expresa en los miocardiocitos de Drosophila, y el silenciamiento de Rph3A tuvo un fuerte impacto en la organización de las fibras y los parámetros cardíacos funcionales [74]. En resumen, el sistema Rab3A-Rph3A juega un papel enriñónmecanismos de daño. Si podría jugar o no un papel en la disfunción orgánica concomitante, se convierte en un campo de investigación atractivo que requiere atención en el futuro.
4. Conclusiones
Las Rab-GTPasas son proteínas que median el transporte intercompartimental de vesículas que transportan cargas dentro y fuera de las células y orgánulos. Los conejos tienen un papel predominante en la regulación del tráfico de vesículas en las células, que son parte integral de muchos procesos celulares, como la proliferación celular, la nutrición celular, la respuesta inmune innata, la mitosis y la apoptosis. Por lo tanto, los Rabs son objetivos moleculares potenciales en varias enfermedades como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, los trastornos inmunológicos y las enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, el impacto de la expresión alterada de Rabs se comprende menos en órganos específicos donde el tráfico vesicular tiene una gran relevancia en su estructura y función, como en elriñón.Estudios recientes han revelado la importancia del complejo Rab3A-Rph3A en la morfología, pérdida celular y función de fifiltración en elriñón. Además, recientemente en el corazón de Drosophila, convirtiéndolo en un nuevo actor molecular en la patogenia derenaly disfunción cardiaca y siendo un campo de interés actual con potenciales aplicaciones terapéuticas. En este momento, varias preguntas sobre el mecanismo de acción exacto siguen sin respuesta y requerirán investigaciones futuras.
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