يركز بحثنا على فهم الآليات الجزيئية التي تؤدي من خلالها الطفرات في رودوبسين ، وفي الجينات التي تنظم تهريبه ، إلى أمراض الشبكية. يعتبر رودوبسين مكونًا رئيسيًا لأغشية استشعار الضوء لخلايا مستقبلات ضوئية لقضيب الشبكية ، حيث يعمل كمستشعر للضوء GPCR يبدأ تسلسل النقل الضوئي. Rhodopsin هو أيضًا منظم مركزي لصحة المستقبلات الضوئية ويخضع لأكثر من 150 طفرة مختلفة تسبب التهاب الشبكية الصباغي. تسبب الطفرات التي تؤثر على الطرف C رودوبسين أشكالًا شديدة من التهاب الشبكية الصباغي الصبغي الجسدي السائد (ADRP). في سياق بحثنا ، قمنا بتعريف عزر Rhodopsin C-terminal VxPx على أنه إشارة استهداف الهدبية المحفوظة (CTS). حددنا مكونات مجمع الاستهداف الهدبي الذي يتعرف على هذه الإشارة لتنظيم تهريب رودوبسين وتجديد غشاء مستقبلات الشبكية لقضيب الشبكية.
أساس الوظيفة المثلى للمستقبلات الضوئية للقضيب هو التقسيم الصارم للأغشية الحساسة للضوء المحملة بالرودوبسين إلى الكيليوم الأولي المعدل بشكل فريد الذي يشكل الجزء الخارجي للقضيب (ROS). يتم الحفاظ على توازن مستقبلات رود الضوئية من خلال التجديد المستمر لأغشية ROS المتضررة بالضوء وعزل فعال لبروتينات ROS والدهون المشاركة في النقل الضوئي ، بعيدًا عن تلك التي تشارك في الوظائف الخلوية المتنوعة التي تحدث في جسم الخلية المجاورة المسمى الجزء الداخلي للقضيب (RIS) ، أو عند الطرف المشبكي للقضيب. يتم توطين Golgi والعضيات التخليقية الحيوية الأخرى في RIS ، في المنطقة العضلية (M). ينطوي تهريب الأغشية المستقطبة في قضبان الشبكية على توليف وفرز ونقل كمية هائلة من ناقلات نقل رودوبسين الموجهة من جولجي إلى أهداب (RTCs) من خلال نظام RIS. تعبر RTCs المنطقة الإهليلجية (E) المليئة بالميتوكوندريا وتندمج مع غشاء البلازما RIS بالقرب من الهدب. ثم يتم تسليم الأغشية المركبة حديثًا إلى ROS (الشكل 1).
يتم تنظيم الفرز في RTCs من خلال GTPases الصغيرة لعائلات Rab و Arf التي تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم تهريب الأغشية داخل الخلايا وكذلك توصيل الغشاء إلى الأهداب الأولية. يتم ترميز البروتينات المشاركة في تكوين الأهداب والحفاظ عليها بحوالي 25٪ من جينات أمراض الشبكية الموروثة ، مع حدوث طفرات تسبب تنكس الشبكية والكلى الكيسية والسمنة وعيوب الأنبوب العصبي في مجموعة واسعة من الاضطرابات الوراثية ، المعروفة مجتمعة باسم اعتلال الشبكية.
يتعرف GTPase Arf4 الصغير على رودوبسين C-terminal VxPx CTS ويربطها مباشرة. Arf4 ، الذي يتم تنشيطه في المستقبلة الضوئية Golgi بواسطة عامل التبادل النوكليوتيد Arf guanine (GEF) GBF1 ، يبدأ تجميعًا متدرجًا للرابطة المستهدفة المتمركزة على بروتين Arf GTPase المنشط (GAP) ASAP1 ، الذي يتوسط التحلل المائي GTP على Arf4 ، و Rab11a -FIP3-Rabin8 مجمع المؤثرات المزدوجة. يتحكم هذا المجمع في تجميع وحدة الاستهداف Rab11a-Rabin8-Rab8 المحفوظة للغاية والتي تجند R-SNARE VAMP7 مباشرة إلى RTCs لتنظيم اندماجها في القاعدة الهدبية ، عبر اقتران VAMP7 مع الغشاء البلازمي المشابه SNAREs syntaxin 3 و SNAP-25 (الشكل 2).
في قلب سلسلة Rab11a-Rabin8-Rab8 الهدبية يوجد Rab8 GEF Rabin8 ، وهو بروتين سقالة متعدد الوظائف يتفاعل مع البروتينات الهدبية المختارة ، مثل مجمع الاتجار TRAPPII و BBSome ، مما يشير إلى دور مركزي في المسارات الهدبية للمستقبلات الحسية. تتأثر وظيفته بالطفرات في كيناز NDR2 (STK38L) ، المشفر بواسطة جين تنكس الشبكية المبكر للكلاب (erd) المقابل للاعتلال الهدبي البشري ليبر الخلقي (LCA). تظهر دراستنا الحالية أن GFP-Rabin8 البشري معبر عنه في الجينات المعدلة X.laevis يتحد مع Rabin8 و rhodopsin الذاتية في Golgi وفي مراكز RTC ، مما يمهد الطريق للدراسات المستقبلية حول دور Rabin8 في تقدم الغشاء على طول المسار الهدبي ، والذي من المحتمل أن يتم تعطيله في أمراض الشبكية التنكسية الوراثية.
بشكل جماعي ، كشفت دراساتنا أن استهداف الغشاء لـ ROS هو شكل محفوظ من الاستهداف الهدبي. يوجد عزر VxPx في بروتينات الغشاء الهدبي الأخرى. يستهدف مجمع الاستهداف المحمي المستند إلى Arf4 المستقبلات الحسية للأهداب الأولية من خلال شبكات وظيفية معقدة من GTPases الصغيرة ومنظماتها الحساسة بشكل رائع للطفرات التي تسبب انحطاط الشبكية والاعتلال الهدبي.
ديريتيك د. ، لورنتزن إي ، وفريسكيز ت. (2019). مداخل ومخارج مجمع استهداف الغشاء الهدبي القائم على Arf4. GTPases الصغيرة. GTPases الصغيرة. 2019 مايو 9: 1-12. دوى: 10.1080 / 21541248.2019.1616355. [النشر الإلكتروني قبل الطباعة]
Kandachar V و Tam BM و Moritz OL و Deretic D. (2018) شبكة تفاعل بين SNARE VAMP7 و Rab-GTPases داخل مجمع استهداف الغشاء الهدبي. J Cell Sci. (2018) J Cell Sci. 2018 10 ديسمبر ؛ 131 (24). بيي: jcs222034. دوى: 10.1242 / jcs.222034.
وانج جيه ، فريسكيز ت.كانداشار ف.و ديريتش د (2017). يتآزر Arf GEF GBF1 و Arf4 مع شحنة المستقبلات الحسية ، رودوبسين ، لتنظيم تهريب الغشاء الهدبي. J Cell Sci. ي خلية العلوم. 2017 ديسمبر 1 ؛ 130 (23): 3975-3987. دوى: 10.1242 / jcs.205492. Epub 2017 أكتوبر 12.
Vetter M و Wang J و Lorentzen E و Deretic D. (2015) طبوغرافيا الرواية لشبكة تفاعل Rab11-effector داخل مجمع استهداف الغشاء الهدبي. GTPases الصغيرة. 2015 أكتوبر 2 ؛ 6 (4): 165-73. دوى: 10.1080 / 21541248.2015.1091539. Epub 2015 23 سبتمبر.
Wang J و Deretic D. (2015) يعمل المستجيب Arf و Rab11 FIP3 بشكل تآزري مع Arf GAP ASAP1 لتوجيه Rabin8 في استهداف المستقبل الهدبي. J Cell Sci. J Cell Sci jcs.162925 ؛ Advance Online مقال 11 فبراير 2015 ، دوى: 10.1242 / jcs.162925 (2015).
وانج جيه وديريتش د (2014). المجمعات الجزيئية التي توجه نقل الرودوبسين إلى الأهداب الأولية. بروغ ريتين العين ريس. 2014 يناير ؛ 38: 1-19. دوى: 10.1016 / j.preteyeres.2013.08.004. Epub 2013 14 أكتوبر
وانغ جي وموريتا واي ومازيلوفا جي وديريتش د. (2012). يوفر Arf GAP ASAP1 منصة لتنظيم استهداف مستقبلات الهدبية Arf4-و Rab11-Rab8. EMBO J 31، 4057-4071.
Mazelova J و Ransom N و Astuto-Gribble L و Wilson MC و Deretic D. (2009) اقتران Syntaxin 3 و SNAP-25 ، الذي ينظمه حمض أوميغا 3 docosahexaenoic (DHA) ، يتحكم في توصيل رودوبسين للتكوين الحيوي للأهداب- العضيات الحسية المشتقة ، الأجزاء الخارجية للقضيب. J. Cell Sci. 122، 2003-2013.
Mazelova J و Astuto-Gribble L و Inoue H و Tam BM و Schonteich E و Prekeris R و Moritz OL و Randazzo PA و Deretic D. (2009) يوجه نموذج الاستهداف الهدبي VxPx تجميع وحدة الاتجار من خلال Arf4. EMBO J. 28، 183-192.
Deretic D، Williams AH، Ransom N، Morel V، Hargrave PA and Arendt A. (2005) Rhodopsin C-terminus ، موقع الطفرات المسببة لأمراض الشبكية ، ينظم الاتجار عن طريق الارتباط بـ ARF4. بروك. NATL. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية. 102: 3301-3306.