Kolagen VI - Collagen VI - Wikipedia

Kolagen VI (ColVI) je typ kolagen primárně spojené s extracelulární matrix z kosterní sval.[1] ColVI udržuje pravidelnost svalových funkcí a stabilizuje buněčnou membránu.[2] Je syntetizován složitou vícestupňovou cestou, která vede k vytvoření jedinečné sítě spojených mikrofilament umístěných v extracelulární matrix (ECM). ColVI hraje zásadní roli v mnoha typech buněk, včetně chondrocyty, neurony, myocyty, fibroblasty, a kardiomyocyty.[3] Molekuly ColVI jsou tvořeny třemi alfa řetězci: α1 (VI), α2 (VI) a α3 (VI).[4] Je kódován 6 geny: COL6A1, COL6A2, COL6A3, COL6A4, COL6A5 a COL6A6.[3] Délky řetězců a1 (VI) a a2 (VI) jsou přibližně 1 000 aminokyselin. Délka řetězce α3 (VI) je zhruba o třetinu větší než u řetězců α1 (VI) a α2 (VI) a skládá se z několika sestřižených variant v rozmezí 2 500 až 3 100 aminokyselin.[5]

První dva podjednotky alfa řetězce ColVI mají molekulovou hmotnost 140-150 KDa a třetí polypeptidový řetězec je větší s molekulovou hmotností 250-300 kDa.[5] ColVI se také nachází v kůži, plicích, cévách, rohovce a meziobratlové ploténce. Tvoří také součást periferních nervů, mozku, myokard a tukové tkáně.[5]

Funkce

Kolagen VI hraje v buňce mnoho různých rolí v závislosti na tkáni, ve které je exprimován. ColVI udržuje mechanickou funkci v buňce, která je typická pro většinu typů kolagenu, tím, že poskytuje stabilitu a strukturální podporu v ECM. ColVI umožňuje svalovým buňkám spojit se s ECM interakcí s perlecanem v bazální vrstvě.[6] ColVI také funguje jako cytoprotektivní látka:[3]

  1. ColVI hraje důležitou roli v rakovině tím, že působí jako modulátor rezistence vůči chemoterapii.[5]
  2. ColVI inhibuje oxidační poškození a apoptózu.[3]
  3. ColVI reguluje buněčnou diferenciaci a autofagický aparát.[3]
  4. S pomocí dalších kolagenů, proteoglykanů, matrilineál, fibronektinů a glykoproteinů, ColVI ukotví bazální membránu kůže k extracelulární matrici.[7]

Vyjádření v různých tkáních

Svalová tkáň

ColVI je jednou z primárních složek svalu extra buněčná matice. Bylo prokázáno, že hraje nedílnou roli při budování bazální membrána z myofiber endoymsium.[8] Zásadní roli ColVI v kosterním svalu lze vidět na skutečnosti, že mutace v genech odpovědných za kódování ColVI způsobují onemocnění ovlivňující funkci kosterního svalu, včetně Ullrichovy vrozené svalové dystrofie a Bethlemovy myopatie.[9][10][11] Absence ColVI ve svalových buňkách vede k dysfunkci svalových buněk v důsledku poruch regulace autofagický cesta.[12] ColVI je také klíčovou součástí generování svalových buněk a bylo prokázáno, že má schopnost regenerovat se.[13]

Nervová tkáň

ColVI je vyjádřen v obou centrální nervový systém a periferní nervový systém.

Centrální nervový systém

Přítomnost ColVI v mozku byla původně objevena v roce meningeální buňky.[14] ColVI byl také spojen s vývojem Alzheimerova choroba.[15] Při léčbě AB-peptidy u myší bez genu COL6A1 bylo pozorováno zvýšení apoptóza ve srovnání s myší divokého typu, což naznačuje, že ColVI hraje neuroprotektivní roli proti toxicitě AB-peptidu.[15] Dále bylo navrženo, aby ColVI hrála antiapoptotickou roli v jiných částech nervového systému, jak je patrné ve studiích analyzujících účinky UV indukovaná apoptóza.[16]

Periferní nervový systém

ColVI je vyjádřeno Schwannovy buňky v periferní nervový systém.[17] Je přítomen v pojivová tkáň z endoneurium, perineurium, a epineurium.[18] Ukázalo se, že ColVI je exprimován nezralými Schwannovými buňkami, když se začnou diferencovat na myelinizující buňky, což naznačuje, že ColVI hraje nedílnou roli v regulaci diferenciace Schwannových buněk.[19] ColVI také hraje klíčovou roli v myelinaci periferního nervového systému a udržuje správné fungování sedacího nervu.[18]

Tuková tkáň

ColVI také hraje klíčovou roli v extracelulární matrici bílá tuková tkáň.[20] Nedostatek ColVI v extracelulární matrici bílé tukové tkáně vede k molekulárním charakteristikám, které jsou zvláště patrné u obézní Jednotlivci.[21] Endotrophin, a peptid Bylo prokázáno, že generovaný ColVI v bílé tukové tkáni podporuje růst rakovina prsu buňky.[22] Dále terapeutická transplantace odvozená z tukové tkáně kmenové buňky bylo prokázáno, že vylučuje a sestavuje ColVI mikrofibrily.[23]

Role kolagenu VI ve funkci kolena

Studie odhalily, že mutace nebo delece genů kódujících kolagen VI může mít za následek mnoho muskuloskeletální poruchy, např. boky artróza, tkáňová fibróza, osifikace tkáně a svalové dystrofie. Delece genu COL6A1 u myší byla použita ke stanovení funkce kolagenu VI v kost a chrupavka kolenních kloubů. Absence kolagenu VI ovlivnila strukturu a tvar kolenního kloubu, ale nijak zásadně neovlivnila fyzičnost chrupavky.[24]   

Přidružené poruchy

Poruchy kolagenu VI jsou spojeny s Ullrichova vrozená svalová dystrofie a Bethlemova myopatie.[1][25][26][27] Fenotypy spojené s Ullrichovou vrozenou svalovou dystrofií jsou obvykle závažnější než fenotypy spojené s Bethlemovou myopatií. Byly hlášeny vzácné případy myopatií souvisejících s kolagenem VI s fenotypy střední závažnosti.[28] Sekvenování celého genomu odhaluje, že tyto přechodné fenotypy nejpravděpodobněji vyplývají z předčasného překladu terminační kodon způsobené změnou v Gen COL6A3, stejně jako substituce aminokyselin v N2-koncová doména zapříčiněno nesmysl zprostředkovaný úpadek.[28] Vzorky biopsie svalové tkáně u jedinců s vrozenou svalovou dystrofií Ullrich a myopatií Bethlem prokázaly významné snížení hladin proteinů Beclin1 a VNIP3, což ukazuje, že mutovaný ColVI způsobuje poruchu regulace autofagických drah.[13] Existuje několik způsobů léčby, které byly vyvinuty k léčbě vrozené svalové dystrofie Ullrich nebo myopatie Bethlem na genetické úrovni; primární metody léčby těchto poruch jsou chirurgie a fyzikální terapie.

Ullrichova vrozená svalová dystrofie

Ullrichova vrozená svalová dystrofie (UCMD) je stav, který primárně ovlivňuje funkci kosterních svalů. UCMD byla spojena s mutacemi v COL6A1, COL6A2, a COL6A3 gen.[29] Nejběžnějším vzorem dědičnosti pro UCMD je autozomálně recesivní, ačkoli autosomálně dominantní ve vzácných případech lze pozorovat vzor dědičnosti.[29]

Příznaky[29]

  • Těžká slabost a atrofie kosterních svalů
  • Smlouvy v kolenou a loktech
  • Hypermobilita v zápěstích a kotnících
  • Tuhá páteř

Ošetření

Nejběžnější léčbou jedinců postižených vrozenou svalovou dystrofií Ullricha je fyzikální terapie s důrazem na mobilizaci a stabilizaci postižených kloubů. K nápravě může být nutný chirurgický zákrok kontraktury nebo skolióza.

Bethlemova myopatie

Bethlemova myopatie je nejmírnější forma myopatií souvisejících s kolagenem VI. Mezi související příznaky patří ligotavá laxnost, hypotonie v kojeneckém věku a potíže s dýcháním kvůli slabosti dýchacích svalů. Bethlemová myopatie postihuje přibližně 1 z 200 000 lidí.[30]

Reference

  1. ^ A b Merlini L, Angelin A, Tiepolo T, Braghetta P, Sabatelli P, Zamparelli A, Ferlini A, Maraldi NM, Bonaldo P, Bernardi P (duben 2008). „Cyklosporin A koriguje mitochondriální dysfunkci a apoptózu svalů u pacientů s myopatiemi kolagenu VI“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 105 (13): 5225–9. doi:10.1073 / pnas.0800962105. PMC  2278179. PMID  18362356.
  2. ^ Bernardi P, Bonaldo P (prosinec 2008). „Dysfunkce mitochondrií a sarkoplazmatického retikula v patogenezi svalových dystrofií kolagenu VI“. Annals of the New York Academy of Sciences. 1147: 303–11. doi:10.1196 / annals.1427.009. PMID  19076452.
  3. ^ A b C d E Kolagen VI v kostce Matilde Cescon, Francesca Gattazzo, Peiwen Chen, Paolo BonaldoJ Cell Sci 2015 128: 3525-3531; doi: 10,1242 / jcs.169748
  4. ^ Pan TC, Zhang RZ, Arita M, Bogdanovich S, Adams SM, Gara SK, Wagener R, Khurana TS, Birk DE, Chu ML (duben 2014). „Myší model pro dominantní poruchy kolagenu VI: heterozygotní delece Col6a3 Exon 16“. The Journal of Biological Chemistry. 289 (15): 10293–307. doi:10.1074 / jbc.M114.549311. PMC  4036154. PMID  24563484.
  5. ^ A b C d Chen P, Cescon M, Bonaldo P (červenec 2013). „Kolagen VI u rakoviny a jeho biologické mechanismy“. Trendy v molekulární medicíně. 19 (7): 410–7. doi:10.1016 / j.molmed.2013.04.001. PMID  23639582.
  6. ^ Kuo, H.-J., Maslen, C.L., Keene, D.R. a Glanville, R.W. (1997). Kolagen typu VI ukotvuje bazální membrány endotelu interakcí s kolagenem typu IV. J. Biol. Chem. 272, 26522-26529. doi: 10,1074 / jbc.272.42.26522
  7. ^ Lamandé SR, Bateman JF (říjen 2018). „Poruchy kolagenu VI: Pohled na formu a funkci v extracelulární matrici i mimo ni“. Matrix Biology. 71-72: 348–367. doi:10.1016 / j.matbio.2017.12.008. PMID  29277723.
  8. ^ Bönnemann, C. G. (2011). Myopatie související s kolagenem VI: sval se setkává se svou matricí. Nat. Rev. Neurol. 7, 379-390. doi: 10.1038 / nrneurol.2011.81
  9. ^ Jöbsis, G. J., Keizers, H., Vreijling, J. P., de Visser, M., Speer, M. C., Wolterman, R. A., Baas, F. a Bolhuis, P. A. (1996). Mutace kolagenu typu VI u Bethlemovy myopatie, autozomálně dominantní myopatie se kontrakturami. Nat. Genet. 14, 113-115. doi: 10,1038 / ng0996-113
  10. ^ Camacho Vanegas, O., Bertini, E., Zhang, R.-Z., Petrini, S., Minosse, C., Sabatelli, P., Giusti, B., Chu, M.-L. a Pepe, G. (2001). Ullrichova sklerotonická svalová dystrofie je způsobena recesivními mutacemi kolagenu typu VI. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 7516-7521. doi: 10,1073 / pnas.121027598
  11. ^ Merlini, L., Martoni, E., Grumati, P., Sabatelli, P., Squarzoni, S., Urciuolo, A., Ferlini, A., Gualandi, F. a Bonaldo, P. (2008). Autopomálně recesivní myoskleróza myopatie je porucha kolagenu VI. Neurology 71, 1245-1253. doi: 10.1212 / 01.wnl.0000327611.01687.5e
  12. ^ Grumati, P., Coletto, L., Sabatelli, P., Cescon, M., Angelin, A., Bertaggia, E., Blaauw, B., Urciuolo, A., Tiepolo, T., Merlini, L., et al. (2010). Autofagie je defektní u svalových dystrofií kolagenu VI a její reaktivace zachraňuje degeneraci myofiberů. Nat. Med. 16, 1313-1320. doi: 10,1038 / nm.2247
  13. ^ A b Urciuolo, A., Quarta, M., Morbidoni, V., Gattazzo, F., Molon, S., Grumati, P., Montemurro, F., Tedesco, FS, Blaauw, B., Cossu, G. a kol. . (2013). Kolagen VI reguluje samoobnovu satelitních buněk a regeneraci svalů. Nat. Commun. 4, 1964. doi: 10,1038 / ncomms2964
  14. ^ Sievers, J., Pehlemann, F. W., Gude, S. a Berry, M. (1994). Meningeální buňky organizují povrchové glia limitans mozečku a produkují složky intersticiální matrice i bazální membrány. J. Neurocytol. 23, 135-149. doi: 10,1007 / BF01183867
  15. ^ A b Cheng, J. S., Dubal, D. B. Kim, D. H., Legleiter, J., Cheng, I. H., Yu, G.-Q., Tesseur, I., Wyss-Coray, T., Bonaldo, P. a Mucke, L. (2009). Kolagen VI chrání neurony před toxicitou Ap. Nat. Neurosci. 12, 119-121. doi: 10,1038 / č. 2240
  16. ^ Cheng, I.H., Lin, Y.-C., Hwang, E., Huang, H.-T., Chang, W.-H. Liu, Y.-L. a Chao, C.-Y. (2011). Kolagen VI chrání před neuronovou apoptózou vyvolanou ultrafialovým zářením prostřednictvím signální dráhy Akt / fosfatidylinositol 3-kinázy. Neuroscience 183, 178-188. doi: 10.1016 / j.neuroscience.2011.03.057
  17. ^ Braghetta, P., Fabbro, C., Piccolo, S., Marvulli, D., Bonaldo, P., Volpin, D. a Bressan, G. M. (1996). Zřetelné oblasti řídí transkripční aktivaci promotoru kolagenu alfa1 (VI) v různých tkáních transgenních myší. J. Cell Biol. 135, 1163-1177. doi: 10,1083 / jcb.135.4.1163
  18. ^ A b Chen, P., Cescon, M., Megighian, A. a Bonaldo, P. (2014a). Kolagen VI reguluje myelinaci a funkci periferních nervů. FASEB J. 28, 1145-1156. doi: 10,1096 / fj.13-239533
  19. ^ Vitale, P., Braghetta, P., Volpin, D., Bonaldo, P. a Bressan, G. M. (2001). Mechanismy transkripční aktivace genu col6a1 během diferenciace Schwannových buněk. Mech. Dev. 102, 145-156. doi: 10.1016 / S0925-4773 (01) 00303-3
  20. ^ Divoux, A. a Clément, K. (2011). Architektura a extracelulární matrice: stále nedoceněné složky tukové tkáně. Obes. Rev.12, e494-e503. doi: 10.1111 / j.1467-789X.2010.00811.x
  21. ^ Khan, T., Muise, E. S., Iyengar, P., Wang, Z. V., Chandalia, M., Abate, N., Zhang, B. B., Bonaldo, P., Chua, S. a Scherer, P. E. (2009). Metabolická dysregulace a fibróza tukové tkáně: role kolagenu VI. Mol. Cell Biol. 29, 1575-1591. doi: 10.1128 / MCB.01300-08
  22. ^ Park, J. a Scherer, P. E. (2012). Endotropin odvozený z adipocytů podporuje progresi maligního nádoru. J. Clin. Investovat. 122, 4243-4256. doi: 10,1172 / JCI63930
  23. ^ Alexeev, V., Arita, M., Donahue, A., Bonaldo, P., Chu, M.-L. a Igoucheva, O. (2014). Transplantace kmenových buněk odvozená z lidské tukové tkáně jako potenciální léčba vrozené svalové dystrofie související s kolagenem VI. Stem Cell Res. Ther. 5, 21. doi: 10,1186 / scrt411
  24. ^ Christensen, Susan E .; Coles, Jeffrey M .; Zelenski, Nicole A .; Furman, Bridgette D .; Leddy, Holly A .; Zauscher, Stefan; Bonaldo, Paolo; Guilak, Farshid (2012-03-20). „Změněná struktura trabekulárních kostí a zpožděná degenerace chrupavky v kolenech nulových myší kolagenu VI“. PLOS ONE. 7 (3): e33397. doi:10.1371 / journal.pone.0033397. ISSN  1932-6203. PMC  3308976. PMID  22448243.
  25. ^ Lampe AK, Flanigan KM, Bushby KM, Hicks D (9. srpna 2012). Poruchy související s kolagenem typu VI. University of Washington, Seattle. NBK1503. v Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJ, Stephens K a kol., Eds. (1993–2018). GeneReviews [Internet]. Seattle WA: University of Washington, Seattle.
  26. ^ Lampe AK, Bushby KM (září 2005). „Svalové poruchy související s kolagenem VI“. Journal of Medical Genetics. 42 (9): 673–85. doi:10.1136 / jmg.2002.002311. PMC  1736127. PMID  16141002.
  27. ^ Merlini L, Bernardi P (říjen 2008). „Terapie myopatií souvisejících s kolagenem VI (Bethlem a Ullrich)“. Neuroterapeutika. 5 (4): 613–8. doi:10.1016 / j.nurt.2008.08.004. PMC  4514708. PMID  19019314.
  28. ^ A b Marakhonov, A. V., Tabakov, V. Y., Zernov, N. V., Dadali, E. L., Sharkova, I. V., & Skoblov, M. Y. (2018). Dvě nové mutace COL6A3 narušují tvorbu extracelulární matrix a vedou k myopatii z Ullrichovy vrozené svalové dystrofie a spektra myopatie Bethlem. Gen, 672165-171. doi: 10.1016 / j.gene.2018.06.026
  29. ^ A b C Zapojení kolagenu VI do Ullrichova syndromu E. Mercuri, Y. Yuva, S. C. Brown, M. Brockington, M. Kinali, H. Jungbluth, L. Feng, C. A. Sewry, F. Muntoni Neurology květen 2002, 58 (9) 1354-1359; DOI: 10.1212 / WNL.58.9.1354
  30. ^ Okada, M., Kawahara, G., Noguchi, S., Sugie, K., Murayama, K., Nonaka, I.,. . . Nishino, I. (2007). Nedostatek primárního kolagenu VI je druhou nejčastější vrozenou svalovou dystrofií v Japonsku. Neurologie, 69(10), 1035-1042. doi: 10.1212 / 01.wnl.0000271387.10404.4e

Další čtení

  • Sparks SE, Quijano-Roy S, Harper A, Rutkowski A, Gordon E, Hoffman EP, Pegoraro E (2012-08-23). "Vrozená svalová dystrofie - přehled". Adam Adam, Ardinger HH, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJ, Stephens K, Amemiya A, Lampe AK, Flanigan KM, Bushby KM, Hicks D (eds.). Genové recenze. Seattle: University of Washington. NBK1291.