Piccole GTPasi di Rab nel traffico intracellulare di vescicole: il caso di Rab3A/Raphillin-3Un complesso nel rene

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Astratto:Le piccole GTPasi di Rab, il più grande gruppo di piccole GTPasi monomeriche, regolano il traffico delle vescicole nelle cellule, che sono parte integrante di molti processi cellulari. Il loro ruolo nelle malattie neurologiche, come il cancro e l'infiammazione, è stato ampiamente studiato, ma la loro implicazione nelle malattie renali non è stata studiata in modo approfondito. È stato dimostrato che Rab3a e il suo effettore Rabphillin-3A (Rph3A) sono presenti nei podociti dinormalerenidi topi, ratti e umani, attorno alle vescicole contenute nei processi del piede, e sono sovraespressi nelle malattie con proteinuria. Inoltre, il modello di topi knockout Rab3A ha indotto profondi cambiamenti del citoscheletro nei podociti di animali alimentati con glucosio elevato. Allo stesso modo, l'interferenza RphA nel modello di Drosophila ha prodotto danni strutturali e funzionali nei nefrociti con una riduzione delle capacità di infiltrazione e del numero di nefrociti. I cambiamenti nella struttura della fibra cardiaca nello stesso modello di interferenza RphA, aprono la questione se la disfunzione di Rab3A possa produrre un danno simultaneo nel cuore ecellule renali,un campo attraente che richiederà attenzione in futuro.

Parole chiave:proteine ​​di rabbia; Rab3A; Rabphilin-3A, rene, renale

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introduzioneLe piccole GTPasi di Rab, il più grande gruppo di piccole GTPasi monomeriche, e le loro proteine ​​che interagiscono con Rab sono coinvolte in molteplici funzioni cellulari incluso il traffico di vescicole endosomiche e la combinazione della membrana plasmatica per rilasciare carichi nello spazio extracellulare [1,2]. Il ruolo delle GTPasi di Rab nelle malattie e sindromi specifiche è stato ampiamente studiato [3]. Ampiamente valutato e implicato nelle sinapsi e nei depositi delle vescicole nelle malattie del sistema nervoso, l'evidenza della loro associazione in altri tessuti e processi patologici come il cancro, l'infiammazione, le piastrine e le secrezioni endocrine sono stati il ​​motivo della ricerca negli ultimi anni. Funzionalmente, le GTPasi di Rab coordinano gli eventi di traffico di membrana sulla base dell'interconversione ciclica tra stati legati al GTP attivo e stati legati al PIL inattivi. La forma legata a GTP può interagire con gli effettori, promuovendo vari passaggi e contribuendo al traffico di membrana vettoriale [2]. Ogni proteina Rab ha specifiche proteine ​​effettrici che regolano distinte fasi di trasporto intracellulare, che sono la rete trans-Golgi, la via endosomiale-lisosoma per la clearance/degradazione o la fusione con la membrana cellulare per il rilascio delle vescicole che è la più studiata [4-6].

La rabbia è associata a malattie ereditarie genetiche e acquisite [7]. Il loro impatto sul cancro,malattia neurologica, immunità,e le infezioni sono state riconosciute [8]. Nonostante l'aumento delle conoscenze, il loro contributo alle disfunzioni e ai danni ai reni e al cuore è scarso. Pertanto, questa recensione fornisce una panoramica della rilevanza delle GTPasi di Rab nelle malattie umane, con particolare attenzione al complesso Rab3a-Rph3A e al suo ruolo critico nelle malattie renali e una menzione delle implicazioni future.

GTPasi di Rab e traffico di vescicoleLe proteine ​​Rab [9] sono i principali regolatori del trasporto intracellulare delle vescicole tra diversi compartimenti attraverso il reclutamento di effettori e regolatori specifici [2], essendo coinvolti nel germogliamento delle vescicole, nella mobilità attraverso l'interazione con il citoscheletro o nel legame alla membrana. La famiglia Rab è composta da più di 70 GTPasi, ciascuna delle quali è preferenzialmente associata a un compartimento intracellulare al fine di controllare la specificità e la direzionalità delle vie di traffico di membrana, per lo più legate al trasporto vescicolare. In tal modo, contribuiscono a conferire l'identità della membrana [10] e assicurano che i carichi legati alla membrana vengano trasportati alle corrette destinazioni all'interno della cellula.

I processi hanno percorsi di traffico ben definiti, inclusi percorsi esocitici ed endocitici, con quest'ultimo composto da componenti precoci, tardivi e di riciclaggio [11]. Ciascuno dei percorsi è solitamente incorporato con Rabs non sovrapposti e si trova in diversi compartimenti (Figura 1).

Associate alla rete trans-Golgi e alle vescicole secretorie, sono state identificate diverse proteine ​​​​Rab. Rab1 facilita il germogliamento delle vescicole nel sito di uscita del reticolo endoplasmatico e la traslocazione delle vescicole nel compartimento intermedio pre-Golgi [12]. Il transito delle vescicole dal reticolo endoplasmatico al pre-Golgi potrebbe anche essere regolato da Rab2-reverse fellow mediato da Rab. Rab8 trasmette il traffico di vescicole nella via secretoria che porta dalla rete trans-Golgi alla membrana plasmatica. I membri della sottofamiglia Rab3 sono regolatori critici dell'esocitosi delle vescicole secretorie nelle cellule eucariotiche, ma studi recenti indicano che per questo processo sono necessarie ulteriori isoforme di Rab, la sottofamiglia Rab27 [13]. La letteratura recente riporta che Rab3 e Rab27 cooperano per ottenere l'esocitosi delle vescicole reclutando specifiche proteine ​​effettrici, come Rabphilin3a (Rph3a) che legano Rab27a, reclutando un enzima attivante Rab3IL1, un regolatore di Rab, che catalizza lo scambio di PIL per GTP su Rab3a [14 ]. Rph3a guida l'aggancio delle vescicole alle membrane bersaglio. Tuttavia, alcune vescicole secretorie. Rph3a guida l'aggancio delle vescicole alle membrane bersaglio. Tuttavia, alcune vescicole secretorie probabilmente si formano anche per gemmazione diretta della membrana plasmatica e non è noto il requisito dell'attività della GTPasi di Rab in tale secrezione.

Figura 1. Trasporto vescicolare intracellulare mediato da proteine ​​di Rab. Evidenziato le proteine ​​della famiglia Rab che svolgono ruoli chiave nella regolazione del traffico della membrana cellulare tra cui endocitosi, esocitosi, secrezione di esosomi e consegna di vescicole tra gli organelli. Le piccole GTPasi di Rab svolgono ruoli chiave nella regolazione del traffico vescicolare cellulare tra cui endocitosi, esocitosi, secrezione di esosoma e consegna di vescicole intracellulari. Rab5, che è localizzato nei primi endosomi, media l'endocitosi e la fusione dell'endosoma delle vescicole. Rab11 e Rab25 mediano il riciclaggio endocitico lento attraverso il riciclaggio degli endosomi, mentre Rab4 media il riciclaggio endocitico veloce direttamente dai primi endosomi. Il traffico tardivo endosoma-lisosoma associato a Rab7 media la maturazione degli endosomi tardivi e la loro fusione con i lisosomi. Un'altra GTPasi endosomiale tardiva, Rab9, media il traffico dagli endosomi tardivi alla rete trans-Golgi (TGN). Rab1, localizzato nei siti di uscita del reticolo endoplasmatico (ER) e nel compartimento intermedio pre-Golgi (IC), media il traffico di ER-Golgi. Rab2, che si trova presso l'IC, potrebbe anche regolamentare il traffico Golgi-ER. Rab6 è noto principalmente per il traffico di vescicole intra-Golgi. Rab8 media il traffico costitutivo dal TGN alla membrana plasmatica, mentre Rab3 e Rab27 mediano vari tipi di eventi esocitici regolati. Rab22 media il traffico tra il TGN e gli endosomi precoci e viceversa. Infine, per la secrezione dipendente dal corpo multivescicolare (MVB), è stato dimostrato che Rab11, Rab35 e Rab27 promuovono la secrezione dell'esosoma e possono agire su diversi MVB lungo la via endocitica. MVB: corpo multivescicolare; TGN: rete trans-Golgi.

In relazione all'endocitosi e al riciclo delle vie dell'endosoma, Rab5 è residente nei primi endosomi, fagosomi, membrane plasmatiche e media l'endocitosi che coinvolge le vescicole rivestite di clatrina. Rab11 e Rab25 partecipano al lento riciclaggio dell'endosoma e Rab4 facilita il rapido riciclaggio degli endosomi dalle prime popolazioni di endosomi. Quindi, Rab7 media la maturazione dell'endosoma tardivo (LE) e quindi introduce LE al lisosoma per la degradazione. Infine, Rab9 collega LE alla rete trans-Golgi. Concentrandosi sulla secrezione dell'esosoma, ci sono nuovi attori molecolari nella patogenesi di molte malattie, di cui Rab11 è il primo segnalato [15]. Successivamente, due nuovi Rabs sono stati enfatizzati nella secrezione dell'esosoma, Rab27 e Rab35, entrambi consentendo l'aggancio di corpi multivescicolari (MVB) alla membrana plasmatica. Gli esperimenti di silenziamento di Rab2B, Rab5A, Rab9A, Rab11 e in modo più efficiente Rab27A e Rab27B hanno ridotto la secrezione di esosomi [16-18]. Tuttavia, queste osservazioni individuali erano diverse a seconda dei tipi cellulari analizzati e influenzate dalla diversità degli esosomi arricchita con carichi diversi. Rab11 e Rab35 sono associati principalmente al riciclaggio e allo smistamento precoce degli endosomi, rispettivamente, e Rab27A/B ai compartimenti endosomiale tardivi e secretori, spesso chiamati organelli correlati al lisosoma [9]. Pertanto, diversi sottotipi di endosomi tardivi potrebbero generare diversi esosomi [19]. Forse la diversità dell'esosoma nei carichi proteici potrebbe essere dovuta alle diverse rotte del traffico di secrezione regolate da specifiche proteine ​​di Rab in base allo stimolo cellulare.

Inoltre, le interazioni di Rab con gli effettori regolano il targeting delle vescicole e la fusione della membrana in tre modi [20]. In primo luogo, Rabs aiuta nel trasporto delle vescicole dal loro sito di origine ai compartimenti accettori attraverso elementi del citoscheletro e proteine ​​​​motorie. In secondo luogo, gli effettori di Rab regolano il traffico di membrana nella fase di attracco delle vescicole. In terzo luogo, nella fusione della membrana delle vescicole c'è l'aggancio sulla membrana guidato da SNAREs [20]. In sintesi, la specifica localizzazione di diverse GTPasi di Rab in compartimenti di membrana definiti e la loro capacità di regolare specifici percorsi di traffico, le hanno rese attraenti come nuovi bersagli molecolari. Tuttavia, esiste una conoscenza parziale sulla funzione precisa e sull'impatto della sovra o sottoespressione delle GTPasi di Rab sul traffico delle vescicole derivata dall'eterogeneità della funzione nei diversi tipi cellulari con difficoltà nell'identificare la loro cinetica. Lo sviluppo di nuove tecnologie, come la microscopia confocale ad alta risoluzione [21] e la tecnologia CRISPR/Cas, contribuiscono ad ottenere informazioni solide e una maggiore comprensione del ruolo delle GTPasi di Rab nella biogenesi e secrezione delle vescicole, rivelando ruoli fisiologici precedentemente sconosciuti e quindi i suoi impatto su salute e malattia.

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Traffico vescicolare e malattie mediate da RabLa precisa regolazione dei processi di traffico di membrana da parte di Rab GTPases dipende dalle interazioni con gli effettori, dal mantenimento della polarità delle cellule per ottenere la massima efficienza della funzione e dalla struttura e dalla regolazione della segnalazione cellulare, della divisione, della sopravvivenza e della migrazione [22,23]. Pertanto, la loro rilevanza nella regolamentazione del traffico di vescicole ha portato a indagare la sua relazione con lo sviluppo di diverse malattie (Tabella 1).

Come funzionano le proteine ​​di Rab e il loro ruolo nella malattia è stato ampiamente studiato nelle cellule del sistema nervoso, valutando il ruolo sul ciclo di vita neuronale, sull'attività e sull'accumulo di depositi intraneuronali [24-27]. In diverse malattie neurodegenerative, sono stati studiati i cambiamenti ei ruoli regolatori delle proteine ​​Rab nei meccanismi patologici nei neuroni, a livello mitocondriale, e le disfunzioni delle cellule gliali. Nelle malattie di Alzheimer, Parkinson, Huntington Corea, Sclerosi Laterale Amiotrofica e Charcot-Marie-Tooth [25] sono state identificate alterazioni delle proteine ​​di Rab. Sebbene l'alterazione delle proteine ​​di Rab non sia la causa primaria della malattia in tutte, pur essendone una conseguenza. Le mutazioni di Rab7, Rab28 e Rab11 sono la causa principale della malattia di Charcot-Marie-Tooth e di Rab39B nel morbo di Parkinson [28-31]. Gli effetti secondari di RabGTPases sul traffico di membrana stesso sono stati osservati in molte altre malattie (vedi un'ampia rassegna in 16). Un esempio della complessità dei meccanismi coinvolti nelle potenziali alterazioni delle proteine ​​Rab sono gli studi condotti sulla malattia di Parkinson [32]. Collegati alla mutazione di Rab39b, Rab29, Rab5a e Rab7 sono stati identificati nella malattia di Parkinson ereditaria ad esordio precoce con il corpo di Lewy [31]. Al contrario, Rab11 salva diversi fenotipi, come l'accumulo della proteina di Lewy [33]. La ricerca nell'analisi di Rab e dei meccanismi del traffico vescicolare può aiutare a capire cosa mantiene in vita i neuroni e il suo ruolo nei disturbi neurodegenerativi.

Nelle malattie cardiovascolari sono state ottenute anche informazioni rilevanti. L'aumentata espressione di Rab1 nel miocardio distorce la localizzazione subcellulare delle proteine ​​ed è sufficiente a causare ipertrofia cardiaca e insufficienza [34]. Nei miociti, gli autofagosomi dipendenti da Rab9- riconoscono e inghiottono i mitocondri danneggiati, determinando alterazioni dell'ischemia-riperfusione (IR) nella fosforilazione ossidativa, con conseguente diminuzione della vitalità dei cardiomiociti [35-37]. Nei pazienti diabetici con albuminuria, uno studio di associazione sull'intero genoma ha identificato un locus genetico di Rab38 associato all'albuminuria, evidenziando nuove vie che influenzano l'albuminuria [38].

Nelle piastrine, il loro impatto sull'emostasi e sulla trombosi, nonché sulla rigenerazione dei tessuti, sull'infiammazione e sulle metastasi attraverso l'assorbimento, il confezionamento e il rilascio di esosomi dalle vescicole di deposito sono ampiamente studiati a causa delle loro potenziali implicazioni terapeutiche [39]. Il ruolo nella fagocitosi di inglobare, uccidere ed elaborare corpi estranei e cellule apoptotiche e presentare antigeni alle cellule immunitarie è stato identificato come un ruolo importante nei processi immunitari [40]. Nella lesione IR, un meccanismo di polarizzazione regolato dalla fosforilazione attraverso Rab21 tramite Rph3A è importante per l'adesione dei neutrofili alle cellule endoteliali durante le risposte infiammatorie [41]. Nelfegato, il fattore di regolazione dell'interferone 1 regola la trascrizione di Rab27a e la secrezione di vescicole extracellulari, portando all'attivazione dei fosfolipidi ossidati dei neutrofili e al conseguente danno epatico IR [42].

Data l'importanza delle GTPasi di Rab nel traffico di membrane e la rilevanza di questo processo per la salute umana [22], è forse sorprendente che solo un numero limitato di malattie genetiche sia associato alla disfunzione di Rab. L'esistenza di più isoforme di Rab e percorsi di traffico presumibilmente rende gli esseri umani meno vulnerabili alle mutazioni nei singoli geni che codificano per Rab.

3.1. Azioni mediate da Rab nella salute e nelle malattie del rene

Ilrenisono un organo cruciale per mantenere l'omeostasi dei fluidi di volume e degli elettroliti attraverso l'attività di cellule specializzate a diversi livelli della struttura. La disfunzione di uno di questi produce un impatto negativo sugli altri, portando ad una progressiva riduzione dellarenale funzioneverso un cronicoMalattie renali(CKD), che è altamente prevalente nella popolazione generale, circa il 10 per cento. La maggior parte delle cellule nei tessuti e soprattutto nelrenisono polarizzati e di solito hanno due distinti domini della membrana plasmatica - una membrana apicale e una basolaterale - che è il risultato del traffico polarizzato di proteine ​​e lipidi. Nelrenaleglomerulo, i podociti sono cellule ramificate altamente differenziate che hanno un ruolo importante nel mantenimento della barriera di filtrazione [53], in collaborazione con le cellule endoteliali vascolari e mesangiali. Nei tubuli, le cellule hanno molteplici meccanismi specializzati per diverse funzioni e quelle nella traduzione endoteliale-mesenchimale svolgono un ruolo importante nei meccanismi infiammatori. Conoscenza di Rab GTPase nei diversi componenti cellulari delreniè stato stabilito, sebbene la rilevanza per la salute e la malattia oggi sia limitata. Progressi nella comprensione del ruolo di Rab GTPase nelreneè stato ottenuto valutando l'espressione e l'attività del complesso esocista nello sviluppo e nella riparazione del danno tubulare, identificato cambiamenti nelle proteine ​​​​Rab indotti da nefropatia genetica a bassa frequenza o ipertensione, o valutando l'espressione patologica in modelli di proteinuria, sia glomerulare che tubulare . Allo stesso modo, è stato esaminato anche il ruolo nella secrezione dell'esosoma. Culturarenale cellulee modelli in vivo sono stati utilizzati per cercare i meccanismi in cui erano coinvolte le proteine ​​​​Rab. Ad esempio, i nefrociti di Drosophila, gli analoghi dei podociti e le cellule tubulari allo stesso tempo forniscono uno strumento per testare le funzioni di Rab utilizzando la manipolazione genetica. Nella Tabella 2, una sintesi delle conoscenze sul coinvolgimento di Rab inrenaleviene presentata la fisiologia e gli stati patologici. L'esocisti è un complesso proteico a otto subunità altamente conservato coinvolto nel targeting e nell'aggancio di vescicole esocitiche che traslocano dalla rete trans-Golgi a vari siti inrenalecellule [54]. Molte funzioni di esocisti nelrenesono il risultato di varie piccole GTPasi regolatorie, coinvolte nella ciliazione primaria, nella cistogenesi e nella tubulogenesi. Il ruolo della riparazionerenalecellule epiteliali dei tubuli dopo anacutodanno renaleè stato anche riconosciuto [55].

3.1.1. Podociti

Fu et al., hanno identificato 27 diversi Rabs nei nefrociti, undici erano funzionali e tra questi, cinque erano importanti per mantenere la funzionalità e tre erano essenziali. Il silenziamento di Rab5 ha identificato il loro ruolo nella regolazione dell'endocitosi. Pur facendo lo stesso in Rab7 e Rab 11, sono stati osservati cambiamenti nella degradazione delle proteine ​​e nel riciclaggio della membrana. Come conseguenza del silenziamento di questi geni, sono state osservate l'interruzione dell'organizzazione delle vescicole, l'integrità della barriera di filtrazione e le strutture subcellulari responsabili del riassorbimento delle proteine ​​[56]. La sindrome nefrosica resistente agli steroidi (SRNS) è una malattia a bassa frequenza in cui il 30% dei casi nei bambini è dovuto a una mutazione genetica, con lesioni istologiche della glomerulosclerosi focale (FSGS), una sindrome meno frequente negli adulti. Nelle mutazioni missenso nel gene TBC1D8B (famiglia del dominio TBC1), osservate in due famiglie con SRNS a esordio precoce legato all'X, diminuzione della proteina Rab11b che attiva la GTPasi, osservando un podocita all'interno dei cambiamenti dell'architettura e difetti di migrazione come risultato della mancanza di interiorizzazione e processi di riciclaggio [46]. Kamp et al. descritto altre cinque famiglie con questa mutazione e nel modello di Drosophila, ha confermato l'implicazione di Rab11 nel processo [57]. Altre mutazioni identificate come causali di SRNS, erano nel gene GAPVD1 (regolatore endosomiale) e probabilmente nel gene ANKFY1 (Ankyrin Repeat e FYVE Domain Containing 1). Entrambi i geni hanno interagito con Rab5 e le mutazioni hanno al contrario aumentato il legame con RAB5 legato a GTP. L'interazione di GAPVD1 e nefrina, una proteina strutturale chiave nel diaframma a fessura, suggerisce che il traffico endocitico di nefrina può svolgere un ruolo in una patogenesi mediata da RAB5- del SRNS [45].

3.1.2. Tubuli renali

Le funzioni tubulari, principalmente quelle coinvolte nel riassorbimento delle proteine, sono largamente influenzate dall'alterazione del traffico vescicolare. Nel ratto iperteso dal cappuccio fulvo, un modello di ipertensione associatamalattia renale, Rab38 influenza l'escrezione di proteine ​​urinarie nel tubulo prossimale. Utilizzando cellule LLC-PK1 del tubulo prossimale in coltura, il knockdown dell'mRNA di Rab38 ha ridotto l'endocitosi dell'albumina colloidale accoppiata all'oro [49]. Oltre al ruolo di Rab38 nelle cellule tubulari epiteliali, è stato anche identificato un ruolo rilevante di Rab7 nella protezione dello sviluppo della transizione mesenchimale endoteliale (EMT) e dell'apoptosi quando viene indotto il sovraccarico di albumina. Il sovraccarico di albumina nell'attivazione indotta dalle cellule tubulari di MMP-2, metalloproteinasi della matrice{10}}, degrada il collagene di tipo IV e riduce l'ispessimento della membrana basale tubulare. La sovraespressione di Rab7 riduce l'attività MMP-2 preservando la struttura della membrana basale tubulare. Il risultato di questo studio apre la possibilità che l'attivazione di Rab7 risulti utile per proteggere l'impatto del sovraccarico di proteine ​​nel fluido intratubulare riducendo l'EMT, come avviene nella nefropatia diabetica [50]. Inoltre, Slp2-a, un effettore di Rab27A, regola il targeting apicale della podocalyxin e del suo partner legante, ezrin, insieme a Rab27A. Gli autori hanno stabilito un modello di espressione di claudina-2 attraverso il trasporto di podocalyxin sulla superficie apicale mediante la funzione del complesso Slp2-a–Rab27A [51], che contribuisce alla quantità di proteina a giunzione stretta .

Infine, è stato studiato il ruolo delle proteine ​​Rab nel tubulo collettore. L'acquaporina è una proteina del canale dell'acqua regolata dalla vasopressina responsabile del riassorbimento dell'acqua osmotica attraverso i dotti collettori. In presenza di vasopressina, Rab7 e l'ordinamento proteico vacuolare 35 (Vps35) partecipano all'ordinamento AQP2 nei primi endosomi in condizioni di veicolo e traffico della membrana apicale [58].

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3.1.3. Rilascio esoso

L'impatto delle proteine ​​​​Rab nel rilascio di esosomi è stato anche valutato con Rab27 che gioca un ruolo rilevante. Due studi recenti identificano che l'inibizione o l'attivazione dell'espressione di Rab27 comporta una riduzione o un aumento del rilascio di esosomi dai podociti. Nel primo di questi studi, la sovraespressione di KIBRA ha stabilizzato Rab27, evitando la sua degradazione attraverso la via ubiquitina-proteasoma [59]. Nel secondo, in un modello di risposta infiammatoria alle cellule epiteliali tubulari prossimali, l'eliminazione di Rab27a ha inibito l'eccessiva risposta infiammatoria attraverso la via CHAC1/NF-κB. Ciò era dovuto all'accumulo intracellulare del miR-26a, che in tal modo ritardava lo sviluppo del diabetemalattie renali [52].

3.2. Rab-3A/Rabphilin-3Un complesso inMalattie renali

In studi di associazione genetica, il nostro gruppo ha identificato SNPs correlati al rischio di sviluppare microalbuminuria utilizzando dati genetici e metabolomici combinati di una popolazione generale, trovando un'associazione tra un polimorfismo del gene RPH3A e gli Emirati Arabi Uniti [60]. Recentemente, nei dati dello Strong Heart Study, un totale di 277 varianti sono state annotate nei geni RPH3A, RPH3AL (rabphilin 3A like), RAB3IL1 (RAB3A interacting protein-like 1) e RAB27A erano disponibili per l'analisi di associazione con UAE e progressione GFR col tempo. Utilizzando modelli a effetti misti per tenere conto della parentela familiare e aggiustarsi per potenziali fattori confondenti, i polimorfismi a RAB3IL1 e RPH3A hanno mostrato un'associazione significativa significativa con la progressione dei livelli di UAE e GFR (dati non pubblicati). Inoltre, uno studio precedente della coorte Framingham ha mostrato anche un'associazione tra Emirati Arabi Uniti e RPH3A [61].

Nel 2003 Rastaldi et al. ha studiato Rph3A e Rab3A come possibili attori nella biologia dei podociti. Sulla base del fatto che Rph3A si lega a Rab3A, è un complesso richiesto per l'aggancio delle vescicole sinaptiche alla loro membrana bersaglio e che si legano con le proteine ​​​​del citoscheletro nei neuroni, anche vescicali e citoscheletrici sono importanti per l'omeostasi dei podociti [47]. Il complesso Rab3A-Rph3A è stato dimostrato in neuroni e strutture neuroendocrine così come in normalirenida topi, ratti e umani nei podociti attorno alle vescicole contenute nei processi del piede [62,63]. Inoltre, nelle biopsie umane di pazienti proteinurici con glomerulosclerosi focale e segmentaria, è stato anche identificato un incremento dell'espressione di Rab3A-Rph3A [47]. Il potenziale ruolo di queste molecole inrenaleil danno è stato ulteriormente studiato dallo stesso gruppo in un modello di topi knockout Rab3A con dieta ricca di glucosio. I topi knockout hanno sviluppato una plasticità dell'actina podocitaria alterata con danno ai podociti e proteinuria. Inoltre, nel modello con dieta ricca di glucosio,renalesono state sviluppate lesioni simili a quelle della nefropatia diabetica umana [64].

Il nostro gruppo in un recente lavoro ha identificato che Rph3A è espresso e colocalizzato con marcatori molecolari delle vie endocitiche ed esocitiche nei nefrociti pericardici di Drosophila melanogaster. Il nefrocita è una cellula che combina podociti erenalefunziona il tubulo prossimale ed è coinvolto nella rimozione dei prodotti di scarto dall'emolinfa e dai tubuli malpighiani, una struttura considerata analoga alrenalesistema tubolare [48]. Esistono due distinte popolazioni di nefrociti: i nefrociti a cellule ghirlanda attorno all'esofago (binucleati) e i nefrociti pericardici (mononucleati) situati insieme al cuore, entrambi funzionalmente, strutturalmente e molecolarmente simili ai podociti umani [65].

Diversi studi dimostrano che la via endocitica gioca un ruolo importante nello sviluppo, nel mantenimento e nel danno del podocita e può portare ad alterazioni della morfologia cellulare [66-68]. L'interferenza Rph3A riduce l'espressione di Rab3a e l'ortologa della Drosophila del fattore di trascrizione Il fattore Krüppel-like 15 (KLF15) è un fattore di trascrizione del dito di zinco altamente espresso nei glomeruli e nelle cellule interstiziali. Ha un ruolo protettivo nei modelli proteinurici, riducendo il danno tubulare e podocitario,renalefibrosi e lesione mesangiale. Questi ridotti livelli di danno promuovono l'alterazione delle vie endocitiche che alla fine perdono il destino cellulare [69]. È stato osservato un impatto morfologico sui nefrociti a diversi livelli: (a) rottura della membrana basale e (b) modifiche del citoscheletro che portano all'assenza di canali labirintici e perdita di nefrociti (Figura 2).

L'interferenza Rph3A influenza anche l'espressione di geni direttamente coinvolti nella struttura e nella funzione dei nefrociti. Le proteine ​​Sns e Kirra, nefrina umana e ortologhi neph1, rispettivamente, che interagiscono attraverso i loro domini extracellulari per formare il diaframma dei nefrociti [70], sono ridotte (silenziate). L'assenza di espressione di Sns porta ad una drastica riduzione del numero di nefrociti, in accordo con studi recenti che hanno documentato il significato degli Sns citoplasmatici nella regolazione dell'organizzazione dell'actina intra-nefrocitaria [71]. Inoltre, anche il sistema Cubilin-Amnionless, responsabile dell'endocitosi di proteine ​​di piccole dimensioni attraverso i canali labirintici [72], è influenzato dall'interferenza Rph3A. La riduzione dell'assunzione di proteine ​​da parte del nefrocita deriva da una diminuzione dell'espressione di Cubilin e del traffico vescicolare influenzato da bassi livelli di KLF15 [48] (Figura 2). Entrambi i sistemi, le proteine ​​Sns e le proteine ​​Cubillin, possono essere alterati da una riduzione dell'espressione genica o da una localizzazione errata di uno qualsiasi dei loro componenti. Il nostro studio evidenzia il ruolo della regolazione reciproca tra i componenti del citoscheletro e le proteine ​​del diaframma dei nefrociti come essenziale per la filtrazione dimensionale e carica-dipendente e fornisce dati a supporto dei risultati precedenti nel modello di topi knockout Rab3A, che ha indotto proteinuria erenaleinsufficienza [64].

Contemporaneamente, il nostro gruppo ha analizzato l'impatto di alti livelli di glucosio e angiotensina II sul sistema Rab3A-Rph3A in podociti umani immortalati e in pellet cellulari di urina di pazienti con ipertensione e diabete [73]. I nostri risultati hanno suggerito che il sistema Rab3A Rph3A potrebbe essere coinvolto nelle alterazioni osservate nei podociti feriti e che potrebbe essere attivato un meccanismo per ridurre il danno attraverso il miglioramento del trasporto vescicolare diretto da questo sistema. Infine, i dati preliminari del nostro gruppo hanno scoperto che Rph3A è espresso anche nei miocardiociti di Drosophila e il silenziamento di Rph3A ha avuto un forte impatto sull'organizzazione delle fibre e sui parametri cardiaci funzionali [74]. In sintesi, il sistema Rab3A-Rph3A gioca un ruolorenemeccanismi di danno. Indipendentemente dal fatto che possa svolgere o meno un ruolo nella concomitante disfunzione d'organo, diventa un interessante campo di ricerca che richiede attenzione in futuro.

4. Conclusioni

Le Rab-GTPasi sono proteine ​​che mediano il trasporto intercompartimentale di vescicole che trasportano carichi dentro e fuori le cellule e gli organelli. La rabbia ha un ruolo predominante nella regolazione del traffico delle vescicole nelle cellule, che sono parte integrante di molti processi cellulari, come la proliferazione cellulare, la nutrizione cellulare, la risposta immunitaria innata, la mitosi e l'apoptosi. Pertanto, Rabs sono potenziali bersagli molecolari in diverse malattie come cancro, malattie cardiovascolari, disturbi immunologici e malattie neurodegenerative. Tuttavia, l'impatto dell'espressione alterata di Rabs è meno compreso in organi specifici in cui il traffico vescicolare ha un'elevata rilevanza sulla loro struttura e funzione, come nelrene.Studi recenti hanno rivelato l'importanza del complesso Rab3A-Rph3A nella morfologia, nella perdita cellulare e nella funzione di fifiltrazione nelrene. Inoltre, recentemente nel cuore della Drosophila, rendendolo un nuovo attore molecolare nella patogenesi direnalee disfunzione cardiaca ed essendo un attuale campo di interesse con potenziali applicazioni terapeutiche. In questo momento, diverse domande sull'esatto meccanismo d'azione rimangono senza risposta e richiederanno ricerche future.

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