섬모병증
Ciliopathy| 섬모병증 | |
|---|---|
| 진핵 섬모 | |
| 전문 | 의학유전학 |
섬모병증은 세포 섬모 또는 섬모 고정 구조, 기저체 [1]또는 섬모 기능에 영향을 미치는 모든 유전 질환입니다.[2] 원발성 섬모는 발달 과정을 안내하는 데 중요하기 때문에 배아가 발달하는 동안의 비정상적인 섬모 기능은 특별한 유전적 문제와 상관없이 발생할 수 있는 일련의 기형으로 이어질 수 있습니다.[3] 이러한 발달 장애의 임상적 특징의 유사성은 비정상적인 섬모 기능에 기인하여 섬모병증이라고 불리는 증후군의 인식 가능한 군집을 형성한다는 것을 의미합니다. 실제 유전적 원인과 상관없이, 그것은 증후군이 섬모병증인지를 정의하는 일련의 특징적인 생리학적 특징들의 군집입니다.
섬모충증은 일반적으로 운동성 및/또는 운동성(1차) 섬모 또는 중심체에 국한되는 단백질을 포함하는 것으로 간주되지만, 섬모충증은 XPNPEP3와 같은 예기치 않은 단백질과 관련될 수 있습니다. 미토콘드리아에 국한되지만, 섬모 단백질의 단백질 분해 절단을 통해 섬모 기능에 영향을 미치는 것으로 추정됩니다.[4]
섬모의 중요성을 이해하는 데 있어 1990년대 중반에 상당한 발전이 이루어졌습니다. 예를 들어, 배아 발달에서 섬모의 역할의 발견, 다낭성 신장 질환, 바르데-비들 증후군 및 원발성 섬모 이상 운동증과 같은 유전 질환에서 섬모 결함의 확인.[5][6] 그러나 이 소기관이 대부분의 조직에서 수행하는 생리학적 역할은 여전히 파악하기 어렵습니다. 섬모 기능 장애가 어떻게 이러한 심각한 질병과 발달 병리를 초래할 수 있는지에 대한 추가 연구는 여전히 현재 연구의 주제입니다.[7]
징후 및 증상
매우 다양한 증상이 섬모병증의 잠재적인 임상적 특징입니다. 섬모병증에 가장 배타적인 징후는 다음과 같습니다.[8]: 138
- 댄디-워커 기형 (소뇌 vermis hypoplasia, 보통 수두증과 함께)
- 말뭉치의 생성
- 시투스 인버스
- 후방 encephalocele
- 다낭성 신장
- 후축 폴리닥틸리
- 간질환
- 색소성 망막염
- 지적장애
다낭성 난소증후군, 다발성 피하낭종, 신기능 장애, 카롤리병, 섬모병으로 인한 간경변증이 있는 사례가 설명되었습니다.[9]
섬모충증과 관련된 표현형은 다음을 포함할 수 있습니다.[8]
- 안절부절못
- 호흡이상
- 소뇌버미스 저형성
- 당뇨병
- 외전증
- 안구운동 이상
- 뇌수종
- 코퍼스 캘로섬의 저형성
- 근위축증
- 불임
- 인지장애/결함
- 비만[10]
- 기타다정적
- 호흡기 기능 장애
- 신낭성질환
- 망막변성
- 감각신경성 난청
- 스피나비피다
병태생리학
"사실, 운동성 섬모는 분자 복합체에 있는 아마도 600개 이상의 단백질로 구성된 나노 기계이며, 그들 중 많은 것들은 또한 독립적으로 나노 기계로서 기능합니다." 실리아는 "메카노 또는 화학 센서와 주변 환경의 변화를 감지하는 세포 글로벌 포지셔닝 시스템으로 기능합니다." 예를 들어, 세포 손상 후 세포 교체의 시작에 섬모 신호 전달이 역할을 합니다.[11]
특정 신호 신호 신호를 매개하는 이러한 감각적 역할 외에도 섬모는 상피 세포에서 "용해성 단백질이 방출되어 유체 흐름의 하류에 영향을 미치는 분비 역할"을 수행하며, 물론 운동성 섬모의 경우 유체 흐름을 직접 매개할 수 있습니다.[1] 망막에 있는 원발성 섬모는 망막 표면에서 수 마이크로미터 뒤에 있는 색소 상피 혈관 세포에서 비혈관화된 막대 및 원추 세포로 영양을 전달하는 역할을 합니다.
관련된 신호 전달 경로는 Hedge 신호 전달 경로 및 Wnt 신호 전달 경로를 포함합니다.[12]
섬모 기능 장애는 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.
- 화학감각 이상은 [13]일반적으로 섬모 상피 세포 기능 장애를 통해 나타납니다.[1]
- 종종 섬모 상피 세포 기능 장애를 통해 결함이 있는 열감각 또는 기계감각.[14][1]
- 세포운동기능장애[13]
- 세포외액의[13] 변위 문제
- 파라크린 신호 전달 이상[1][13]
정상적인 건강을 가진 유기체에서 섬모는 다음에 중요합니다.[15]
유전학
"서로 다른 유전자가 유사한 질병에 기여할 수 있는 것처럼, 같은 유전자와 유전자의 가족이 다양한 질병에서 역할을 할 수 있습니다." 예를 들어, 섬모 오작동으로 인한 질병 중 메켈-그루버 증후군과 바르데-비들 증후군 두 질병과 관련된 유전자의 돌연변이를 가지고 있는 환자는 "어느 상태에서나 볼 수 없는 독특한 증상을 가지고 있습니다." 두 가지 다른 조건과 관련된 유전자는 "발달 과정에서 서로 상호 작용"합니다. 시스템 생물학자들은 여러 개의 유전자를 포함하는 기능적 모듈을 정의한 다음 표현형이 그러한 모듈에 맞는 장애를 조사하려고 노력하고 있습니다.[16]
특정 표현형은 원발성 섬모가 병원성에도 관련된 여러 조건(섬모병증)과 상당히 겹칠 수 있습니다. 한 가지 새로운 측면은 다양한 질병 내에서 발견되는 광범위한 섬모병 유전자 돌연변이입니다."[10]
또한 동일한 돌연변이를 가진 환자의 임상적 표현이 다를 수 있어 유전자 변형의 역할을 시사합니다.[17]
2017년 현재 187개의 섬모병 관련 유전자가 확인되었으며, 추가로 241개의 후보 유전자의 역할은 아직 조사 중입니다.[18]
유전적 원인을 알고 있는 ADPKD, ARPKD와 같은 섬모충증을 확인하는 일반적인 방법은 연결 분석 직접 돌연변이 스크리닝을 통한 것입니다.[19] 유전자 패널, 전체 게놈 시퀀싱 및 전체 게놈 시퀀싱과 같은 다른 기술도 뚜렷한 이점을 제공하는 데 사용할 수 있습니다.[19][20] 유전자 패널은 특정 유전자 세트를 분석하며 단일 유전자 또는 직접 돌연변이 검사보다 더 포괄적일 수 있습니다. 전체-엑솜/게놈 시퀀싱은 이형 접합체를 스크리닝하고, 신규/희귀한 변이를 검출할 수 있습니다.[19][21]
각각 폴리시스틴-1 및 폴리시스틴-2를 암호화하는 PKD1 및 PKD2 유전자의 돌연변이는 신장에서 낭종의 형성 및 성장과 함께 나타나는 섬모병증인 ADPKD의 원인으로 알려져 있어 신부전을 초래합니다.[22]
섬모충류 목록
"실리병증을 정의하는 표현형 매개변수는 여러 유전 질환의 세포 기반을 인식하고 원인이 알려지지 않은 일부 질병의 진단과 치료를 용이하게 하는 데 사용될 수 있습니다.[8]
알려진 섬모충증
| 조건. | 오밈 | 유전자 | 영향을 받는 시스템/기관 |
|---|---|---|---|
| 알스트룀 증후군[8][1] | 203800 | ALMS1 | |
| 질식성 흉부이형성증 (Jeun 증후군)[8][23] | 208500 | ||
| 바르데-비들 증후군[8][7][10] | 209900 | BBS1, BBS2, ARL6, BBS4, BBS5, MKKS, BBS7, TTC8, BBS9, BBS10, TRIM32, BBS12 | |
| 엘리스-반 크레벨드 증후군[23] | 225500 | EVC, EVC2 | |
| 주베르 증후군[8][10] | 213300 | INPP5E, TMEM216, AHI1, NPHP1, CEP290, TMEM67, RPGRIP1L, ARL13B, CC2D2A, BRCC3 | 뇌 |
| 좌골 선천성 무아우로시스[23] | 204000 | GUCY2D, RPE65 | |
| 맥커식-카우프만 증후군[23] | 236700 | MKKS | |
| 메켈-그루버 증후군[8][10][24] | 249000 | MKS1, TMEM67, TMEM216, CEP290, RPGRIP1L, CC2D2A | 간, 심장, 뼈 |
| 네프로노피스는[8][7][10] | 256100 | NPHP1, INVS, NPHP3, NPHP4, IQCB1, CEP290, GLIS2, RPGRIP1L | 신장 |
| 구강 디지털 증후군 1[1][7] | 311200 | OFD1 | |
| 다낭성 신장 질환[8][7] (ADPKD 및 ARPKD)[25] | 173900 | PKD1, PKD2, PKHD1 | 신장 |
| 원발성 섬모성 운동 장애 (Kartagener syndrome)[8] | 244400 | DNAI1, DNAH5, TXNDC3, DNAH11, DNAI2, KTU, RSPH4A, RSPH9, LRRC50 | |
| 시니어-뢰켄 증후군[7] | 266900 | NPHP1, NPHP4, IQCB1, CEP290, SDCCAG8 | 눈 |
| 감각브레너 증후군 (두개외피이형성증)[23] | 218330 | IFT122 | |
| 갈비뼈-다당류 증후군[23] | 613091 | DYNC2H1 | |
| ? | ? | IFT88 | 2012년에[26] 보고된 새로운 형태의 선천성 무감각증 |
섬모충증일 가능성이 높습니다.
| 조건. | 오밈 | 유전자 | 영향을 받는 시스템/기관 |
|---|---|---|---|
| 아크로칼로살 증후군[23] | 200990 | KIF7, GLI3 | |
| 아크로멜릭 전방 비강 이형성증[23] | 603671 | ZSWIM6 | |
| 아리마 증후군[23] | 243910 | ||
| 바이몬드 증후군[23] | 113400 | ||
| 코치 신드롬[23] | 216360 | TMEM67, CC2D2A, RPGRIP1L | |
| 신경 증후군[27][23] | 266920 | ||
| 대두다중증후군[23] | 175700 | GLI3 | |
| 하이드로탈러스 증후군[23] | 236680 | HYLS1 | |
| 요한슨 블리자드 증후군[23] | 243800 | UBR1 | |
| 모어 증후군(구강-안면-디지털 증후군 제2형)[23] | 252100 | ||
| 뉴락소바 증후군[23] | 256520 | PHGDH, PSAT1, PSPH | |
| 오피츠 G/BBB 증후군[23] | 300000 | MID1 | |
| 팔리스터-홀 증후군[23] | 146510 | GLI3 | |
| 유두 증후군[23] | 120330 | 팍스2 | |
| 신장-간-췌장 이형성증[23] | 208540 | TPHP3 | |
| 바라디-팝 증후군 (구강-안면-디지털 증후군 제6형)[23] | 277170 |
섬모충증의 가능성
역사
1674-1677년, 네덜란드의 과학자 Antonie van Leeuenhook는 오늘날 섬모라고 알려진 그들의 작은 부속물과 함께 빗물 속의 "동물 분자"를 발견함으로써 세상에 대한 인류의 관점을 바꿨습니다. 그것은 단일 세포 유기체와 그들의 기관차 구조에 대한 최초의 기록된 관찰로 표시되었습니다.[30]
19세기 후반, 칼 에른스트 폰 바어의 배아 발달에 대한 획기적인 연구는 현대 발달 생물학의 토대를 마련했습니다.[31] 세심한 관찰을 통해 von Baer는 배아 발생의 초기 단계와 섬모를 가진 조직의 발달을 포함하여 발달 중 조직과 장기 형성에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다.[32] 폰 바어(Von Baer)는 그 당시 섬모의 중요성을 완전히 인식하지 못했을 수 있지만, 그의 관찰에는 배아 조직에서의 섬모의 존재가 포함되었을 가능성이 있습니다. 세포 신호 전달, 조직 발달 및 좌우 비대칭에 중요한 섬모는 현재 발달에 필수적인 역할을 하는 고대 소기관으로 인식되고 있습니다.[33] 개선에도 불구하고, 본 베어의 배아 재구성 개념은 섬모 기능을 포함한 발달 과정의 진화적 보존을 강조합니다. 오늘날 von Baer의 유산은 발생학 및 발달 생물학에 대한 지속적인 연구, 특히 섬모 생물학을 이해하고 섬모 구조 또는 기능의 결함이 발달 장애로 이어지는 섬모병증과의 관련성에 영감을 줍니다.[34]
비운동성 또는 원발성 섬모는 1898년에 처음으로 기술되었지만 생물학자들은 대부분 무시했습니다. 그러나 현미경학자들은 대부분의 척추동물 유기체의 세포에서 그들의 존재를 계속해서 기록했습니다. 1차 섬모는 거의 예외 없이 오랫동안 쓸모없는 진화의 잔재물, 즉 잔재 소기관으로 여겨졌습니다. 최근의 연구는 섬모가 신체의 많은 장기에 필수적이라는 것을 밝혀냈습니다.[35] 이러한 일차 섬모는 화학감각, 기계감각 및 열감각에 중요한 역할을 합니다. 따라서 섬모는 "많은 수의 세포 신호 전달 경로를 조정하는 감각 세포 안테나로 간주되며, 때로는 신호를 섬모 운동성에 결합하거나 세포 분열 및 분화에 대안적으로 결합할 수 있습니다."[11]
최근 포유류 유전자 연구의 발전은 세포의 운동성 및 원발성 섬모 구조 모두에서 여러 가지 기능 장애 메커니즘에 대한 분자 기반에 대한 이해를 가능하게 했습니다.[36] 세포 발달에 필수적인 여러 중요한 발달 신호 경로가 발견되었습니다. 이것들은 주로 비운동성 또는 일차 섬모에서만 발견되지는 않습니다. 포유류의 유전적 장애 및 질병의 공통적으로 관찰 가능한 여러 특성은 섬모 형성 장애 및 기능 장애로 인해 발생합니다. 일단 확인되면, 이러한 특징들은 따라서 섬모병증의 특징들을 설명합니다.[8]
섬모는 최근 "포유류 질병에 관여하는 수많은 단백질이 기저체와 섬모에 국한된다는 발견"에 의해 다양한 인간 유전 질환에 연루되어 있습니다. 예를 들어, 인간 질병 생리학의 단 하나의 영역에서 낭포성 신장 질환, 섬모 관련 유전자 및 단백질이 다낭성 신장 질환, 신증후군, 시니어-에 인과적 영향을 미치는 것으로 확인되었습니다.뢰켄 증후군 제5형 또는 구강 디지털 증후군 제1형 및 바르데-비들 증후군.[7]
참고문헌
- ^ a b c d e f g Adams M, Smith UM, Logan CV, Johnson CA (2008). "Recent advances in the molecular pathology, cell biology and genetics of ciliopathies". Journal of Medical Genetics. 45 (5): 257–267. doi:10.1136/jmg.2007.054999. PMID 18178628.
- ^ Lee JH, Gleeson JG (May 2010). "The role of primary cilia in neuronal function". Neurobiol. Dis. 38 (2): 167–72. doi:10.1016/j.nbd.2009.12.022. PMC 2953617. PMID 20097287.
- ^ Powles-Glover N (September 2014). "Cilia and ciliopathies: classic examples linking phenotype and genotype-an overview". Reproductive Toxicology (Elmsford, N.Y.). 48: 98–105. doi:10.1016/j.reprotox.2014.05.005. PMID 24859270.
- ^ Hurd TW, Hildebrandt F (2011). "Mechanisms of Nephronophthisis and Related Ciliopathies". Nephron Exp. Nephrol. 118 (1): e9–e14. doi:10.1159/000320888. PMC 2992643. PMID 21071979.
- ^ Cowley BD, Bissler JJ, eds. (2018). Polycystic Kidney Disease. New York: Springer. p. 87. doi:10.1007/978-1-4939-7784-0. ISBN 978-1-4939-7782-6.
- ^ Kenny TD, Beales PL (2014). Ciliopathies: a reference for clinicians. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-965876-3.
- ^ a b c d e f g Davenport JR (2005). "An incredible decade for the primary cilium: A look at a once-forgotten organelle". AJP: Renal Physiology. 289 (6): F1159–F1169. doi:10.1152/ajprenal.00118.2005. PMID 16275743.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o Badano JL, Mitsuma N, Beales PL, Katsanis N (2006). "The ciliopathies: an emerging class of human genetic disorders". Annu Rev Genom Hum Genet. 7: 125–48. doi:10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. PMID 16722803.
- ^ Tan K, Liu P, Pang L, Yang W, Hou F (2018) 다낭성 난소 증후군 및 다발성 피하 낭종을 동반한 인간 섬모증: 보기 드문 사례 보고서입니다. 메디슨 (볼티모어) 97 (50)
- ^ a b c d e f Ross A, PL Beales, J Hill (2008). The Clinical, Molecular, and Functional Genetics of Bardet-Biedl Syndrome, in Genetics of Obesity Syndromes. Oxford University Press. p. 177. ISBN 978-0-19-530016-1. Retrieved 2009-07-01.
- ^ a b Satir P, Søren T. Christensen (2008-03-26). "Structure and function of mammalian cilia". Histochemistry and Cell Biology. Springer Berlin / Heidelberg. 129 (6): 687–693. doi:10.1007/s00418-008-0416-9. PMC 2386530. PMID 18365235. 1432-119X.
- ^ D'Angelo A, Franco B (2009). "The dynamic cilium in human diseases". Pathogenetics. 2 (1): 3. doi:10.1186/1755-8417-2-3. PMC 2694804. PMID 19439065.
- ^ a b c d "Ciliary proteome database, v3". Database introduction. Johns Hopkins University. 2008. Archived from the original on 2019-04-29. Retrieved 2009-01-07.
- ^ Tan PL, Barr T, Inglis PN, et al. (2007). "Loss of Bardet–Biedl syndrome proteins causes defects in peripheral sensory innervation and function". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 (44): 17524–9. doi:10.1073/pnas.0706618104. PMC 2077289. PMID 17959775.
- ^ 장기 중 2019-04-29 Wayback Machine에서 보관된 섬모 프로테옴 V3.0 - 홈페이지, 2010-06-11 액세스.
- ^ Hayden EC (2008). "Biological tools revamp disease classification". Nature. 453 (7196): 709. doi:10.1038/453709a. PMID 18528360.
- ^ Walia S, Fishman GA, Swaroop A, Branham KE, Lindeman M, Othman M, et al. (March 2008). "Discordant phenotypes in fraternal twins having an identical mutation in exon ORF15 of the RPGR gene". Archives of Ophthalmology (Chicago, Ill.: 1960). 126 (3): 379–384. doi:10.1001/archophthalmol.2007.72. ISSN 0003-9950. PMID 18332319.
- ^ Reiter JF, Leroux MR (September 2017). "Genes and molecular pathways underpinning ciliopathies". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 18 (9): 533–547. doi:10.1038/nrm.2017.60. ISSN 1471-0072. PMC 5851292. PMID 28698599.
- ^ a b c Modarage K, Malik SA, Goggolidou P (2022-01-10). "Molecular Diagnostics of Ciliopathies and Insights Into Novel Developments in Diagnosing Rare Diseases". British Journal of Biomedical Science. 79: 10221. doi:10.3389/bjbs.2021.10221. ISSN 0967-4845. PMC 8915726. PMID 35996505.
- ^ "Genetic testing for". Blueprint Genetics. Retrieved 2024-02-15.
- ^ Shamseldin HE, Shaheen R, Ewida N, Bubshait DK, Alkuraya H, Almardawi E, et al. (June 2020). "The morbid genome of ciliopathies: an update". Genetics in Medicine: Official Journal of the American College of Medical Genetics. 22 (6): 1051–1060. doi:10.1038/s41436-020-0761-1. ISSN 1530-0366. PMID 32055034.
- ^ "PKD1 - an overview ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2024-02-15.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba bb bc bd be bf bg bh bi bj bk bl bm bn bo bp bq br bs bt bu bv bw bx by bz ca cb cc cd ce cf cg ch ci cj ck cl cm cn co Baker K, Beales PL (2009). "Making sense of cilia in disease: The human ciliopathies". American Journal of Medical Genetics Part C: Seminars in Medical Genetics. 151C (4): 281–295. doi:10.1002/ajmg.c.30231. ISSN 1552-4876. PMID 19876933.
- ^ Kyttälä M (May 2006). "Identification of the Meckel Syndrome Gene (MKS1) Exposes a Novel Ciliopathy" (PDF). National Public Health Institute. Archived from the original (PDF) on 2006-07-21. Retrieved 2008-07-06.
- ^ Gunay-Aygun M (November 2009). "Liver and Kidney Disease in Ciliopathies". Am J Med Genet C Semin Med Genet. 151C (4): 296–306. doi:10.1002/ajmg.c.30225. PMC 2919058. PMID 19876928.
- ^ 포유류 섬모병증 모델에서 섬모 결함을 복구하고 후각 기능을 회복시키는 유전자 치료법
- ^ Watnick T, Germino G (August 2003). "From cilia to cyst". Nat. Genet. 34 (4): 355–6. doi:10.1038/ng0803-355. PMID 12923538.
- ^ Delgado-Escueta AV (2007). "Advances in Genetics of Juvenile Myoclonic Epilepsies". Epilepsy Curr. 7 (3): 61–7. doi:10.1111/j.1535-7511.2007.00171.x. PMC 1874323. PMID 17520076.
- ^ Khanna H, Davis EE, Murga-Zamalloa CA, Estrada-Cuzcano A, Lopez I, Den Hollander AI, et al. (2009). "A common allele in RPGRIP1L is a modifier of retinal degeneration in ciliopathies". Nature Genetics. 41 (6): 739–745. doi:10.1038/ng.366. PMC 2783476. PMID 19430481.
- ^ Brown JM, Witman GB (2014-12-01). "Cilia and Diseases". BioScience. 64 (12): 1126–1137. doi:10.1093/biosci/biu174. ISSN 1525-3244. PMC 4420261. PMID 25960570.
- ^ Brauckmann S (2012). "Karl Ernst von Baer (1792-1876) and Evolution". The International Journal of Developmental Biology. 56 (9): 653–660. doi:10.1387/ijdb.120018sb. ISSN 0214-6282. PMID 23319342.
- ^ Abzhanov A (2013). "von Baer's law for the ages: lost and found principles of developmental evolution". Trends in Genetics. 29 (12): 712–722. doi:10.1016/j.tig.2013.09.004. ISSN 0168-9525. PMID 24120296. S2CID 9158143.
- ^ Sreekumar V, Norris DP (2019-06-01). "Cilia and development". Current Opinion in Genetics & Development. Molecular and genetic basis of disease. 56: 15–21. doi:10.1016/j.gde.2019.05.002. ISSN 0959-437X. PMID 31201996. S2CID 189898579.
- ^ Bisgrove BW, Yost HJ (2006-11-01). "The roles of cilia in developmental disorders and disease". Development. 133 (21): 4131–4143. doi:10.1242/dev.02595. ISSN 1477-9129. PMID 17021045. S2CID 9975220.
- ^ Gardiner MB (September 2005). "The Importance of Being Cilia". HHMI Bulletin. Howard Hughes Medical Institute. 18 (2). Archived from the original on 2010-03-11. Retrieved 2008-07-26.
- ^ Lancaster MA, Gleeson JG (June 2009). "The primary cilium as a cellular signaling center: lessons from disease". Curr. Opin. Genet. Dev. 19 (3): 220–9. doi:10.1016/j.gde.2009.04.008. PMC 2953615. PMID 19477114.
외부 링크
- 2019-04-29 Wayback Machine에서 보관된 존스 홉킨스의 섬모 프로테옴 웹페이지