Dendryna
Dendryna jest białkiem nerwowym i nerkowym , którego dokładna funkcja jest nadal stosunkowo niejasna; jednak jego lokalizacja w mózgu i nerkach jest dobrze znana, podobnie jak niektóre procesy nerwowe, na które wpływa. W mózgu dendrynę można znaleźć w neuronach i jest ona przede wszystkim związana z brakiem snu . Brak snu powoduje wzrost poziomu dendryny w niektórych obszarach mózgu, ale wzrost ten jest nieznaczny, a całkowity brak snu powoduje spadek mRNA i formy białkowej dendryny. Wraz z dwoma innymi białkami, MAGI/S-SCAM i α-aktyniną, dendryna jest powiązana z plastycznością synaptyczną i tworzeniem pamięci w mózgu. Wykazano również, że poziomy nikotyny mają wpływ na ekspresję dendryny w mózgu. Chociaż w przeciwieństwie do braku snu, nikotyna zwiększa ogólny poziom dendryny. Pierwotnie uważano, że jest to białko specyficzne dla mózgu, obecnie istnieją dowody sugerujące, że dendryna znajduje się również w nerkach. Dendryna służy do wykrywania glomerulopatii lub chorób nerek na podstawie jej lokalizacji w nerkach. Działa również w nerkach, zapobiegając utracie białka z moczem. Większość badań i informacji na temat dendryny dotyczy konkretnie mózgów szczurów lub myszy.
Struktura
Dendryna ma podobną strukturę u myszy, szczurów i ludzi. Białko składa się z 2067 nukleotydów , jest hydrofilowe i bogate w animokwas prolinę . Dendryna jest kinazy białkowej , który składa się z wielu konsensusowych miejsc fosforylacji przez kinazę białkową C, kinazę kazeinową 11, kinazy zależne od CAMP i zależne od proliny oraz kinazę tyrozynową . Co zaskakujące, struktura białka nie ma żadnych struktury drugorzędowej , takich jak długie regiony helis α lub arkusze β. Odpowiednio nazwana dendryna w mRNA często znajduje się w dendrytach neuronów. Unikalna struktura dendryny pozwala jej uczestniczyć w wielu różnych procesach, takich jak plastyczność synaptyczna w mózgu i wykrywanie chorób w nerkach.
Odkrycie
Dendryna została pierwotnie odkryta w neuronach szczura i zakodowana przez specyficzny dla mózgu transkrypt 464 autorstwa M. Neuner-Jehle. W 1996 roku 6 szczurów przetestowano przy użyciu oczyszczonych przez powinowactwo poliklonalnych króliczych przeciwciał antydendrynowych . Za pomocą tej techniki zidentyfikowano dwa różne białka, z których jednym była dendryna. Ekspresję dendryny mierzono u szczurów pozbawionych snu i szczurów kontrolnych. Neuner-Jehle odkryła, że gdy szczury były pozbawione snu, poziom dendryny spadał. Neuner-Jehle zbadał również lokalizację ekspresji dendryny, barwiąc skrawki mózgu i był w stanie pokazać obszary najbogatsze w dendrynę. Przede wszystkim największe białko znaleziono w przodomózgowiu i hipokampie . Po tych wstępnych badaniach założono, że dendryna znajduje się tylko w mózgu. Jednak w 2006 roku Kawata i in. odkryli, że białko dendryny znajduje się również w nerkach. Drożdżowe dwuhybrydowe badanie przesiewowe cDNA nerki wykazało znalezienie dendryny w podocytach nerki , gdzie łączy się ona z białkami cytoszkieletu : SS-SCAM i CIN85.
Lokalizacja
Obecnie wiadomo, że dendryna znajduje się w mózgu i nerkach, ale nie wszędzie jest wyrażana w tych dwóch narządach. Dendrynę znaleziono tylko w bardzo określonej części mózgu i określonych częściach nerek. W mózgu dendryna zwykle znajduje się w przodomózgowiu i hipokampie , aw nerkach, dendryna zwykle znajduje się w szczelinie przepony i podocytach . Uważa się, że lokalizacja tego białka może bezpośrednio wpływać na jego funkcję, zarówno w mózgu, jak iw nerkach.
Mózg
Dendryna jest białkiem postsynaptycznym występującym w przodomózgowiu i hipokampie. W szczególności w przodomózgowiu dendryna znajduje się w korze mózgowej i obszarach podkorowych przodomózgowia i śródmózgowia (SFMA). Dendryny nie znaleziono jeszcze w innych częściach mózgu, ale występuje bardzo obficie w tych częściach mózgu, w których jest eksprymowana. W tych znanych miejscach w mózgu dendryna jest związana z cytoszkieletem aktynowym . Dendryna znajduje się w ciele komórki neuronu i jego dendrytach . Jest to część komórki, która pomaga zachować jej strukturę i przenosić inne cząsteczki w całej komórce. MAGI/S-SCAM jest składnikiem cytoszkieletu , który służy do utrzymywania dendryny w cytoplazmie neuronu i zapobiega dyfuzji białka do jądra . Ze względu na to położenie w neuronie uważa się, że dendryna bierze udział w sygnalizacji wstecznej z synapsy do jądra. Ta forma sygnalizacji jest odwrotnością normalnej sygnalizacji neuronowej, tak że sygnał zamiast przechodzić z jądra do synapsy, przechodzi z synapsy do jądra.
Nerki
Dendryna ulega również ekspresji podczas kłębuszków mysich. Białko jest zwykle wyrażane podczas wczesnego stadium pętli kapilarnej kłębuszków nerkowych i tworzy liniowy wzór po nabłonkowej stronie tych pętli. W normalnych dojrzałych nerkach dendryna znajduje się tylko w podocytach w pobliżu przepony szczelinowej. Podocyty to komórki nabłonkowe w nerkach, które nie dzielą się łatwo i działają jak bariera zapobiegająca utracie białka z moczem. Dendryna wchodzi w interakcje z S-SCAM (używanym do organizacji synaps) i CIN85, dwoma białkami rusztowania w nerkach. W obrębie tego narządu funkcje dendryny obejmują zapobieganie utracie białka z moczem i tworzenie sieci interakcji białko-białko w kolcach dendrytycznych .
Membrana szczelinowa
Przepona szczelinowa jest częścią nerek, która reguluje ultrafiltrację nerek . W szczególności jest częścią filtra kłębuszkowego, który oddziela krew od moczu. Diafragma szczelinowa to bardzo cienka błona molekularna, która filtruje głównie białka osocza i oddziela wyrostki stopy kłębuszkowych podocytów. Diafragma szczelinowa jest przymocowana do cytoszkieletu aktynowego komórki. Dendryna regularnie łączy się z przeponą szczelinową, ponieważ białko dendryny znajduje się w tych podocytach.
Funkcjonować
Chociaż dokładna funkcja dendryny nie jest znana, istnieje wiele danych pokazujących, w jakich procesach ona uczestniczy i potencjalnie reguluje. Dendryna jest zwykle dotknięta różnymi zachowaniami. Wiadomo, że najczęściej badana na szczurach ilość dendryny zmniejsza się wraz z przedłużającą się deprywacją snu i zwiększa się wraz z ostrym spożyciem nikotyny . W mózgu dendryna oddziałuje z α-aktyniną w postsynaptycznych kolcach dendrytycznych. Razem MAGI/S-SCAM, α-aktynina i dendryna tworzą trzeciorzędowy kompleks w postsynaptycznych miejscach neuronalnych. To trio białek pomaga połączyć gęstą włóknistą siatkę (gęstość postsynaptyczna lub PSD) z cytoszkieletem kręgosłupa, a także jest powiązane z plastycznością synaptyczną i tworzeniem pamięci . Dodatkowo białko wiąże się z nefryną i CD2AP w nerkach, gdzie może pomóc w wewnątrzkomórkowych szlakach sygnałowych. W połączeniu z diafragmą szczelinową dendryna pomaga zapobiegać utracie białka z moczem.
Wpływ braku snu na dendrynę
Kiedy pierwotnie odkryto dendrynę, wiązano ją z brakiem snu . Brak snu powoduje spadek mRNA dendryny nawet po zaledwie 24 godzinach bez snu. Występuje niewielki wzrost mRNA dendryny w hipokampie spowodowany brakiem snu, chociaż jest on bardzo minimalny. W korze mózgowej stężenie mRNA dendryny pozostaje niezmienione. Chociaż niektóre poziomy dendryny w mózgu wzrastają lub pozostają niezmienione, gdy występuje brak snu, ogólnie poziomy dendryny spadają. Dzięki wielu badaniom stwierdzono, że istnieje korelacja między poziomem dendryny a brakiem snu. Ponieważ nadal nie jest jasne, jaką rolę odgrywa dendryna w mózgu, nie jest jasne, w jaki sposób brak snu wpływa na procesy, w których bierze udział dendryna.
Wpływ nikotyny na dendrynę
Poziomy mRNA dendryny wzrastają wraz ze stosowaniem nikotyny w mózgach dorastających szczurów; jednak te same poziomy białka nie zmieniają się u dorosłych szczurów. Wykazano również, że ekspresja dendryny nie jest zmieniana przez kokainę lub umieszczenie podmiotu w nowym lub innym środowisku. Białka, z którymi zwykle łączy się dendryna, są zwykle białkami związanymi z modyfikacją synaptyczną i uczeniem się. Ekspresja dendryny z nawet niewielką ilością nikotyny może zmienić te procesy i funkcje. Zwiększona ekspresja dendryny spowodowana używaniem nikotyny występuje głównie w obszarze przodomózgowia szczurów. Dodatkowy wzrost mRNA dendryny występuje również w prążkowiu.
Plastyczność synaptyczna
Białkowe trio MAGI/S-SCAM, α-aktynina i dendryna pomaga połączyć gęstość postsynaptyczną (PSD) z cytoszkieletem kręgosłupa. Ograniczona przestrzennie synteza dendryny przyczynia się do regulacji cytoszkieletu synaptycznego . Z kolei cytoszkielet postsynaptyczny bierze udział w plastyczności synaptycznej i tworzeniu pamięci , co sugeruje, że ekspresja dendryny odgrywa rolę w tych dwóch funkcjach mózgu. Jeśli synapsa jest uszkodzona, to trio białek może odgrywać rolę w jej zdolności do odzyskania funkcji lub przejęcia funkcji synaptycznej przez inną część mózgu. Zaangażowanie dendryny w tworzenie pamięci sugeruje również, że wpływy zewnętrzne, takie jak brak snu lub spożycie nikotyny, mogą zmieniać lub wpływać na sposób tworzenia lub przechowywania wspomnień.
Regulacja Dendryny
Regulacja w dół dendryny jest spowodowana brakiem snu, który zmniejsza liczbę dendryny w neuronie. Brak snu powoduje najbardziej zauważalną regulację i chociaż nie powoduje spadku mRNA dendryny i białka w całym mózgu, najbardziej znaczącą zmianą poziomu dendryny jest ogólny spadek. Dendryna jest regulowana w nerkach przez CD2AP, który pomaga w ruchu dendryny do jądra podocytu . Ten ruch występuje głównie wtedy, gdy dochodzi do urazu lub śmierci komórek w nabłonka podocytów .
Uraz nerek
W przypadku uszkodzenia kłębuszków nerkowych białko dendryny przemieszcza się do jądra podocytu w szczelinie przepony. Przemieszczanie się tego białka do podocytu jest związane z apoptozą podocytów . Istnieją dowody na to, że samobójstwo komórki podocytu powoduje przemieszczanie się dendryny do jądra. Uszkodzenie podocytów powoduje zapadnięcie się przepony mułowej i ciasnych połączeń lub połączeń między komórkami. Wykazano, że dendryna bierze udział w promowaniu apoptozy podocytów. Apoptoza prowadzi do zmniejszenia liczby nabłonka podocytów , co powoduje białkomocz i może zakończyć się stwardnieniem kłębuszków nerkowych . To przemieszczenie dendryny może potencjalnie pomóc w zdiagnozowaniu uszkodzenia nerek lub choroby nerek. Lokalizacja dendryny w nerkach może pomóc w określeniu stadium stwardnienia kłębuszków nerkowych i liczby podocytów utraconych w wyniku apoptozy.