La disfunción del cilio primario y su relación con las ciliopatías. Bases moleculares y celulares/Primary cilium dysfunction and its relationship with ciliopathies. molecular and cellular bases
Resumen
Objetivo: explicar la relación estructural y funcional de la disfunción del cilio primario en enfermedades genéticas denominadas ciliopatías.
Desarrollo: las disfunciones ciliares están estrechamente vinculadas con un amplio espectro de enfermedades denominadas ciliopatías, que se definen como un grupo de síndromes clínica y genéticamente heterogéneos. Son causadas por defectos en la formación o función de algunas variedades de cilios. Diversos estudios se enfocan en el esclarecimiento de cómo la disfunción ciliar puede desarrollar estas enfermedades que incluyen rasgos fenotípicos comunes tales como, los riñones poliquísticos, el retraso mental y la obesidad; también involucran malformaciones en el sistema esquelético y defectos en el desarrollo de órganos del sistema nervioso central. En la actualidad, la identificación de los componentes que participan en la generación y función de estos organelos así como, la relación estructura-función, se considera como un paso clave en el entendimiento de la biología ciliar y la etiología de las ciliopatías. La amplia distribución de las variedades de cilios y las funciones orgánicas fundamentalmente del cilio primario, permite que sus disfunciones se relacionen con las ciliopatías y abren un campo de explicaciones a numerosas enfermedades cuya causa estructural-molecular eran totalmente desconocidas.
Conclusiones: los defectos en la formación y función de los cilios primarios son la base fundamental de las ciliopatías, que afectan el desarrollo y funciones de varios sistemas de órganos. El espectro de la función ciliar en los procesos celulares fundamentales, destaca la importancia de dilucidar las proteínas relacionadas con las ciliopatías a fin de encontrar nuevas terapias potenciales.
Palabras clave: variedades de cilios; cilio primario; disfunción ciliar; ciliopatías.
Citas
1. Badano JL, Mitsuma N, Beales PL, Katsanis N. The ciliopathies: an emerging class of human genetic disorders. Annu Rev Geno-mics Hum Genet [internet] 2006. [citado 12 Feb 2016]. 7:125-48. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16722803
2. Bloodgood RA. Sensory reception is an attribute of both primary cilia and motile cilia. Journal of cell science [internet] 2010. [citado 12 Feb 2015]. 123(Pt 4):505-9. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20144998
3. Sharma N, Berbari NF, Yoder BK. Ciliary dysfunction in developmental abnormalities and diseases. Curr Top Dev Biol [internet] 2008. [citado 24 de Nov 2015]. 85:371-427. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19147012
4. Fliegauf M, Benzing T, Omran H. When cilia go bad: cilia defects and ciliopathies. Nat Rev Mol Cell Biol [internet] 2007. [citado 24 Nov 2015]. 8(11):880-93. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17955020
5. Cardenas-Rodriguez M, Badano JL. Ciliary biology: understanding the cellular and genetic basis of human ciliopathies. Ame-rican journal of medical genetics Part C, Seminars in medical genetics [internet] 2009. [citado 24 Nov 2015]. 151C(4):263-80. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19876935.
6. Hurd TW, Hildebrandt F. Mechanisms of nephronophthisis and related ciliopathies. Nephron Exp Nephrol [internet] 2011. [ci-tado 24 Nov 2015]. 118(1):e9-14. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21071979
7. Badano JL, Leitch CC, Ansley SJ, May-Simera H, Lawson S, Lewis RA, et al. Dissection of epistasis in oligogenic Bardet-Biedl
syndrome. Nature [internet] 2006. [citado 24 Nov 2015]. 439(7074):326-30. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pub-med/16327777
8. Barker AR, Thomas R, Dawe HR. Meckel-Gruber syndrome and the role of primary cilia in kidney, skeleton, and central nervous system development. Organogenesis [internet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 10(1):96-107. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.
nih.gov/pubmed/24322779
9. Choksi SP, Lauter G, Swoboda P, Roy S. Switching on cilia: transcriptional networks regulating ciliogenesis. Development [in-ternet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 141(7):1427-41. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24644260
10. Davis EE, Katsanis N. The ciliopathies: a transitional model into systems biology of human genetic disease. Curr Opin Genet Dev [internet] 2012. [citado 24 Nov 2015]. 22(3):290-303. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22632799
11. Valente EM, Rosti RO, Gibbs E, Gleeson JG. Primary cilia in neurodevelopmental disorders. Nat Rev Neurol [internet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 10(1):27-36. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2429665512. Falk N, Losl M, Schroder N, Giessl A. Specialized Cilia in Mammalian Sensory Systems. Cells [internet] 2015. [citado 12 Feb 2016]. 4(3):500-19. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26378583
13. Praveen K, Davis EE, Katsanis N. Unique among ciliopathies: primary ciliary dyskinesia, a motile cilia disorder. F1000prime reports [internet] 2015. [citado 24 Ene 2016]. 7:36. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25926987
14. Atkinson KF, Kathem SH, Jin X, Muntean BS, Abou-Alaiwi WA, Nauli AM, et al. Dopaminergic signaling within the primary cilia in the renovascular system. Frontiers in physiology [internet] 2015. [citado 24 Ene 2016]. 6:103. Disponible en: http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25932013
15. Dawe HR, Farr H, Gull K. Centriole/basal body morphogenesis and migration during ciliogenesis in animal cells. Journal of cell science [internet] 2007. [citado 24 Ene 2016]. 120(Pt 1):7-15. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17182899
16. Kleene SJ, Van Houten JL. Electrical Signaling in Motile and Primary Cilia. Bioscience [internet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 64(12):1092-102. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25892740
17. Lee JH, Silhavy JL, Lee JE, Al-Gazali L, Thomas S, Davis EE, et al. Evolutionarily assembled cis-regulatory module at a human ciliopathy locus. Science [internet] 2012. [citado 24 Nov 2015]. 335(6071):966-9. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
pubmed/22282472
18. Lee JH, Gleeson JG. The role of primary cilia in neuronal function. Neurobiology of disease [internet] 2010. [citado 24 Nov 2015]. 38(2):167-72. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20097287
19. Adams M, Smith UM, Logan CV, Johnson CA. Recent advances in the molecular pathology, cell biology and genetics of cilio-pathies. Journal of medical genetics [internet] 2008. [citado 24 Nov 2015]. 45(5):257-67. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.
nih.gov/pubmed/18178628
20. Chen JC, Hoey DA, Chua M, Bellon R, Jacobs CR. Mechanical signals promote osteogenic fate through a primary cilia-mediated mechanism. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology [internet] 2016.
[citado 24 Nov 2015]. 30(4):1504-11. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26675708.
21. Wong SY, Seol AD, So PL, Ermilov AN, Bichakjian CK, Epstein EH, Jr., et al. Primary cilia can both mediate and suppress Hed-gehog pathway-dependent tumorigenesis. Nat Med [internet] 2009. [citado 24 Nov 2015]. 15(9):1055-61. Disponible en: http://
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19701205
22. Kaliszewski M, Knott AB, Bossy-Wetzel E. Primary cilia and autophagic dysfunction in Huntington’s disease. Cell death and differentiation [internet] 2015. [citado 12 Feb 2016]. 22(9):1413-24. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pub-med/26160070
23. Giordano L, Vignoli A, Pinelli L, Brancati F, Accorsi P, Faravelli F, et al. Joubert syndrome with bilateral polymicrogyria: clinical and neuropathological findings in two brothers. American journal of medical genetics Part A [internet] 2009. [citado 24 Nov
2015]. 149A(7):1511-5. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19533793
24. Moser JJ, Fritzler MJ, Rattner JB. Ultrastructural characterization of primary cilia in pathologically characterized human glio-blastoma multiforme (GBM) tumors. BMC clinical pathology [internet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 14:40. Disponible en: http://
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25228849
25. Eggenschwiler JT, Anderson KV. Cilia and developmental signaling. Annual review of cell and developmental biology [internet]
2007. [citado 24 Nov 2015]. 23:345-73. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17506691.
26. Delous M, Baala L, Salomon R, Laclef C, Vierkotten J, Tory K, et al. The ciliary gene RPGRIP1L is mutated in cerebello-oculo-renal syndrome (Joubert syndrome type B) and Meckel syndrome. Nature genetics [internet] 2007. [citado 24 Nov 2015].
39(7):875-81. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17558409
27. Vierkotten J, Dildrop R, Peters T, Wang B, Ruther U. Ftm is a novel basal body protein of cilia involved in Shh signalling. Develo-pment [internet] 2007. [citado 24 Nov 2015]. 134(14):2569-77. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17553904
28. Goetz SC, Anderson KV. The primary cilium: a signalling centre during vertebrate development. Nature reviews Genetics
[internet] 2010. [citado 24 Nov 2015]. 11(5):331-44. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20395968
29. Lehman JM, Laag E, Michaud EJ, Yoder BK. An essential role for dermal primary cilia in hair follicle morphogenesis. The Jour-nal of investigative dermatology [internet] 2009. [citado 24 Nov 2015]. 129(2):438-48. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.
gov/pubmed/18987668
30. Dai D, Zhu H, Wlodarczyk B, Zhang L, Li L, Li AG, et al. Fuz controls the morphogenesis and differentiation of hair folli-cles through the formation of primary cilia. The Journal of investigative dermatology [internet] 2011. [citado 24 Nov 2015].131(2):302-10. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20962855
31. Gerdes JM, Christou-Savina S, Xiong Y, Moede T, Moruzzi N, Karlsson-Edlund P, et al. Ciliary dysfunction impairs beta-cell insulin secretion and promotes development of type 2 diabetes in rodents. Nature communications [internet] 2014. [citado 24
Nov 2015]. 5:5308. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25374274
32. Fuller K, O’Connell JT, Gordon J, Mauti O, Eggenschwiler J. Rab23 regulates Nodal signaling in vertebrate left-right patterning independently of the Hedgehog pathway. Dev Biol [internet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 391(2):182-95. Disponible en: http://
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24780629
33. Tang Z, Lin MG, Stowe TR, Chen S, Zhu M, Stearns T, et al. Autophagy promotes primary ciliogenesis by removing OFD1 from centriolar satellites. Nature [internet] 2013. [citado 24 Nov 2015]. 502(7470):254-7. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.
nih.gov/pubmed/24089205
34. Carter CS, Vogel TW, Zhang Q, Seo S, Swiderski RE, Moninger TO, et al. Abnormal development of NG2+PDGFR-alpha+ neural progenitor cells leads to neonatal hydrocephalus in a ciliopathy mouse model. Nature medicine [internet] 2012. [citado 24
Nov 2015]. 18(12):1797-804. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23160237
35. Lim YS, Tang BL. Getting into the cilia: nature of the barrier(s). Mol Membr Biol [internet] 2013. [citado 24 Nov 2015]. 30(7):350-4. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24099335
36. Szymanska K, Johnson CA. The transition zone: an essential functional compartment of cilia. Cilia [internet] 2012. [citado 24 Nov 2015]. 1(1):10. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23352055
37. Lambacher NJ, Bruel AL, van Dam TJ, Szymanska K, Slaats GG, Kuhns S, et al. TMEM107 recruits ciliopathy proteins to subdo-mains of the ciliary transition zone and causes Joubert syndrome. Nat Cell Biol [internet] 2016. [citado 24 Nov 2015]. 18(1):122-31. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26595381
38. Yuan K, Frolova N, Xie Y, Wang D, Cook L, Kwon YJ, et al. Primary cilia are decreased in breast cancer: analysis of a collec-tion of human breast cancer cell lines and tissues. J Histochem Cytochem [internet] 2010. [citado 24 Nov 2015]. 58(10):857-70.
Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20530462
39. Jackson PK. Do cilia put brakes on the cell cycle? Nature cell biology [internet] 2011. [citado 24 Nov 2015]. 13(4):340-2. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21460803
40. Khan NA, Willemarck N, Talebi A, Marchand A, Binda MM, Dehairs J, et al. Identification of drugs that restore primary cilium expression in cancer cells. Oncotarget [internet] 2016. [citado 12 Marz 2016]. 7(9):9975-92. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26862738
41. Kasahara K, Kawakami Y, Kiyono T, Yonemura S, Kawamura Y, Era S, et al. Ubiquitin-proteasome system controls ciliogenesis at the initial step of axoneme extension. Nat Commun [internet] 2014. [citado 24 Nov 2015]. 5:5081. Disponible en: http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25270598
42. Miyamoto T, Hosoba K, Ochiai H, Royba E, Izumi H, Sakuma T, et al. The Microtubule-Depolymerizing Activity of a Mitotic Kinesin Protein KIF2A Drives Primary Cilia Disassembly Coupled with Cell Proliferation. Cell reports [internet] 2015. [citado 12 Feb 2016]. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25660017
43. Delling M, DeCaen PG, Doerner JF, Febvay S, Clapham DE. Primary cilia are specialized calcium signalling organelles. Nature [internet] 2013. [citado 24 Nov 2015]. 504(7479):311-4. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24336288
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