Het belang van de ATP6V0A2-pompEdit

Vacuolaire ATPases (V-ATPase) regelen de pH van de subcellulaire compartimenten die binnen het endosomale membraanstelsel worden aangetroffen. V-ATPasen zijn multiproteïne complexen die bestaan uit twee functionele domeinen, een V0-domein en een V1-domein. Het V1 domein katalyseert de hydrolyse van ATP om het pompen van protonen door het V0 kanaal, dat de lipide bilaag van endosomale compartimenten overspant, aan te drijven. Vacuolaire ATPasen zijn ook gelokaliseerd in het plasmamembraan van zowel niercellen als osteoclasten. In osteoclasten zijn V-ATPasen nodig voor het pompen van protonen naar het botoppervlak. De protonen worden vervolgens gebruikt voor botresorptie. In niercellen worden V-ATPasen gebruikt om protonen in de urine te pompen. Dit vergemakkelijkt de reabsorptie van bicarbonaat in het bloed. Het ATP6V0A2-gen codeert voor de a2-isovorm van de a-subeenheid (aanwezig in het V0-domein). De a2-subeenheid verankert het V-ATPase aan het membraan, en is ook rechtstreeks betrokken bij het protonentransport. ATP6V0A2 wordt gecodeerd door het ATP6V0A2-gen. De ATP6V0A2 pomp wordt in vrijwel alle cellen aangetroffen en zou een belangrijke rol spelen bij het proces van vesiculaire fusie in de secretorische route, met inbegrip van de secretie van extracellulaire matrixcomponenten.

De functie van het Golgi-apparaat in de eiwitrijpingEdit

De belangrijkste subcellulaire structuur in de context van het rimpelige huidsyndroom (WSS), is het Golgi-apparaat. Het Golgi-apparaat is een belangrijk onderdeel van het endomembraan systeem omdat het eiwitten en lipiden verwerkt voordat deze worden afgeleverd aan het plasmamembraan en/of worden uitgescheiden naar het extracellulaire milieu. Het Golgi-apparaat is georganiseerd in een gepolariseerde reeks membraangebonden stapels, cisternae genaamd, waardoor eiwitten in volgorde worden getransporteerd zodra zij het endoplasmatisch reticulum (ER) verlaten, waar de eiwitten en lipiden worden gesynthetiseerd. Eiwitten die bestemd zijn voor secretie of aflevering aan het plasmamembraan komen eerst aan bij de cis-Golgi, voordat ze door de mediale en trans-Golgi worden getransporteerd. In de Golgi ondergaan eiwitten uitgebreide post-translationele modificaties (PTMs). In de context van WSS zijn de meest significante PTM-gebeurtenissen de glycosylering van eiwitten die de extracellulaire matrix (ECM) van epidermale cellen vormen. De twee soorten glycosyleringsgebeurtenissen in de Golgi zijn N-gekoppelde glycosylering en O-gekoppelde glycosylering. Glycosylatie van eiwitten bestemd voor secretie gebeurt door de voorwaartse beweging van eiwitten doorheen het Golgi-apparaat. De eiwitten die bestemd zijn voor secretie worden dan naar het plasmamembraan getransporteerd in secretieve blaasjes. Retrograde (achterwaarts) transport in het Golgi-apparaat is ook belangrijk. Om de enzymen die verantwoordelijk zijn voor eiwitglycosylering in de juiste gebieden van de Golgi te houden, moet er retrograde transport van deze enzymen terug in het Golgi-apparaat plaatsvinden. Bovendien heeft retrograde transport een kwaliteitscontrolefunctie, door verkeerd gevouwen eiwitten terug te pendelen naar het ER of ze in de Golgi zelf te houden totdat de juiste eiwitvouwing en -rijping is voltooid. De activiteit van eiwit-modificerende enzymen, zoals glycosyltransferasen en glycosidasen, is afhankelijk van de lumenale pH van het Golgi-apparaat. De lumenale pH wordt steeds zuurder (lagere pH) naarmate men vordert van de cis- naar de trans-regio’s van de Golgi. Verstoring van de dalende pH kan belangrijke effecten hebben op de efficiëntie en volgorde van de glycosyleringsgebeurtenissen. Handhaving van de pH gradiënt over de Golgi is instrumenteel voor de juiste post-translationele modificatie van eiwitten voorafgaand aan secretie. Retrograde transport en pH-regulatie zijn daarom van vitaal belang voor de goede werking van het Golgi-apparaat.

Genetische oorzaken van WSSEdit

Patiënten met zowel missense en/of nonsense mutaties van het ATP6V0A2 gen blijken fenotypisch het rimpelige huidsyndroom (WSS) of autosomaal recessieve cutis laxa type II (ARCL II) (een andere cutis laxa aandoening) te vertonen. Sommigen beschouwen WSS als een mildere variant van ARCL II, maar de genetische oorzaken van WSS zijn nog niet bekend. Een groot aantal patiënten met WSS en ARCL II vertoont een verlies van functie in de a2-subeenheid. Deze mutaties in ATP6V0A2 worden geassocieerd met defecte glycaanbiosynthese en defecte Golgi-apparaat structuur. Het exacte mechanisme van hoe mutaties in het ATP6V0A2 gen tot deze effecten leiden is echter onduidelijk.

Aberrant Golgi Functioning and Clinical Symptoms of WSSEdit

WSS wordt gekarakteriseerd door defecten in het elastische vezel systeem dat de extracellulaire matrix van epidermale cellen omvat. Het elastische vezelstelsel van de huid bestaat uit elastine (dat normaal niet geglycosyleerd is) en geglycosyleerde eiwitten (fibuline, fibronectine, en collageen). Er wordt gespeculeerd dat ofwel abnormale glycosylatie en/of verminderde secretie van eiwitten veroorzaakt door ATP6V0A2 disfunctie leidt tot WSS. De ATP6V0A2 pomp komt tot expressie in het Golgi-apparaat. ATP6V0A2 wordt hoofdzakelijk aangetroffen in de mediale Golgi en de trans-Golgi. ATP6V0A2 verzuurt de mediale- en trans-Golgi zodat hun residente enzymen (bv. glycosidases en glycosyltransferases) goed kunnen functioneren. Daarom verminderen mutaties in het ATP6V0A2-gen het vermogen van ATP6V0A2 om de noodzakelijke pH-gradiënt voor deze glycosyleringsenzymen te produceren, wat resulteert in abnormale N- en O-gekoppelde glycosylering. Omdat de fysieke eigenschappen van de huid sterk afhankelijk zijn van de structurele eiwitten van het elastische vezelstelsel van de epidermale cellen, kan abnormale glycosylering leiden tot structurele defecten in de elastische vezels, en daardoor tot de inelastische huid die bij WSS wordt gezien. WSS-patiënten kunnen ook een gebrekkige afscheiding hebben van een ander ECM-onderdeel van de huid, tropoelastine genaamd. Het proces van afscheiding van tropoelastine uit de cel is afhankelijk van de zure pH van de blaasjes. Aangenomen wordt dat een verhoogde pH (lagere zuurgraad) leidt tot een voortijdige aggregatie (coacervatie) van tropoelastine in het blaasje. Aangenomen wordt dat het proces van coacervatie essentieel is voor een goede assemblage van elastine in de ECM. Coacervatie moet buiten de cel in de ECM plaatsvinden (de ECM heeft een meer alkalisch milieu dan de blaasjes) voor een goede assemblage van elastische vezels. Defecte ATP6V0A2-pompen in het blaasje verhogen echter de lumenale pH van het blaasje, wat leidt tot voortijdige coacervatie en defecte assemblage van de elastische vezel. De abnormale assemblage en glycosylering van eiwitten die gebruikt worden om elastische vezels te maken verklaart de bindweefselfenotypes geassocieerd met ARCL2 en WSS maar verklaart niet de neurologische ontwikkelingsstoornissen of groeistoornissen van deze patiënten (18). Elastine is niet nodig voor de groei van hersenen of botten. Er wordt echter aangenomen dat abnormale/verstoorde secretie van de hersen- en botspecifieke ECM-eiwitten, veroorzaakt door ontregeling van de Golgi-verzuring, leidt tot de neurale en skeletafwijkingen bij ARCL2.