Betydelsen av ATP6V0A2-pumpenEdit

Vacuolära ATPaser (V-ATPas) reglerar pH-värdet i de subcellulära avdelningar som finns i det endosomala membransystemet. V-ATPaser är multiproteinkomplex som består av två funktionella domäner, en V0-domän och en V1-domän. V1-domänen katalyserar hydrolysen av ATP för att driva pumpningen av protoner genom V0-kanalen, som sträcker sig över lipidbilagan i de endosomala avdelningarna. Vacuolära ATPaser är också lokaliserade i plasmamembranet hos både njurceller och osteoklaster. I osteoklaster krävs V-ATPaser för att pumpa ut protoner på benytan. Protonerna används sedan för benresorption. I njurceller används V-ATPaser för att pumpa ut protoner i urinen. Detta underlättar återabsorptionen av bikarbonat i blodet. Genen ATP6V0A2 kodar för a2-isoformen av a-subenheten (som finns i V0-domänen). a2-underenheten förankrar V-ATPaset till membranet och är också direkt involverad i protontransporten. ATP6V0A2 kodas av genen ATP6V0A2. ATP6V0A2-pumpen finns i praktiskt taget alla celler och anses spela en viktig roll i processen för vesikulär fusion i den sekretoriska vägen, inklusive utsöndring av komponenter i den extracellulära matrisen.

Golgiapparatens funktion vid proteinmognadRedigera

Den viktigaste subcellulära strukturen i samband med rynkigt hudsyndrom (WSS), är Golgiapparaten. Golgiapparaten är en viktig del av endomembransystemet eftersom den bearbetar proteiner och lipider innan de levereras till plasmamembranet och/eller utsöndras till den extracellulära miljön. Golgiapparaten är organiserad i en polariserad serie av membranbundna staplar, så kallade cisterner, genom vilka proteiner transporteras i sekvens när de lämnat det endoplasmatiska retikulumet (ER), där proteinerna och lipiderna syntetiseras. Proteiner som är avsedda för sekretion eller leverans till plasmamembranet anländer först till cis-Golgi, innan de transporteras genom medial- och trans-Golgi. I Golgi genomgår proteiner omfattande posttranslationella modifieringar (PTM). När det gäller WSS är de viktigaste PTM-händelserna glykosylering av proteiner som ingår i den extracellulära matrisen (ECM) i epidermala celler. De två typerna av glykosylering i Golgi är N-länkad glykosylering och O-länkad glykosylering. Glykosylering av proteiner som är avsedda för sekretion sker genom att proteiner rör sig framåt i Golgiapparaten. De proteiner som är avsedda för sekretion transporteras sedan till plasmamembranet i sekretoriska vesiklar. Retrograd (bakåt) transport i Golgiapparaten är också viktig. För att de enzymer som ansvarar för proteinglykosylering ska kunna hållas kvar i rätt områden i Golgi måste det ske en retrograd transport av dessa enzymer tillbaka in i Golgiapparaten. Den retrograda transporten fyller dessutom en funktion för kvalitetskontroll genom att föra felveckade proteiner tillbaka till ER eller hålla kvar dem i själva Golgi-apparaten tills korrekt proteinveckning och mognad har slutförts. Aktiviteten hos proteinmodifierande enzymer, som glykosyltransferaser och glykosidaser, är beroende av Golgiapparatens lumenala pH-värde. Cisternens pH blir allt surare (lägre pH) när man går från cis- till trans-regioner i Golgi. Störningar i det sjunkande pH-värdet kan ge betydande effekter på glykosyleringens effektivitet och sekvens. Upprätthållandet av pH-gradienten i Golgi är avgörande för en korrekt posttranslationell modifiering av proteiner före sekretion. Retrograd transport och pH-reglering är därför avgörande för Golgiapparatens korrekta funktion.

Genetiska orsaker till WSSEdit

Patienter med både missense- och/eller nonsensmutationer i ATP6V0A2-genen har visat sig fenotypiskt uttrycka rynkig hudsyndrom (WSS) eller autosomalt recessiv cutis laxa typ II (ARCL II) (en annan cutis laxa-sjukdom). Vissa anser att WSS är en mildare variant av ARCL II, men de genetiska orsakerna till WSS är ännu inte kända. Ett stort antal patienter med WSS och ARCL II uppvisar en funktionsförlust i a2-underenheten. Dessa mutationer i ATP6V0A2 är förknippade med defekt glykanbiosyntes och defekt struktur i Golgiapparaten. Den exakta mekanismen för hur mutationer i ATP6V0A2-genen leder till dessa effekter är dock oklar.

Aberrant Golgi-funktion och kliniska symtom vid WSSEdit

WSS kännetecknas av defekter i det elastiska fibersystemet som utgör den extracellulära matrisen hos epidermala celler. Hudens elastiska fibersystem består av elastin (som normalt är icke-glykosylerat) och glykosylerade proteiner (fibulin, fibronectin och kollagen). Det spekuleras i att antingen onormal glykosylering och/eller försämrad sekretion av proteiner som orsakas av ATP6V0A2-dysfunktion leder till WSS. ATP6V0A2-pumpen uttrycks i hög grad i Golgiapparaten. ATP6V0A2 finns främst inom medial-Golgi och trans-Golgi. ATP6V0A2 försurar medial- och trans-Golgi så att deras inneboende enzymer (t.ex. glykosidaser och glykosyltransferaser) fungerar korrekt. Mutationer i ATP6V0A2-genen minskar därför ATP6V0A2:s förmåga att producera den nödvändiga pH-gradienten för dessa glykosyleringsenzymer, vilket resulterar i onormal N- och O-länkad glykosylering. Eftersom hudens fysiska egenskaper är starkt beroende av de strukturella proteinerna i det elastiska fibersystemet av epidermala celler kan onormal glykosylering leda till strukturella defekter i de elastiska fibrerna och därmed leda till den oelastiska hud som ses i WSS. WSS-patienter kan också ha defekt sekretion av en annan ECM-komponent i huden som kallas tropoelastin. Processen att utsöndra tropoelastin från cellen är beroende av vesiklarnas sura pH-värde. Man tror att ökade pH-nivåer (lägre syrahalt) leder till att tropoelastin aggregeras (koakervation) i förtid inne i vesikeln. Processen med koakervation tros vara nödvändig för att elastinet ska kunna samlas på rätt sätt i ECM. Coacervation måste ske utanför cellen i ECM (ECM har en mer alkalisk miljö än vesikeln) för att de elastiska fibrerna ska kunna byggas upp på ett korrekt sätt. Defekta ATP6V0A2-pumpar i vesikeln ökar dock vesikelns lumenala pH-värde, vilket leder till för tidig koakervation och defekt sammansättning av elastiska fibrer. Den onormala sammansättningen och glykosyleringen av proteiner som används för att bilda elastiska fibrer förklarar de bindvävsfenotyper som är förknippade med ARCL2 och WSS, men förklarar inte de neurologiska utvecklingsstörningarna eller tillväxtdefekterna hos dessa patienter (18). Elastin behövs inte för hjärnans eller benens tillväxt. Man tror dock att onormal/nedsatt sekretion av de hjärn- och benspecifika ECM-proteinerna som orsakas av en dysreglering av Golgi-syrning är det som leder till de neurala och skelettmässiga defekterna hos ARCL2.