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Transporte intraflagelar

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El Transporte intraflagelar o IFT (por sus siglas en inglés Intraflagellar transport) es un proceso celular esencial para la formación y el mantenimiento de los cilios y flagelos eucariotas. Fue descubierto por primera vez en 1993 por el estudiante de grado Keith Kozminski cuando se encontraba trabajando en el laboratorio de Joel Rosenbaum en la Universidad de Yale. Es una estructura filogenéticamente bien conservada y parece que está presente en los cilios y flagelos de la mayor parte de las especies, siendo la excepción algunos apicomplejos como Plasmodium falciparum o Cryptosporidium parvum.[1]​ El proceso ha sido bien caracterizado en el alga biflagelada Chlamydomonas reinhardtii, así como en los cilios sensoriales del nemátodo Caenorhabditis elegans.

Bioquímica

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Un modelo muy simplificado del transporte intraflagelar. En la base del cilio se pueden observar, en verde oscuro, las fibras de transición.

El transporte intraflagelar describe el movimiento bidireccional de partículas no asociadas a membrana a través de los dobletes de microtúbulos del axonema plagelar, entre el axonema y la membrana plasmática. Algunos estudios han mostrado que el movimiento de las partículas del IFT a través del microtúbulo se lleva a cabo por dos tipos de motores moleculares diferentes: El transporte anterógrado, en dirección del ápice flagelar corre a cargo de la kinesina-2, mientras que el retrógado (hacia el citoplasma) lo efectúa la dineína 1b. Las partículas del transporte intraflagelar llevan subunidades axonémicas a su lugar de ensamblaje en el extremo axonémico, por lo que este transporte es necesario para su crecimiento. Por tanto, puesto que el axonema precisa de un continuo aporte de proteínas, un axonema con un IFT deficente se acortará lentamente debido a la ausencia de reemplazo de subunidades proteicas. En un flagelo sano, Las partículas del IFT dan la vuelta en el extremo axonémico, y se piensa que cargan proteínas viejas o productos de recambio para retornarlos a la base del flagelo.

Las partículas del IFT constan de dos subcomplejos, que a su vez están formados por varias proteínas IFT. Estos dos subcomplejos se conocen como 'A' y 'B', que pueden aislarse por centrifugación en gradiente de sacarosa. El tamaño de ambos complejos es de aproximadamente 16S. Pero si se aumenta la fuerza iónica el complejo B sedimenta más lentamente, segregándose de esa forma ambos complejos. Las principales subunidades de los complejos IFT reciben nombres de acuerdo a su masa molecular. Algunas proteínas del complejo A son IFT144, 140, 139, y 122, mientras que en el complejo B se ha observado IFT 172, 88, 81, 80, 74/72, 57/55, 52, 46, 27, y 20. Las propiedades bioquímicas de estas partículas se están comenzado a comprender.

Importancia fisiológica

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Debido a la importancia del mantenimiento del IFT en los cilios funcionales, sus defectos se han correlacionado con muchos fenotipos de enfermedades, asociados generalmente con cilios no funcionales o ausentes. Por ejemplo, IFT88 codifica una proteína conocida como Tg737 en ratones y humanos, observando que produce un modelo en ratón de una forma autosómico recesiva de la enfermedad poliquística renal. Otras enfermedades han sido ligadas también a defectos en el IFT, como la degeneración de retina, el situs inversus (una reversión del eje corporal bilateral), la enfermedad poliquística hepática, la discinesia ciliar primaria, nefroptisis, síndrome de Älstrom, el síndrome de Meckel-Gruber, el síndrome de Jeune y el de Bardet-Biedl, que produce quistes renales y degeneración retinal. Se ha acuñado el término "ciliopatía" para indicar el origen común de estas alteraciones.[2]​ Probablemente aparecerán un mayor número de enfermedades ligadas a un mal funcionamiento del IFT.[3]​

Uno de los descubrimientos más recientes en relación con el IFT es su papel potencial en transducción de señales. Se ha visto que el IFT es necesario para el movimiento de otras proteínas de señalización en el cilio, y por tanto puede desempeñar un papel en muchas vías de señalización. Específicamente se ha implicado al IFT como mediador de la señalizador del Sonic hedgehog, una de las rutas de la embriogénesis más importantes.[4]​

Importancia evolutiva

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Un estudio del año 2022 ha determinado que las variaciones genéticas en el gen IFT88 de los lobos (Canis lupus) así como de una posible región reguladora de este hace unos 30 000 años pudieron dar lugar a un proceso de selección natural. Estas variaciones se encuentran presentes en los lobos y en los perros actuales, lo que podría significar un proceso adaptativo durante el Último Máximo Glacial.[5]​

Referencias

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  1. ↑ Briggs, Laura J; Davidge JA; Wickstead B; Ginger ML; Gull K. (agosto de 2004). More than one way to build a flagellum: comparative genomics of parasitic protozoa (en inglés) 14 (15). pp. R611-2. PMID 15296774. doi:10.1016/j.cub.2004.07.041. Consultado el 26 de abril de 2009. 
  2. ↑ Badano, Jose L.; Norimasa Mitsuma, Phil L. Beales, Nicholas Katsanis (septiembre de 2006). «The Ciliopathies : An Emerging Class of Human Genetic Disorders». Annual Review of Genomics and Human Genetics 7: 125-148. doi:10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. Consultado el 15 de junio de 2008. 
  3. ↑ "Intraflagellar Transport"; Joel L. Rosenbaum and George B. Witman, Nature Reviews, 2002 Entrez PubMed 12415299
  4. ↑ Courtney J. Haycraft1, Qihong Zhang, Buer Song, Walker S. Jackson, Peter J. Detloff, Rosa Serra and Bradley K. Yoder. Intraflagellar transport is essential for endochondral bone formation. Development 134, 307-316 (2007). PMID 17166921
  5. ↑ Bergström, Anders; Stanton, David W. G.; Taron, Ulrike H.; Frantz, Laurent; Sinding, Mikkel-Holger S.; Ersmark, Erik; Pfrengle, Saskia; Cassatt-Johnstone, Molly et al. (14 de julio de 2022). «Grey wolf genomic history reveals a dual ancestry of dogs». Nature (en inglés) 607 (7918): 313-320. ISSN 0028-0836. PMC 9279150. PMID 35768506. doi:10.1038/s41586-022-04824-9. Consultado el 29 de enero de 2023. 
  • "Movement of Motor and Cargo along Cilia"; Jose T. Orozco et al, Nature, 1999, Vol 398, page 674 Entrez PubMed 10227290
  • "Chlamydomonas Kinesin-II-dependent Intraflagellar Transport (IFT): IFT Particles Contain Proteins Required for Ciliary Assembly in Caenorhabditis elegans Sensory Neurons"; Douglas G. Cole et al, The Journal of Cell Biology, 1998 Entrez PubMed 9585417
  • "Mechanism of transport of IFT particles in C. elegans cilia by the concerted action of kinesin-II and OSM-3 motors"; Xiaoyu Pan et al, The Journal of Cell Biology, Vol 174, page 1035, 2006 Entrez PubMed 17000880
  • "Intraflagellar Transport is Required for the Vectorial Movement of TRPV Channels in the Ciliary Membrane"; Hongmin Qin et al, Current Biology, 2005 Entrez PubMed 16169494
  • "Gli2 and Gli3 Localize to Cilia and Require the Intraflagellar Transport Protein Polaris for Processing and Function"; Courtney J. Haycraft et al, 2005 Entrez PubMed 16254602

Enlaces externos

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