Uroplakiny
Uroplakiny (UPKs lub UPs) – zespół białek występujący na szczytowej powierzchni błony komórkowej komórek kopułowatych (inaczej baldaszkowatych) występujących w nabłonku pośrednim (urotelium), który z kolei wyściela drogi moczowe[1]. Białka te tworzą blaszki zasłaniające 90% powierzchni tego nabłonka[2].
Struktura i właściwości uroplakin
edytujBlaszki w komórkach kopułowatych zbudowane są z heterotetramerów, na które składają się 4 uroplakiny, oznaczane numerami Ia, Ib, II i IIIa[3]. Różnią się od siebie wielkością i sekwencją aminokwasów, a więc też i strukturą[4]. Znane są też dwie dodatkowe izoformy uroplakiny III, oznaczane jako IIIb i IIIc, jednak formą dominującą w blaszkach jest uroplakina IIIa. Płytki budowane są z formy IIIb jedynie w przypadku braku uroplakiny IIIa. Są one wówczas małe i mają duże pory[3]. Uroplakina IIIc jest efektem duplikacji odcinka kodującego odcinek UPK IIIb[5].
Uroplakiny tworzą blaszki o kształcie heksagonalnym, o średnicy 16 nm[3] (według innych źródeł 12 nm[potrzebny przypis]), w której białka te przyjmują strukturę bardzo zbliżoną do idealnego kryształu[1]. Czasami blaszki te nazywa się asymetrycznymi jednostkami błonowymi[6].
Wszystkie uroplakiny są białkami transbłonowymi, jednak uroplakiny Ia i Ib są tetraspaninami tj. zawierają 4 domeny transbłonowe, a uroplakiny II i III (wszystkie formy) przechodzą przez błonę jednokrotnie, a ich C-koniec znajduje się po stronie cytoplazmy komórki[6].
Masa molowa uroplakiny Ia wynosi 27 kDa, a jej punkt izoelektryczny wynosi ok. 5,8. Bezpośrednio po syntezie jej masa wynosi ok. 32 kDa, jednak wraz z dalszymi procesami biogenezy traci część aminokwasów, dochodząc do formy dojrzałej[6]. Odłączony fragment to wczesna uroplakina II, o masie cząsteczkowej 15 kDa, oraz punkcie izoelektrycznym w okolicach pH=8[6]. Wszystkie uroplakiny poza dojrzałą uroplakiną II są glikoproteinami[3].
Nazwa uroplakiny | Masa cząsteczkowa
białka (kDa) |
---|---|
UPK Ia | 27 |
UPK Ib | 28 |
UPK II | 15 |
UPK IIIa | 47 |
UPK IIIb | 35 |
UPK IIIc | 70 |
Białka te są niezwykle odporne na czynniki chemiczne (denaturację), z wyjątkiem uroplakiny III, której "ogon" wystający w stronę cytoplazmy komórki urotelium jest podatny na proteolizę[4].
Białka te są ze sobą nawzajem połączone, w wyniku czego, po zastosowaniu odpowiednich czynników, wyodrębniają się pary uroplakin Ia z II, oraz Ib z III. Jednak każda blaszka uroplakinowa zawiera w sobie wszystkie 4 rodzaje tych białek[4], ponieważ w tworzonej przez nie strukturze, oprócz połączeń ww. par występuje także połączenie uroplakin III z II[2].
Biogeneza uroplakin
edytujW trakcie biogenezy białek, która zachodzi w szorstkiej siateczce śródplazmatycznej, powstają od razu gotowe dimery uroplakin (Ia/II oraz Ib z III), które w aparacie Golgiego są składane w heterotetramery (heterotetrameryzacja). Te z kolei przechodzą w formę dojrzałą i są wbudowywane w błonę komórkową zgodnie z polaryzacją komórki[2].
U badanych myszy, zaburzenie produkcji UPK III częściowo zmniejszyło produkcję płytek uroplakinowych, a zaburzenie produkcji UPK II – całkowity ich brak, pomimo poprawnej syntezy pozostałych typów uroplakin[7].
Znaczenie uroplakin w medycynie i biologii
edytujBiałka te odgrywają niezwykle istotną rolę przy infekcjach dróg moczowych. 85% przypadków bowiem to infekcje związane z bakterią Escherichia coli. U bakterii tej zaobserwowano bowiem bogate w mannozę odcinki fimbrii (FimH) oraz kompleksy tych odcinków (FimH-FimC), dzięki którym bakterie te są w stanie związać się z płytkami uroplakin, konkretnie z cząsteczką UPK Ia. Bardzo ścisłe przyleganie tych bakterii do ścian dróg moczowych uniemożliwia ich usunięcie na drodze mikcji[2][8].
Podwyższona ekspresja białek UPK II i UPK III jest współcześnie markerem diagnostycznym przy nowotworach dróg moczowych, aczkolwiek przyczyny istnienia takich zmian w ekspresji nie są poznane[2]. Pewne jest jednak, że nie można wiązać poziomu tychże białek ze stadium nowotworu[9]. Uroplakiny (głównie II) stosuje się także, ze względu na ich specyficzne występowanie, jako wektory dla leków tychże schorzeń[10].
Udowodniona jest także korelacja pomiędzy nadekspresją mRNA kodującego UPK III, a występowaniem cofania się moczu w obrębie dróg moczowych[11].
Uroplakiny są stosowane także przy różnicowaniu komórek macierzystych. Ich występowanie w badanej próbce oznacza, że zawiera ona komórki finalnie zróżnicowane w nabłonek pośredni (urotelium)[7].
Przypisy
edytuj- ↑ a b Tadeusz Cichocki: Kompendium histologii Podręcznik dla studentów nauk medycznych i przyrodniczych. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2009. ISBN 978-83-233-2752-3.
- ↑ a b c d e f Michal Andrzej Matuszewski, Krzysztof Tupikowski, Łukasz Dołowy, Beata Szymańska, Janusz Dembowski. Uroplakins and their potential applications in urology. „Central European Journal of Urology”. 69 (3), s. 252–257, 2016. DOI: 10.5173/ceju.2016.638. PMID: 27729990. PMCID: PMC5057044.
- ↑ a b c d J. Lis, I. Kątnik-Prastowska, K. Tupikowski, A. Matejuk. Uroplakiny jako markery chorób układu moczowego. „Postepy Hig Med Dosw”. 69, s. 98-113, 2015. PMID: 25614678.
- ↑ a b c F. X. Liang, I. Riedel, F. M. Deng, G. Zhou, C. Xu. Organization of uroplakin subunits: transmembrane topology, pair formation and plaque composition. „The Biochemical Journal”. 355 (1), s. 13–18, 2001. PMID: 11256943. PMCID: PMC1221706.
- ↑ a b Rob DeSalle, Javier U. Chicote, Tung-Tien Sun, Antonio Garcia-España. Generation of divergent uroplakin tetraspanins and their partners during vertebrate evolution: identification of novel uroplakins. „BMC Evolutionary Biology”. 14 (art. 13), s. 13, 2014. DOI: 10.1186/1471-2148-14-13. PMID: 24450554. PMCID: PMC3922775.
- ↑ a b c d J. Yu, M. Manabe, X. R. Wu, C. Xu, B. Surya. Uroplakin I: a 27-kD protein associated with the asymmetric unit membrane of mammalian urothelium. „The Journal of Cell Biology”. 111 (3), s. 1207–1216, 1990. PMID: 1697295. PMCID: PMC2116275.
- ↑ a b Gilho Lee. Uroplakins in the lower urinary tract. „International Neurourology Journal”. 15 (1), s. 4–12, 2011. DOI: 10.5213/inj.2011.15.1.4. PMID: 21468280. PMCID: PMC3070225.
- ↑ Ge Zhou, Wen-Jun Mo, Peter Sebbel, Guangwei Min, Thomas A. Neubert. Uroplakin Ia is the urothelial receptor for uropathogenic Escherichia coli: evidence from in vitro FimH binding. „Journal of Cell Science”. 114 (22), s. 4095–4103, 2001. PMID: 11739641.
- ↑ O. Kaufmann, J. Volmerig, M. Dietel. Uroplakin III is a highly specific and moderately sensitive immunohistochemical marker for primary and metastatic urothelial carcinomas. „American Journal of Clinical Pathology”. 113 (5), s. 683–687, 2000. DOI: 10.1309/PYQC-17CB-063T-Q07J. PMID: 10800401.
- ↑ Degui Wang, Zhiping Wang, Junqiang Tian, Xiangdong He, Wasim H. Chowdhury. Prostate stem cell antigen enhancer and uroplakin II promoter based bladder cancer targeted tissue-specific vector. „Urologic Oncology”. 28 (2), s. 164–169, 2016. DOI: 10.1016/j.urolonc.2008.02.002. PMID: 18440837.
- ↑ Hideaki Iwaki, Kazuyoshi Johnin, Susumu Kageyama, Chul Jang Kim, Takahiro Isono. Up-regulation of urinary UPIII mRNA levels in vesicoureteral reflux patients: Potential application as a screening test for vesicoureteral reflux. „International Journal of Urology”. 14 (10), s. 918–923, 2007. DOI: 10.1111/j.1442-2042.2007.01861.x.