Forholdet mellom APOL1-struktur og funksjon: kliniske implikasjoner

Abstrakt 

Vanlige varianter i APOL1-genet er assosiert med økt risiko for ikke-diabetisk nyresykdom hos individer med afrikansk aner. Mekanismer som APOL1-varianter medierer nyresykdomspatogenese er ikke godt forstått. Aminosyreendringer som følge av nyresykdomsassosierte APOL1-varianter endrer den tredimensjonale strukturen og konformasjonsdynamikken til proteinets C-terminale a-helikale domene, noe som kan rasjonalisere de funksjonelle konsekvensene. Å forstå den tredimensjonale strukturen til proteinet, med og uten risikovarianter, kan gi innsikt i patogenesen til nyresykdommer mediert av APOL1-varianter.

Introduksjon

Populasjonsbaserte studier har etablert en sterk assosiasjon av to varianter i APOL1-genet med økt risiko for ikke-diabetisk CKD hos individer med afrikansk aner (1–5). En variant involverer substitusjon av to aminosyrer (S342G og I384M; kalt G1), og den andre involverer sletting av to påfølgende aminosyrer (N388 og Y389; kalt G2) sammenlignet med den forfedres ikke-risiko-allel kalt G0 . APOL1 G1- og G2-varianter er vanlige hos individer med afrikanske aner, med minst 50 prosent av individene som bærer én kopi av risikoallelen og 15 prosent med to kopier av risikoallelen (1,3). Til tross for den sterke assosiasjonen mellom APOL1-varianter og nyresykdom, forblir de molekylære mekanismene som disse APOL1-variantene bidrar til CKD-patogenese og progresjon uklare. I denne gjennomgangen diskuterer vi studiene som karakteriserte de strukturelle egenskapene til APOL1 og effekten av APOL1-G1- og -G2-varianter på strukturen.

I følge relevante studier,cistancheer en tradisjonell kinesisk urt som har blitt brukt i århundrer for å behandle ulike sykdommer. Det har blitt vitenskapelig bevist å ha antiinflammatoriske, antialdrings- og antioksidantegenskaper. Studier har vist at cistanche er gunstig for pasienter som lider avnyresykdom. De aktive ingrediensene i cistanche er kjent for å redusere betennelse,forbedre nyrefunksjonenog gjenopprette svekkede nyreceller. Dermed integrerer cistanche i ennyresykdombehandlingsplan kan tilby store fordeler for pasienter i å håndtere deres tilstand.Cistanchebidrar til å redusere proteinuri, senker BUN- og kreatininnivåer, og reduserer risikoen for ytterligere nyreskade. I tillegg,cistanchebidrar også til å redusere kolesterol- og triglyseridnivåer som kan være farlige for pasienter som lider avnyresykdom.Cistanches antioksidant- og antialdringsegenskaper hjelper tilbeskytte nyrenefra oksidasjon og skade forårsaket av frie radikaler. Dette forbedrer nyrehelsen og reduserer risikoen for å utvikle komplikasjoner. Cistanche bidrar også til å styrke immunsystemet, noe som er avgjørende for å bekjempe nyreinfeksjoner og fremme nyrehelsen. Ved å kombinere tradisjonell kinesisk urtemedisin og moderne vestlig medisin, kan de som lider av nyresykdom ha en mer omfattende tilnærming til å behandle tilstanden og forbedre livskvaliteten. Cistanche skal brukes som en del av en behandlingsplan, men skal ikke brukes som et alternativ til konvensjonelle medisinske behandlinger.

Klikk på Cistanche Deserticola Supplement

Spør om mer:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Biologien til APOL1

APOL1 er medlem av APOL-genklyngen med seks medlemmer som ligger i humant kromosom 22 (6–8). APOL1 har unike egenskaper sammenlignet med andre APOL-familieproteiner. APOL1 ble opprinnelig identifisert i den menneskelige bukspyttkjertelen, men er vidt uttrykt, med det mest utbredte uttrykket i placenta, lunger, prostata og milt (9). I motsetning til de andre medlemmene av APOL-familien, er APOL1-genet begrenset til mennesker og noen få ikke-menneskelige primater (7,8). Selv om APOL1 hovedsakelig syntetiseres i leveren, skilles det ut og sirkulerer i blodet i kompleks med HDL-partikler (9,10). Den sirkulerende APOL1-G0 er kjent for å fungere som en medfødt immunfaktor ved å gi beskyttelse mot Trypanosoma brucei brucei, en parasitt som forårsaker endemisk afrikansk sovesyke (11,12). Imidlertid utviklet flere arter av trypanosomer seg med en avkortet variant av overflateglykoprotein kalt serumresistensassosiert (SRA) protein, som nøytraliserer den trypanolytiske effekten av APOL1-G0 (12,13). I den friske menneskelige nyren syntetiseres APOL1 og uttrykkes i podocytter og glomerulære og ekstraglomerulære vaskulære endotelceller (14–17). APOL1-uttrykk i dyrkede humane podocytt- og endotelcellelinjer er lavt, men uttrykket oppreguleres av immunstimuli, som cytokiner (15,18). Den intracellulære funksjonen til APOL1 gjenstår å bli fullstendig forstått, men flere funksjoner – inkludert en rolle i reguleringen av autofagi, intracellulær vesikkelhandel, ionekanalaktivitet og å gi en beskyttende effekt mot HIV-infeksjon – har blitt foreslått (14,19– 23).

APOL1-varianter og risiko for nyresykdom

Risikoen for nyresykdom assosiert med APOL1-varianter varierer basert på CKD-fenotypen, og passer best til en recessiv modell (1–3). Et enkelt allel av APOL1 G1 eller G2 viser trypanolytisk aktivitet mot ytterligere underarter av trypanosomer, som T. brucei rhodesiense, og gir en overlevelsesfordel (1). På proteinnivå klarte ikke APOL1-G1- og -G2-varianter å binde det trypanosomale SRA-proteinet, noe som delvis forklarer den utvidede trypanolytiske aktiviteten og hvorfor variantene er positivt selektert i områder der trypanosomiasis er endemisk (1,24). Men når to kopier av disse variantene er tilstede (homozygote alleler), er det en større disposisjon for nyresykdomsrisiko i tillegg til den utvidede trypanolytiske aktiviteten. Dette scenariet minner om hemoglobin S (HbS) og sigdcellesykdom, der en enkelt allel av HbS resulterer i en sigdcelleegenskap som er delvis beskyttende mot malaria, mens to alleler av HbS resulterer i klinisk tydelig sigdcellesykdom (25,26 ). Sirkulerende nivåer av APOL1 assosierte ikke med CKD-risiko (27,28). Derfor antas det at den dysregulerte cellulære homeostasen er forårsaket av variant APOL1, som syntetiseres og uttrykkes i selve podocytten. Risikoeffekten avhenger av nyresykdomsfenotypen med høyest risiko for å utvikle HIV-assosiert nefropati (oddsforhold: 29, 95 prosent KI: 13 til 68), etterfulgt av FSGS (oddsforhold: 17, 95 prosent KI: 11 til 26 ), og hypertensjonsassosiert nyresykdom (oddsforhold: 7, 95 prosent KI: 5,6 til 9,5) (1–3). Andre CKD-fenotyper, inkludert SLE-relatert kollapsende glomerulopati og sigdcellesykdom-relatert nefropati, har også vært assosiert med tilstedeværelsen av høyrisiko-APOL1-genotyper (29,30). Med omtrent 15 prosent av amerikanere av afrikansk avstamning som bærer to kopier av høyrisiko-APOL1-varianter, er rundt 5 millioner individer i fare for å utvikle CKD. Imidlertid utvikler klinisk tydelig CKD i en lavere andel, noe som antyder at - i tillegg til bakgrunnen for homozygote APOL1-høyrisikovarianter - er det nødvendig med et "andre treff" for å manifestere CKD.

Mekanismer for APOL1-mediert nyresykdom

I løpet av det siste tiåret har flere studier fremmet vår forståelse av APOL1-variantmediert nyresykdom. Disse studiene har etablert en variabel subcellulær lokalisering av APOL1-proteiner og demonstrert aktivering av romlig mangfoldige cellesignaleringskaskader som forstyrrer cellulær homeostase. Cytotoksisitet – som er et resultat av økt kationkanalaktivitet, nedsatt intracellulær vesikulær trafikk, induksjon av stressaktiverte proteinkinaseveier, endoplasmatisk retikulumstress og redusert mitokondriell respirasjonshastighet – har blitt foreslått som en mekanisme for APOL1-G1– og -G2-indusert CKD-patogenese (14,20,21,31–36). En enhetlig mekanisme som forklarer den dysregulerte effekten av APOL1-G1 og -G2, som fører til CKD-patogenese og progresjon, mangler fortsatt.

Struktur-funksjonskorrelasjon av APOL1-varianter: Hvorfor er det viktig?

Å forstå den tredimensjonale strukturen til proteiner, og effekten av genetiske variasjoner på strukturen deres, kan gi verdifulle ledetråder for å avdekke sykdomspatogenesen og identifisere potensielle terapeutiske strategier. Selv en enkelt aminosyreendring forårsaket av genvariasjoner kan endre strukturen til et protein, noe som resulterer i ødeleggende funksjonelle konsekvenser. Dette er godt illustrert i de strukturelle studiene som tar sikte på å forstå hemoglobinets biologi og den funksjonelle effekten av HbS-variasjonen på strukturen til hemoglobin. Strukturen til hemoglobin avslørte proteinets allosteriske egenskaper angående oksygenbinding, noe som resulterte i dannelsen av oksyhemoglobin (37,38). Strukturelle studier på HbS avslørte at en enkelt aminosyrevariasjon fra glutamat til valin i b-kjeden til hemoglobin resulterer i polymerisering av deoksyHbS, som igjen er årsaken til sigling av røde blodlegemer (39). Disse strukturbaserte studiene har med suksess ledet utviklingen av terapeutiske strategier rettet mot å reversere unormal hemoglobinpolymerisering for å behandle sigdcellesykdom (40–42). Som et annet eksempel fremmet en omfattende karakterisering av strukturen til aquaporin forståelsen av funksjonen og utviklingen av molekyler som kan modulere funksjonen i nyretubuli (43).

Strukturen til APOL1 har ikke blitt eksperimentelt løst så langt. Kjernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, røntgenkrystallografi og kryo-elektronmikroskopi (kryo-EM) er de viktigste, etablerte metodene for å bestemme den tredimensjonale strukturen til proteiner eksperimentelt. Fordelene med hver av disse metodene varierer med de iboende egenskapene til proteinet som studeres. For eksempel, selv om strukturen og dynamikken til proteiner kan studeres i løsning ved hjelp av NMR-spektroskopi, er det ikke en metode som er egnet til å studere store proteinstrukturer. Røntgenkrystallografi og kryo-EM er på sin side godt egnet til å studere store biomolekylære komplekser, men gir ingen informasjon om svakere bindingsinteraksjoner eller proteindynamikk. Vår nåværende forståelse av strukturen til APOL1-G0 og effekten av G1- og G2-varianter på proteinstrukturen og dynamikken er hentet fra beregningsmodellering, simuleringer av molekylærdynamikk (MD) og biofysiske studier på rekombinant APOL1. Beregningsmodellering bruker tre hovedmetoder for å forutsi et proteins struktur. Den første og mest effektive er komparativ eller homologimodellering, der den tredimensjonale strukturen til et evolusjonært beslektet protein brukes som en mal for å generere en strukturell modell for proteinet av interesse (44,45). Den andre modelleringsmetoden er avhengig av observasjonen at proteiner fra forskjellige evolusjonære bakgrunner kan ha lignende strukturer. Derfor, i fravær av et nært beslektet malprotein, kan strukturprediksjon oppnås ved å modellere ("tråde") målproteinsekvensen inn i mange mulige kjente proteinstrukturer - strukturene som er mest kompatible med de gjengede proteinsekvensene vurderes videre ( 46). Den tredje, og minst nøyaktige, metoden er ab initio-modellering, der proteinstrukturen er forutsagt basert på fysiske egenskaper (energiestimater avledet fra proteinsekvens brukt til å forutsi sekundære strukturer, svinger osv.) uten å bruke en mal og dermed denne sistnevnte metode er beregningsmessig uttømmende (47,48). Den strukturelle modellen som er spådd fra disse metodene gjenspeiler kanskje ikke nøyaktig den fysiologiske konformasjonen til proteinet, som kan variere basert på spesifikk cellulær plassering og funksjon. For å fremme forståelsen av en proteinstruktur, kan MD-simuleringer brukes for å ytterligere avgrense proteinstrukturmodellene oppnådd fra disse metodene. MD-simulering er en beregningsmetode for å studere den tidsavhengige konformasjonsadferden til biomolekyler ved å bruke fysikken til atombevegelser ved en viss temperatur (14,49–51). APOL1-protein er delt inn i fire domener, og nomenklaturen ble etablert i sammenheng med dets kjente funksjon som trypanosomal drepende faktor (11–13,52,53). Domenene inkluderer en signalpeptidregion (M1-R26), et poredannende domene (M60-W235), et membranadresseringsdomene (A238-P304) og en C-terminal trypanosomal SRA-protein-interagerende domene (A339-L398). APOL1 G1- og G2-varianter er lokalisert i det C-terminale SRA-samvirkende domenet, og de fleste studier har fokusert på å etablere strukturen til denne regionen (figur 1). Fordi strukturen til eventuelle proteiner som ligner på APOL1 ikke har blitt eksperimentelt løst så langt, har de foreslåtte strukturelle modellene brukt tråding og ab initio modelleringsmetoder i forbindelse med MD-simuleringer (12,14,54).

En innledende modell av APOL1 C-terminalen ble publisert i god tid før dens assosiasjon med nyresykdom ble oppdaget. Det C-terminale SRA-interagerende domenet til APOL1-G0 (P340-L398) ble vist å danne en amfipatisk a-helix som interagerte med SRA-proteinet i det endosomale rommet til trypanosomer (12). Den strukturelle modellen for denne interaksjonen ga innsikt i nøytralisering av APOL1-aktivitet av underarter av Trypanosoma som forårsaker sykdom hos mennesker. Den strukturelle modellen foreslo mutasjoner som deretter ble konstruert for å validere det antatte bindingsgrensesnittet i SRA-proteinet. Tilsvarende resulterer naturlig forekommende nyresykdomsassosiert APOL1-G1- og -G2-varianter i en ustabil kompleksdannelse og dermed den utvidede trypanolytiske aktiviteten til variant APOL1 (1,12,24). Sharma et al. (54) avanserte strukturstudiene til en utvidet del (P{{20}}L398) av C-terminalen til APOL1-G0, -G1 og -G2 ved hjelp av beregningsmodellering. Studiene deres viste at APOL1 C-terminalen dannet en a-spiralformet hårnålsstruktur. I denne modellen resulterte aminosyresubstitusjonen og delesjonen, tilsvarende G1- og G2-variantene, i tap av interheliske hydrogenbindinger, som deretter manifesterte seg som høyere konformasjonsmobilitet av den a-helikale hårnålen (figur 2). I samsvar med disse observasjonene varierte de todimensjonale NMR-spektrene til G1 betydelig fra de til G0. Studiene våre modellerte et større fragment av APOL1 C-terminalen (R305-L398) ved bruk av gjengealgoritmer etterfulgt av all-atom MD-simuleringer (14). I likhet med de andre modellene dannet C-terminalen til APOL1 en a-helikal bunt med aminosyreendringer indusert av G1- og G2-varianter, noe som resulterte i en redusert konformasjonsfleksibilitet av variantproteinet. Selv om den første referansemodellen og varianten APOL1 C-termini foreslått av de to sistnevnte studiene er like, viste MD-simuleringer en annen tidsavhengig konformasjonsadferd. Det er flere forklaringer på disse tilsynelatende forskjellene, inkludert det lengre proteinfragmentet (rester 305–398) – som la til a-helix – og en mer aktuell kraft Fifield (beregningsmetode for å estimere energi mellom atomer) brukt i våre studier (14). Nylig har Jha et al. (55) modellerte full-lengdestrukturen til APOL1-proteiner ved å bruke ab initio-metoder etterfulgt av MD-simuleringer. I tillegg til å bekrefte den C-terminale spiralkonformasjonen adoptert av APOL1s, viste modellen rollen til variantrester (S342 og I384 i G1 og Y389 i G2) for å etablere kanalfunksjonen til APOL1. Samlet sett kan proteinkonformasjonsendringene indusert av G1- og G2-variantene forstyrre protein-protein-interaksjonen som er nødvendig for den cellulære homeostatiske funksjonen til APOL1 som disponerer for CKD-patogenese.

APOL1 er et membranassosiert protein med flere antatte transmembrandomener (21,56–58) som lokaliserer seg til flere cellulære membranmiljøer, inkludert endolysosomer, Golgi-endoplasmatisk retikulum, mitokondrier og plasmamembraner (14,20, 23,31,32,34–36,55,58–61). I dette membranmiljøet dannet APOL1-proteiner i full lengde, spesielt G1- og G2-variantene, oligomerer med stor molekylvekt, bestemt ved naturlig, ikke-reduserende PAGE. Slike oligomerer kan formidle de cellulære kaskadene, noe som fører til cytotoksisitet (36). Nyere studier som karakteriserer kanalfunksjonen til APOL1 har antydet at den C-terminale a-helixen til APOL1 (D337- E355) medierer pH-porting og membraninnsetting (57,58). Denne gruppen har foreslått en modell der membraninnsetting av APOL1 eksponerer C-terminalen av proteinet for organelle lumen når APOL1 er lokalisert til endo-/lysosomer (i sekretorbanen), og til den ekstracellulære siden når proteinet er lokalisert til plasmamembranen. Selv om det er plausibelt, vil en slik membrantopologi ikke muliggjøre protein-protein-interaksjoner av APOL1 C-terminalen med effektorproteiner og proteindomener som er lokalisert til cytoplasma (14). Nåværende bevis tyder på at nyreuttrykt APOL1-G1 og -G2 er de viktigste mediatorene for nyresykdomspatogenese (27,28). I tillegg lokaliserer APOL1 seg til andre subcellulære rom enn endolysosomer og plasmamembranen (34,36,6{{90}},62). Orienteringen av proteiner på membraner er dynamisk og kan variere i ulike organeller på grunn av endringer i lipidsammensetningen til organellmembraner (63,64). Derfor er det fristende å anta at APOL1 setter inn i membraner og APOL1 C-terminalen blir utsatt for cytoplasmaet, hvor den kan delta i spiral-spiral-interaksjoner med fasilitatorproteiner. Ytterligere studier fokusert på å karakterisere APOL1-struktur vil være avgjørende for å forstå topologien til APOL1-domener etter membraninnsetting. For å oppdage de interagerende proteinpartnerne til APOL1, søkte vi etter proteiner med strukturell likhet med trypanosomal SRA-protein, som er den kjente proteininteraktoren til APOL1 C-terminalen. Dette førte til identifiseringen av SNARE-familien av proteiner som potensielle interaksjonspartnere til APOL1. SNARE-familieproteiner er integrerte membranproteiner som utgjør det molekylære maskineriet som formidler membranfusjon mellom cellulære rom og hovedsakelig lokaliseres til det endolysosomale rommet. SNARE-mediert membranfusjon og intracellulær trafficking bidrar til biologiske funksjoner, som autofagi, nevrotransmitterfrigjøring og viral endocytose (65,66). Våre og andre studier viste at APOL1-G0 interagerte med SNARE-proteinet, vesikkelassosiert membranprotein 8 (VAMP8), mens tilstedeværelsen av G1- og G2-varianter svekket denne interaksjonen (14,2{ {110}}). VAMP8 er kjent for å være et overveiende endosom-lysosom-lokalisert SNARE-protein som er involvert i cellulære funksjoner, inkludert regulering av vesikkeltrafikk ved å formidle modning av endosomer og autofagosomer. Membranfusjonshendelsene til VAMP8 og andre SNARE-proteiner formidles gjennom coiled-coil-interaksjonen med beslektede proteinpartnere via SNARE-domenet. Dette domenet har en a-helikal struktur, omtrent som domenet ved C-terminalen til APOL1. Til sammen antyder disse studiene at nyresykdomsassosiert, variantmediert, proteinkonformasjonsendringer kan hemme evnen til variant APOL1 til å aktivere podocytt-stressresponsproteinnettverk, noe som fører til utvikling og progresjon av CKD. Hvorvidt nyresykdomspatogenese forårsaket av APOL1-G1 og -G2 er sekundært til tap av funksjon i nærvær av et andre treff, stress for podocytter eller en økning av funksjon er fortsatt diskutert. APOL1-G0 ser ut til å være nødvendig for nyreutvikling og homeostase, og en fysiologisk funksjon – bortsett fra dens trypanolytiske aktivitet – har ikke vært tydelig (67,68). APOL1-G0 i cellekulturmodeller har vist seg å gi medfødt immunitet mot virusinfeksjoner som HIV (22), en funksjon som går tapt av nyresykdomsassosierte varianter i en murin modell av HIV-assosiert nefropati (69 ). Derfor kan de APOL1-G0-relaterte, beskyttende cellulære prosessene "aktiveres" som svar på et eksternt andre stress, noe som forklarer hvorfor ikke alle individer med to kopier av APOL1-G1 og/eller - G2-varianter utvikler nyresykdom. Imidlertid ser det ut til at APOL1-G1 og -G2 endrer det cellulære lokaliserings- og oligomeriseringsmønsteret (36) med tilhørende cytotoksisitet, som ikke ble reddet av APOL1-G0 (70) i ​​in vitro-studier, noe som tyder på en dominerende funksjonsgevinst kan også formidleCKDpatogenese.

Nyere bevis viste den kritiske betydningen av den naturlig forekommende haplotypebakgrunnen til alle APOL1-genotyper når disse studiene ble utført, og antydet også at genetiske polymorfismer lokalisert langt fra G1- og G2-stedene påvirker funksjonen til proteinet (71). Hver av disse kan påvirke mekanismen for APOL1-folding, hvis ikke selve folden. Dette understreker viktigheten av å forstå strukturen i full lengde til APOL1 i tillegg til den individuelle domenestrukturen.

Fremtidige retninger

Ytterligere studier vil være nødvendig for å karakterisere den cellulære funksjonen til APOL{{0}}G0 og de forstyrrede homeostatiske banene utløst av G1- og G2-variantene, som resulterer i nyresykdom. Et av hovedmålene vil være å oversette denne informasjonen til utvikling av terapeutiske strategier som vil endre forløpet av APOL1-assosiert CKD. Å forstå den tredimensjonale proteinstrukturen til APOL1 vil gi nøkkelinnsikt som vil hjelpe oss med å løse dette puslespillet. Imidlertid utgjør de cellulære egenskapene til APOL1 flere utfordringer ved å gjennomføre disse strukturelle studiene. Oligomeriseringen av APOL1 til former med høy molekylvekt er en stor hindring for bruk av NMR-baserte strukturelle studier for å løse proteinstrukturen i full lengde fordi dens store størrelse øker spektral overlapping og målinger av linjebredde som følge av et stort antall signaler og langsomme tumling av protein, henholdsvis. Imidlertid forblir NMR-spektroskopi et verdifullt verktøy for å studere de strukturelle egenskapene til individuelle proteindomener og undersøke den tidsavhengige oppførselen (intern proteindynamikkadferd) til referansen og varianten APOL1s. De membran-interagerende egenskapene, post-translasjonelle modifikasjoner og cytotoksisitet utgjør begrensninger for uttrykket og rensingen av det naturlig foldede APOL1-proteinet, som er nødvendig for strukturelle studier, inkludert røntgenkrystallografi og kryo-EM. Selv om disse utfordringene eksisterer, vil innsats for å definere strukturen til APOL1-proteiner ved bruk av flere metoder fremme vår forståelse av APOL1-variantmediert nyresykdom og hjelpe til med utviklingen av medisinerbare mål.

Avsløringer

Alle forfattere har ingenting å avsløre.

Finansiering

Ingen.

Forfatterbidrag

M. Buck ga tilsyn; M. Buck og SM Madhavan gjennomgikk og redigerte manuskriptet; og SM Madhavan konseptualiserte studien og skrev det originale utkastet.

Referanser

1. Genovese G, Friedman DJ, Ross MD, Lecordier L, Uzureau P, Freedman BI, Bowden DW, Langefeld CD, Oleksyk TK, Uscinski Knob AL, Bernhardy AJ, Hicks PJ, Nelson GW, Vanhollebeke B, Winkler CA, Kopp JB , Pays E, Pollak MR: Sammenslutning av trypanolytiske ApoL1-varianter med nyresykdom hos afroamerikanere. Science 329: 841–845, 2010 10.1126/science.1193032

2. Tzur S, Rosset S, Shemer R, Yudkovsky G, Selig S, Tarekegn A, Bekele E, Bradman N, Wasser WG, Behar DM, Skorecki K: Missense-mutasjoner i APOL1-genet er sterkt assosiert med nyresykdom i sluttstadiet risiko som tidligere ble tilskrevet MYH9-genet. Hum Genet 128: 345–350, 2010 10.1007/s00439-010- 0861-0

3. Kopp JB, Nelson GW, Sampath K, Johnson RC, Genovese G, An P, Friedman D, Briggs W, Dart R, Korbet S, Mokrzycki MH, Kimmel PL, Limou S, Ahuja TS, Berns JS, Fryc J, Simon EE, Smith MC, Trachtman H, Michel DM, Schelling JR, Vlahov D, Pollak M, Winkler CA: APOL1 genetiske varianter i fokal segmentell glomerulosklerose og HIV-assosiert nefropati. J Am Soc Nephrol 22: 2129–2137, 2011 10.1681/ASN.2011040388

4. Parsa A, Kao WH, Xie D, Astor BC, Li M, Hsu CY, Feldman HI, Parekh RS, Kusek JW, Greene TH, Fink JC, Anderson AH, Choi MJ, Wright JT Jr, Lash JP, Freedman BI , Ojo A, Winkler CA, Raj DS, Kopp JB, He J, Jensvold NG, Tao K, Lipkowitz MS, Appel LJ; AASK Study InvestigatorsCRIC Study Investigators: APOL1 risikovarianter, rase og progresjon av kronisk nyresykdom. N Engl J Med 369: 2183–2196, 2013 10.1056/NEJMoa1310345

5. Genovese G, Tonna SJ, Knob AU, Appel GB, Katz A, Bernhardy AJ, Needham AW, Lazarus R, Pollak MR: En risikoallel for fokal segmentell glomerulosklerose hos afroamerikanere ligger innenfor en region som inneholder APOL1 og MYH9. Kidney Int 78: 698–704, 2010 10.1038/ki.2010.251

6. Side NM, Butlin DJ, Lomthaisong K, Lowry PJ: Den humane apolipoprotein L-genklyngen: Identifikasjon, klassifisering og distribusjonssteder. Genomics 74: 71–78, 2001 10.1006/ geno.2001.6534

7. Smith EE, Malik HS: Apolipoprotein L-familien av programmerte celledøds- og immunitetsgener utviklet seg raskt i primater på diskrete steder for vert-patogen-interaksjoner. Genome Res 19: 850–858, 2009 10.1101/gr.085647.108

8. Monajemi H, Fontijn RD, Pannekoek H, Horrevoets AJ: Apolipoprotein L-genklyngen har dukket opp nylig i evolusjonen og kommer til uttrykk i menneskelig vaskulært vev. Genomics 79: 539–546, 2002 10.1006/geno.2002.6729

9. Duchateau PN, Pullinger CR, Orellana RE, Kunitake ST, NayaVigne J, O'Connor PM, Malloy MJ, Kane JP: Apolipoprotein L, et nytt humant high-density lipoprotein apolipoprotein uttrykt av bukspyttkjertelen. Identifikasjon, kloning, karakterisering og plasmadistribusjon av apolipoprotein L. J Biol Chem 272: 25576–25582, 1997 10.1074/jbc.272.41.25576

10. Shukha K, Mueller JL, Chung RT, Curry MP, Friedman DJ, Pollak MR, Berg AH: Mest ApoL1 skilles ut av leveren. J Am Soc Nephrol 28: 1079–1083, 2017 10.1681/ASN.2016040441 11. Pe´rez-Morga D, Vanhollebeke B, Paturiaux-Hanocq F, Nolan DP, Lins L, Homble´F, Vanhamme L, Tebabi P, Pays A, Poelvoorde P, Jacquet A, Brasseur R, Pays E: Apolipoprotein LI fremmer trypanosom lysis ved å danne porer i lysosomale membraner. Science 309: 469–472, 2005 10.1126/science.1114566

12. Vanhamme L, Paturiaux-Hanocq F, Poelvoorde P, Nolan DP, Lins L, Van Den Abbeele J, Pays A, Tebabi P, Van Xong H, Jacquet A, Moguilevsky N, Dieu M, Kane JP, De Baetselier P, Brasseur R, Pays E: Apolipoprotein LI er trypanosom-lytisk faktor i humant serum. Nature 422: 83–87, 2003 10.1038/nature01461

13. Lecordier L, Vanhollebeke B, Poelvoorde P, Tebabi P, PaturiauxHanocq F, Andris F, Lins L, Pays E: C-terminale mutanter av apolipoprotein LI dreper effektivt både Trypanosoma brucei brucei og Trypanosoma brucei rhodesiense. PLoS Pathog 5: e1000685, 2009 10.1371/journal. pat.1000685

14. Madhavan SM, O'Toole JF, Konieczkowski M, Barisoni L, Thomas DB, Ganesan S, Bruggeman LA, Buck M, Sedor JR: APOL1-varianter endrer C-terminal konformasjonsdynamikk og binding til SNARE-protein VAMP8. JCI Insight 2: e92581, 2017 10.1172/jci.insight.92581

15. Madhavan SM, O'Toole JF, Konieczkowski M, Ganesan S, Bruggeman LA, Sedor JR: APOL1-lokalisering ved normal nyre- og ikke-diabetisk nyresykdom. J Am Soc Nephrol 22: 2119–2128, 2011 10.1681/ASN.2011010069

16. Ma L, Shelness GS, Snipes JA, Murea M, Antinozzi PA, Cheng D, Saleem MA, Satchell SC, Banas B, Mathieson PW, Kretzler M, Hemal AK, Rudel LL, Petrovic S, Weckerle A, Pollak MR, Ross MD, Parks JS, Freedman BI: Lokalisering av APOL1-protein og mRNA i den menneskelige nyren: Ikke-sykt vev, primære celler og udødeliggjorte cellelinjer. J Am Soc Nephrol 26: 339–348, 2015 10.1681/ASN.2013091017

17. Kotb AM, Simon O, Blumenthal A, Vogelgesang S, Dombrowski F, Amann K, Zimmermann U, Endlich K, Endlich N: Knockdown av ApoL1 i sebrafisklarver påvirker den glomerulære filtrasjonsbarrieren og uttrykket av nefrin. PLoS One 11: e0153768, 2016 10.1371/journal.pone.0153768

18. Nichols B, Jog P, Lee JH, Blackler D, Wilmot M, D'Agati V, Markowitz G, Kopp JB, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ: Medfødte immunitetsveier regulerer nefropatigenet Apolipo-protein L1. Nyre Int 87: 332–342, 2015 10.1038/ki.2014.270

19. Wan G, Zhaorigetu S, Liu Z, Kaini R, Jiang Z, Hu CA: Apolipoprotein L1, et nytt Bcl-2 homologidomene 3-bare lipidbindende protein, induserer autofagisk celledød. J Biol Chem 283: 21540–21549, 2008

20. Beckerman P, Bi-Karchin J, Park AS, Qiu C, Dummer PD, Soomro I, Boustany-Kari CM, Pullen SS, Miner JH, Hu CA, Rohacs T, Inoue K, Ishibe S, Saleem MA, Palmer MB , Cuervo AM, Kopp JB, Susztak K: Transgent uttrykk av humane APOL1-risikovarianter i podocytter induserer nyresykdom hos mus. Nat Med 23: 429–438, 2017 10.1038/nm.4287

21. Bruno J, Pozzi N, Oliva J, Edwards JC: Apolipoprotein L1 gir fosfolipidvesikler pH-switchbar ionepermeabilitet. J Biol Chem 292: 18344–18353, 2017 10.1074/jbc.M117.813444

22. Taylor HE, Khatua AK, Popik W: Den medfødte immunfaktoren apolipoprotein L1 begrenser HIV-1-infeksjon. J Virol 88: 592–603, 2014 10.1128/JVI.02828-13

23. Mikulak J, Oriolo F, Portale F, Tentorio P, Lan X, Saleem MA, Skorecki K, Singhal PC, Mavilio D: Impact of APOL1 polymorphism and IL-1b priming in the entry and persistent of HIV{ {3}} i humane podocytter. Retrovirology 13: 63, 2016 10.1186/ s12977-016-0296-3

24. Thomson R, Genovese G, Canon C, Kovacsics D, Higgins MK, Carrington M, Winkler CA, Kopp J, Rotimi C, Adeyemo A, Doumatey A, Ayodo G, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ, Raper J: Evolusjon av primat trypanolytisk faktor APOL1. Proc Natl Acad Sci USA 111: E2130–E2139, 2014 10.1073/ pnas.1400699111

25. Modiano D, Luoni G, Sirima BS, Simpore´J, Verra F, Konate´A, Rastrelli E, Olivieri A, Calissano C, Paganotti GM, D'Urbano L, Sanou I, Sawadogo A, Modiano G, Coluzzi M : Hemoglobin C beskytter mot klinisk Plasmodium falciparum malaria. Nature 414: 305–308, 2001 10.1038/35104556

26. Williams TN, Mwangi TW, Wambua S, Peto TE, Weatherall DJ, Gupta S, Recker M, Penman BS, Uyoga S, Macharia A, Mwacharo JK, Snow RW, Marsh K: Negativ epistase mellom de malariabeskyttende effektene av alfa 1-talassemi og sigdcelletrekk. Nat Genet 37: 1253–1257, 2005 10.1038/ng1660

27. Bruggeman LA, O'Toole JF, Ross MD, Madhavan SM, Smurzynski M, Wu K, Bosch RJ, Gupta S, Pollak MR, Sedor JR, Kalayjian RC: Plasma apolipoprotein L1-nivåer korrelerer ikke med CKD. J Am Soc Nephrol 25: 634–644, 2014 10.1681/ASN.2013070700

28. Kozlitina J, Zhou H, Brown PN, Rohm RJ, Pan Y, Ayanoglu G, Du X, Rimmer E, Reilly DF, Roddy TP, Cully DF, Vogt TF, Blom D, Hoek M: Plasmanivåer av risikovarianter APOL1 assosieres ikke med nyresykdom i en populasjonsbasert kohort. J Am Soc Nephrol 27: 3204–3219, 2016 10.1681/ASN.2015101121

29. Larsen CP, Beggs ML, Saeed M, Walker PD: Apolipoprotein L1 risikovarianter assosiert med systemisk lupus erythematosus assosiert kollapsende glomerulopati. J Am Soc Nephrol 24: 722–725, 2013 10.1681/ASN.2012121180

30. Ashley-Koch AE, Okocha EC, Garrett ME, Soldano K, De Castro LM, Jonassaint JC, Orringer EP, Eckman JR, Telen MJ: MYH9 og APOL1 er begge assosiert med sigdcellesykdom nefropati. Br J Haematol 155: 386–394, 2011 10.1111/j.1365- 2141.2011.08832.x

31. Kruzel-Davila E, Shemer R, Ofifir A, Bavli-Kertselli I, DarlyukSaadon I, Oren-Giladi P, Wasser WG, Magen D, Zaknoun E, Schuldiner M, Salzberg A, Kornitzer D, Marelja Z, Simons M, Skorecki K: APOL1-mediert celleskade innebærer forstyrrelse av bevarte menneskehandelsprosesser. J Am Soc Nephrol 28: 1117–1130, 2017 10.1681/ASN.2016050546

32. Lan X, Jhaveri A, Cheng K, Wen H, Saleem MA, Mathieson PW, Mikulak J, Aviram S, Malhotra A, Skorecki K, Singhal PC: APOL1-risikovarianter forbedrer podocyttnekrose gjennom å kompromittere lysosomal membranpermeabilitet. Am J Physiol Renal Physiol 307: F326–F336, 2014 10.1152/ajprenal.00647.2013

33. Olabisi OA, Zhang JY, VerPlank L, Zahler N, DiBartolo S 3rd, Heneghan JF, Schlo¨ndorff JS, Suh JH, Yan P, Alper SL, Friedman DJ, Pollak MR: Risikovarianter for APOL1 nyresykdom forårsaker cytotoksisitet ved utarming cellulært kalium og indusering av stressaktiverte proteinkinaser. Proc Natl Acad Sci USA 113: 830–837, 2016 10.1073/pnas.1522913113

34. Wen H, Kumar V, Lan X, Shoshtari SSM, Eng JM, Zhou X, Wang F, Wang H, Skorecki K, Xing G, Wu G, Luo H, Malhotra A, Singhal PC: APOL1-risikovarianter forårsaker podocyttskade gjennom å øke endoplasmatisk retikulumstress. Biosci Rep 38: BSR20171713, 2018 10.1042/BSR20171713

35. Granado D, Müller D, Krausel V, Kruzel-Davila E, Schuberth C, Eschborn M, Wedlich-So¨ldner R, Skorecki K, Pavensta¨dt H, Michgehl U, Weide T: Intracellulære APOL1-risikovarianter forårsaker cytotoksisitet ledsaget av energiutarming. J Am Soc Nephrol 28: 3227–3238, 2017 10.1681/ASN.2016111220

36. Shah SS, Lannon H, Dias L, Zhang JY, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ: APOL1 nyrerisikovarianter induserer celledød via mitokondriell translokasjon og åpning av overgangsporen for mitokondriell permeabilitet. J Am Soc Nephrol 30: 2355–2368, 2019 10.1681/ASN.2019020114

37. Shaanan B: Struktur av humant oksyhemoglobin ved 2,1 A oppløsning. J Mol Biol 171: 31–59, 1983 10.1016/S0022-2836(83) 80313-1

38. Fermi G, Perutz MF, Shaanan B, Fourme R: Krystallstrukturen til humant deoksyhemoglobin ved 1,74 A oppløsning. J Mol Biol 175: 159–174, 1984 10.1016/0022-2836(84)90472-8

39. Harrington DJ, Adachi K, Royer WE Jr: Den høyoppløselige krystallstrukturen til deoksyhemoglobin S. J Mol Biol 272: 398–407, 1997 10.1006/jmbi.1997.1253

40. Nakagawa A, Lui FE, Wassaf D, Yefifidoff-Freedman R, Casalena D, Palmer MA, Meadows J, Mozzarelli A, Ronda L, Abdulmalik O, Bloch KD, Safo MK, Zapol WM: Identifikasjon av et lite molekyl som øker hemoglobin oksygen affinitet og reduserer SS erytrocytt sigd. ACS Chem Biol 9: 2318–2325, 2014 10.1021/cb500230b

41. Oksenberg D, Dufu K, Patel MP, Chuang C, Li Z, Xu Q, SilvaGarcia A, Zhou C, Hutchaleelaha A, Patskovska L, Patskovsky Y, Almo SC, Sinha U, Metcalf BW, Archer DR: GBT440 øker

hemoglobin oksygen affinitet, reduserer sigd og forlenger RBC halveringstid i en murin modell av sigdcellesykdom. Br J Haematol 175: 141–153, 2016 10.1111/bjh.14214

42. Vichinsky E, Hoppe CC, Ataga KI, Ware RE, Nduba V, El-Beshlawy A, Hassab H, Achebe MM, Alkindi S, Brown RC, Diuguid DL, Telfer P, Tsitsikas DA, Elghandour A, Gordeuk VR, Kanter J, Abboud MR, Lehrer-Graiwer J, Tonda M, Intondi A, Tong B, Howard J; HOPE Trial Investigators: En fase 3 randomisert studie av voxelotor i sigdcellesykdom. N Engl J Med 381: 509–519, 2019 10.1056/NEJMoa1903212

43. Murata K, Mitsuoka K, Hirai T, Walz T, Agre P, Heymann JB, Engel A, Fujiyoshi Y: Strukturelle determinanter for vanngjennomtrengning gjennom aquaporin-1. Nature 407: 599–605, 2000 10.1038/ 35036519

44. Sanchez R, Sali A: Fremskritt i komparativ proteinstrukturmodellering. Curr Opin Struct Biol 7: 206–214, 1997 10.1016/ S0959-440X(97)80027-9

45. Martı´-Renom MA, Stuart AC, Fiser A, Sanchez R, Melo F, Sali A: Sammenlignende proteinstrukturmodellering av gener og genom. Annu Rev Biophys Biomol Struct 29: 291–325, 2000 10.1146/årlig. Biofys.29.1.291

46. ​​Bowie JU, Luthy R, Eisenberg D: En metode for å identifisere proteinsekvenser som foldes inn i en kjent tredimensjonal struktur. Science 253: 164–170, 1991 10.1126/science.1853201

47. Wu S, Skolnick J, Zhang Y: Ab initio modellering av små proteiner ved iterative TASSER-simuleringer. BMC Biol 5: 17, 2007 10.1186/ 1741-7007-5-17

48. Liwo A, Lee J, Ripoll DR, Pillardy J, Scheraga HA: Proteinstrukturprediksjon ved global optimalisering av en potensiell energifunksjon. Proc Natl Acad Sci USA 96: 5482–5485, 1999 10.1073/pnas.96.10.5482

49. Karplus M, McCammon JA: Molekylær dynamikksimuleringer av biomolekyler. Nat Struct Biol 9: 646–652, 2002 10.1038/ nsb0902-646

50. Li Z, Cao S, Buck M: K-ras ved anioniske membraner: Orientering, Orientering...Orientering. Nylige simuleringer og eksperimenter. Biophys J 110: 1033–1035, 2016 10.1016/j.bpj.2016.01.020

51. Zhang L, Buck M: Molekylære simuleringer av et dynamisk proteinkompleks: Rollen til saltbroer og polare interaksjoner i konfigurasjonsoverganger. Biophys J 105: 2412–2417, 2013 10.1016/ j.bpj.2013.09.052

52. Pays E, Vanhollebeke B, Uzureau P, Lecordier L, Per´rez-Morga D: Det molekylære våpenkappløpet mellom afrikanske trypanosomer og mennesker. Nat Rev Microbiol 12: 575–584, 2014 10.1038/ nrmicro3298

53. Pays E, Vanhollebeke B, Vanhamme L, Paturiaux-Hanocq F, Nolan DP, Per'rez-Morga D: Den trypanolytiske faktoren til humant serum. Nat Rev Microbiol 4: 477–486, 2006 10.1038/ nrmicro1428

54. Sharma AK, Friedman DJ, Pollak MR, Alper SL: Strukturell karakterisering av de C-terminale coiled-coil-domenene til villtype- og nyresykdomsassosierte mutanter av apolipoprotein L1. FEBS J 283: 1846–1862, 2016 10.1111/feb.13706

55. Jha A, Kumar V, Haque S, Ayasolla K, Saha S, Lan X, Malhotra A, Saleem MA, Skorecki K, Singhal PC: Endringer i plasmamembran-ionekanalstrukturer stimulerer NLRP3-inflammasomaktivering i APOL1-risikomiljø. FEBS J 287: 2000–2022, 2020 10.1111/febs.15133

56. Vanwalleghem G, Fontaine F, Lecordier L, Tebabi P, Klewe K, Nolan DP, Yamaryo-Botte´Y, Botte´C, Kremer A, Burkard GS, Rassow J, Roditi I, Per´rez-Morga D, Pays E: Kobling av lysosomal og mitokondriell membranpermeabilisering i trypanolyse av APOL1. Nat Commun 6: 8078, 2015 10.1038/ncomms9078

57. Schaub C, Verdi J, Lee P, Terra N, Limon G, Raper J, Thomson R: Kationkanalkonduktans og pH-gateing av den medfødte immunitetsfaktoren APOL1 styres av poreforingsrester innenfor det C-terminale domenet. J Biol Chem 295: 13138–13149, 2020 10.1074/jbc.RA120.014201

58. Giovinazzo JA, Thomson RP, Khalizova N, Zager PJ, Malani N, Rodriguez-Boulan E, Raper J, Schreiner R: Apolipoprotein L-1 nyrerisikovarianter fra aktive kanaler ved plasmamembranen som driver cytotoksisitet. eLife 9: e51185, 2020 10.7554/eLife.51185

59. Ma L, Ainsworth HC, Snipes JA, Murea M, Choi YA, Langefeld CD, Parks JS, Bharadwaj MS, Chou JW, Hemal AK, Petrovic S, Craddock AL, Cheng D, Hawkins GA, Miller LD, Hicks PJ, Saleem MA, Divers J, Molina AJA, Freedman BI: APOL1 nyrerisikovarianter induserer mitokondriell fisjon. Kidney Int Rep 5: 891–904, 2020 10.1016/j.ekir.2020.03.020

60. Ma L, Chou JW, Snipes JA, Bharadwaj MS, Craddock AL, Cheng D, Weckerle A, Petrovic S, Hicks PJ, Hemal AK, Hawkins GA, Miller LD, Molina AJ, Langefeld CD, Murea M, Parks JS, Freedman BI: APOL1 nyrerisikovarianter induserer mitokondriell dysfunksjon. J Am Soc Nephrol 28: 1093–1105, 2017 10.1681/ ASN.2016050567

61. O'Toole JF, Schilling W, Kunze D, Madhavan SM, Konieczkowski M, Gu Y, Luo L, Wu Z, Bruggeman LA, Sedor JR: ApoL1-overuttrykk driver variantuavhengig cytotoksisitet. J Am Soc Nephrol 29: 869–879, 2018 10.1681/ASN. 2016121322

62. Okamoto K, Rausch JW, Wakashin H, Fu Y, Chung JY, Dummer PD, Shin MK, Chandra P, Suzuki K, Shrivastav S, Rosenberg AZ, Hewitt SM, Ray PE, Noiri E, Le Grice SFJ, Hoek M , Han Z, Winkler CA, Kopp JB: APOL1-risikoallel-RNA bidrar til nyretoksisitet ved å aktivere proteinkinase R. Commun Biol 1: 188, 2018 10.1038/s42003-018-0188-2

63. Bogdanov M, Xie J, Heacock P, Dowhan W: Å snu eller ikke å snu: Lipid-proteinladningsinteraksjoner er en determinant for endelig membranproteintopologi. J Cell Biol 182: 925–935, 2008 10.1083/jcb.200803097

64. Lu Y, Turnbull IR, Bragin A, Carveth K, Verkman AS, Skach WR: Reorientation of aquaporin-1 topology during modning in the endoplasmic reticulum. Mol Biol Cell 11: 2973–2985, 2000 10.1091/mbc.11.9.2973

65. Hong W: SNARE og trafikk. Biochim Biophys Acta 1744: 120–144, 2005 10.1016/j.bbamcr.2005.03.014

66. Jahn R, Scheller RH: SNAREs – motorer for membranfusjon. Nat Rev Mol Cell Biol 7: 631–643, 2006 10.1038/nrm2002

67. Vanhollebeke B, Truc P, Poelvoorde P, Pays A, Joshi PP, Katti R, Jannin JG, Pays E: Human Trypanosoma evansi-infeksjon knyttet til mangel på apolipoprotein LI. N Engl J Med 355: 2752–2756, 2006 10.1056/NEJMoa063265

68. Johnstone DB, Shegokar V, Nihalani D, Rathore YS, Mallik L, Ashish, Zare V, Ikizler HO, Powar R, Holzman LB: APOL1 null-alleler fra en landsby i India korrelerer ikke med glomerulosklerose. PLoS One 7: e51546, 2012 10.1371/ journal.pone.0051546

69. Bruggeman LA, Wu Z, Luo L, Madhavan S, Drawz PE, Thomas DB, Barisoni L, O'Toole JF, Sedor JR: APOL1-G0 beskytter podocytter i en musemodell av HIV-assosiert nefropati. PLoS One 14: e0224408, 2019 10.1371/journal.pone.0224408

70. Datta S, Kataria R, Zhang JY, Moore S, Petitpas K, Mohamed A, Zahler N, Pollak MR, Olabisi OA: Nyresykdomsassosierte APOL1-varianter har en doseavhengig, dominerende toksisk gain-of-function. J Am Soc Nephrol 31: 2083–2096, 2020 10.1681/ ASN.2020010079

71. Lannon H, Shah SS, Dias L, Blackler D, Alper SL, Pollak MR, Friedman DJ: Apolipoprotein L1 (APOL1) risikovariant toksisitet avhenger av haplotypebakgrunnen. Kidney Int 96: 1303–1307, 2019 10.1016/j.kint.2019.07.010

Mottatt: 27. april 2020, Godtatt: 4. november 2020

Be om mer: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501