Forholdet mellem APOL1-struktur og funktion: kliniske implikationer

Abstrakt 

Almindelige varianter i APOL1-genet er forbundet med en øget risiko for ikke-diabetisk nyresygdom hos individer af afrikansk herkomst. Mekanismer, hvorved APOL1-varianter medierer nyresygdomspatogenese, er ikke godt forstået. Aminosyreændringer som følge af de nyresygdomsassocierede APOL1-varianter ændrer den tredimensionelle struktur og konformationelle dynamik af proteinets C-terminale a-spiralformede domæne, hvilket kan rationalisere de funktionelle konsekvenser. Forståelse af den tredimensionelle struktur af proteinet, med og uden risikovarianter, kan give indsigt i patogenesen af ​​nyresygdomme medieret af APOL1-varianter.

Introduktion

Populationsbaserede undersøgelser har etableret en stærk sammenhæng mellem to varianter i APOL1-genet med den overskydende risiko for ikke-diabetisk CKD hos individer af afrikansk herkomst (1-5). Den ene variant involverer substitution af to aminosyrer (S342G og I384M; benævnt G1), og den anden involverer deletion af to på hinanden følgende aminosyrer (N388 og Y389; benævnt G2) sammenlignet med den forfædres ikke-risiko-allel benævnt G0 . APOL1 G1- og G2-varianter er almindelige hos individer med afrikansk oprindelse, hvor mindst 50 procent af individerne bærer en kopi af risikoallelen og 15 procent med to kopier af risikoallelen (1,3). På trods af den stærke associering af APOL1-varianter med nyresygdom, forbliver de molekylære mekanismer, hvorved disse APOL1-varianter bidrager til CKD-patogenese og progression, uklare. I denne gennemgang diskuterer vi de undersøgelser, der karakteriserede de strukturelle egenskaber af APOL1 og effekten af ​​APOL1-G1 og -G2 varianter på strukturen.

Ifølge relevante undersøgelser,cistancheer en traditionel kinesisk urt, der har været brugt i århundreder til at behandle forskellige sygdomme. Det er videnskabeligt bevist at have anti-inflammatoriske, anti-aging og antioxidante egenskaber. Undersøgelser har vist, at cistanche er gavnligt for patienter, der lider afnyre sygdom. De aktive ingredienser i cistanche er kendt for at reducere inflammation,forbedre nyrefunktionenog genoprette svækkede nyreceller. Således integrerer cistanche inden for ennyre sygdombehandlingsplan kan give patienterne store fordele ved at håndtere deres tilstand.Cistanchehjælper med at reducere proteinuri, sænker BUN- og kreatininniveauer og mindsker risikoen for yderligere nyreskade. Ud over,cistanchehjælper også med at reducere kolesterol- og triglyceridniveauer, som kan være farlige for patienter, der lider afnyre sygdom.Cistanches antioxidant og anti-aging egenskaber hjælper tilbeskytte nyrernefra oxidation og skader forårsaget af frie radikaler. Dette forbedrer nyrernes sundhed og reducerer risikoen for at udvikle komplikationer. Cistanche hjælper også med at booste immunsystemet, hvilket er afgørende for at bekæmpe nyreinfektioner og fremme nyresundheden. Ved at kombinere traditionel kinesisk urtemedicin og moderne vestlig medicin, kan de, der lider af nyresygdom, have en mere omfattende tilgang til at behandle tilstanden og forbedre deres livskvalitet. Cistanche bør bruges som en del af en behandlingsplan, men må ikke bruges som et alternativ til konventionelle medicinske behandlinger.

Klik på Cistanche Deserticola Supplement

Spørg for mere:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Biologi af APOL1

APOL1 er medlem af APOL-genklyngen med seks medlemmer, der er placeret i humant kromosom 22 (6-8). APOL1 har unikke egenskaber sammenlignet med andre APOL-familieproteiner. APOL1 blev oprindeligt identificeret i den menneskelige bugspytkirtel, men er bredt udtrykt, med det mest udbredte udtryk i placenta, lunger, prostata og milt (9). I modsætning til de andre medlemmer af APOL-familien er APOL1-genet begrænset til mennesker og nogle få ikke-menneskelige primater (7,8). Selvom APOL1 overvejende syntetiseres i leveren, udskilles det og cirkulerer i blodet i kompleks med HDL-partikler (9,10). Den cirkulerende APOL1-G0 er kendt for at fungere som en medfødt immunfaktor ved at give beskyttelse mod Trypanosoma brucei brucei, en parasit, der forårsager endemisk afrikansk sovesyge (11,12). Yderligere arter af trypanosomer udviklede sig dog med et afkortet variant af overfladeglykoprotein kaldet det serumresistensassocierede (SRA) protein, som neutraliserer den trypanolytiske effekt af APOL1-G0 (12,13). I den sunde menneskelige nyre syntetiseres APOL1 og udtrykkes i podocytter og glomerulære og ekstraglomerulære vaskulære endotelceller (14-17). APOL1-ekspression i dyrkede humane podocyt- og endotelcellelinjer er lav, men ekspressionen opreguleres af immunstimuli, såsom cytokiner (15,18). Den intracellulære funktion af APOL1 mangler at blive fuldt ud forstået, men flere funktioner - herunder en rolle i reguleringen af ​​autofagi, intracellulær vesikelhandel, ionkanalaktivitet og tilvejebringelse af en beskyttende effekt mod HIV-infektion - er blevet foreslået (14,19- 23).

APOL1-varianter og risiko for nyresygdom

Risikoen for nyresygdom forbundet med APOL1-varianter varierer baseret på CKD-fænotypen og passer bedst til en recessiv model (1-3). En enkelt allel af APOL1 G1 eller G2 udviser trypanolytisk aktivitet mod yderligere underarter af trypanosomer, såsom T. brucei rhodesiense, hvilket giver en overlevelsesfordel (1). På proteinniveau formåede APOL1-G1- og -G2-varianter ikke at binde det trypanosomale SRA-protein, hvilket delvist forklarer den udvidede trypanolytiske aktivitet, og hvorfor varianterne er positivt udvalgt i områder, hvor trypanosomiasis er endemisk (1,24). Men når to kopier af disse varianter er til stede (homozygote alleler), er der en større disposition for nyresygdomsrisiko ud over den udvidede trypanolytiske aktivitet. Dette scenarie minder om hæmoglobin S (HbS) og seglcellesygdom, hvor en enkelt allel af HbS resulterer i en seglcelleegenskab, der er delvist beskyttende mod malaria, hvorimod to alleler af HbS resulterer i klinisk tydelig seglcellesygdom (25,26 ). Cirkulerende niveauer af APOL1 var ikke forbundet med CKD-risiko (27,28). Derfor antages det, at den dysregulerede cellulære homeostase er forårsaget af variant APOL1, som syntetiseres og udtrykkes i selve podocytten. Risikoeffekten afhænger af den nyresygdomsfænotype med den højeste risiko for at udvikle HIV-associeret nefropati (odds ratio: 29, 95 procent CI: 13 til 68), efterfulgt af FSGS (odds ratio: 17, 95 procent CI: 11 til 26 ), og hypertension-associeret nyresygdom (oddsforhold: 7, 95 procent CI: 5,6 til 9,5) (1-3). Andre CKD-fænotyper, herunder SLE-relateret kollapsende glomerulopati og seglcellesygdom-relateret nefropati, er også blevet forbundet med tilstedeværelsen af ​​højrisiko APOL1-genotyper (29,30). Med omkring 15 procent af amerikanere af afrikansk afstamning, der bærer to kopier af højrisiko APOL1-varianter, er omkring 5 millioner individer i risiko for at udvikle CKD. Imidlertid udvikler klinisk tydelig CKD sig i en lavere andel, hvilket tyder på, at - ud over baggrunden for homozygote APOL1-højrisikovarianter - kræves et "andet hit" for at manifestere CKD.

Mekanismer for APOL1-medieret nyresygdom

I løbet af det sidste årti har flere undersøgelser fremmet vores forståelse af APOL1-variantmedieret nyresygdom. Disse undersøgelser har etableret en variabel subcellulær lokalisering af APOL1-proteiner og demonstreret aktivering af rumligt forskellige cellesignaleringskaskader, der forstyrrer cellulær homeostase. Cytotoksicitet – som er et resultat af en øget kationkanalaktivitet, nedsat intracellulær vesikulær trafficking, induktion af stressaktiverede proteinkinase-veje, endoplasmatisk retikulumstress og reducerede mitokondrielle respirationshastigheder – er blevet foreslået som en mekanisme for APOL1-G1– og -G2-induceret CKD-patogenese (14,20,21,31-36). En samlet mekanisme, der forklarer den dysregulerede effekt af APOL1-G1 og -G2, som fører til CKD-patogenese og progression, mangler stadig.

Struktur-funktionskorrelation af APOL1-varianter: Hvorfor er det vigtigt?

Forståelse af den tredimensionelle struktur af proteiner og virkningerne af genetiske variationer på deres struktur kan give værdifulde spor til at optrevle sygdomspatogenesen og identificere potentielle terapeutiske strategier. Selv en enkelt aminosyreændring forårsaget af genvariationer kan ændre strukturen af ​​et protein, hvilket resulterer i ødelæggende funktionelle konsekvenser. Dette er godt illustreret i de strukturelle undersøgelser, der har til formål at forstå hæmoglobinets biologi og den funktionelle effekt af HbS-variationen på hæmoglobins struktur. Strukturen af ​​hæmoglobin afslørede proteinets allosteriske egenskaber vedrørende iltbinding, hvilket resulterede i dannelsen af ​​oxyhæmoglobin (37,38). Strukturelle undersøgelser af HbS afslørede, at en enkelt aminosyrevariation fra glutamat til valin i b-kæden af ​​hæmoglobin resulterer i polymerisering af deoxyHbS, som igen er årsagen til segldannelse af røde blodlegemer (39). Disse strukturbaserede undersøgelser har med succes guidet udviklingen af ​​terapeutiske strategier, der sigter mod at vende unormal hæmoglobinpolymerisering til behandling af seglcellesygdom (40-42). Som et andet eksempel fremmede en omfattende karakterisering af strukturen af ​​aquaporin forståelsen af ​​funktionen og udviklingen af ​​molekyler, der kan modulere dets funktion i nyretubuli (43).

Strukturen af ​​APOL1 er ikke blevet eksperimentelt løst indtil videre. Nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi, røntgenkrystallografi og kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM) er de vigtigste etablerede metoder til eksperimentelt at bestemme den tredimensionelle struktur af proteiner. Fordelene ved hver af disse metoder varierer med de iboende egenskaber af det protein, der undersøges. For eksempel, selvom strukturen og dynamikken af ​​proteiner kan studeres i opløsning ved hjælp af NMR-spektroskopi, er det ikke en metode, der er egnet til at studere store proteinstrukturer. Røntgenkrystallografi og kryo-EM er på den anden side velegnede til at studere store biomolekylære komplekser, men giver ingen information om svagere bindingsinteraktioner eller proteindynamik. Vores nuværende forståelse af strukturen af ​​APOL1-G0 og effekten af ​​G1- og G2-varianter på proteinstrukturen og dynamikken er opnået fra beregningsmodellering, molekylær-dynamik (MD)-simuleringer og biofysiske undersøgelser af rekombinant APOL1. Beregningsmodellering bruger tre hovedmetoder til at forudsige et proteins struktur. Den første og mest effektive er komparativ eller homologimodellering, hvor den tredimensionelle struktur af et evolutionært beslægtet protein bruges som skabelon til at generere en strukturel model for proteinet af interesse (44,45). Den anden modelleringsmetode bygger på den observation, at proteiner fra forskellige evolutionære baggrunde kan have lignende strukturer. I mangel af et nært beslægtet skabelonprotein kan strukturforudsigelse derfor opnås ved at modellere ("tråde") målproteinsekvensen ind i mange mulige kendte proteinstrukturer - de strukturer, der er mest kompatible med de trådede proteinsekvenser, overvejes yderligere ( 46). Den tredje og mindst præcise metode er ab initio-modellering, hvor proteinstrukturen forudsiges baseret på fysiske egenskaber (energiestimater afledt af proteinsekvens, der bruges til at forudsige sekundære strukturer, vendinger osv.) uden brug af en skabelon og dermed denne sidstnævnte metode er beregningsmæssigt udtømmende (47,48). Den strukturelle model, der forudsiges ud fra disse metoder, afspejler muligvis ikke nøjagtigt den fysiologiske konformation af proteinet, som kan variere baseret på specifik cellulær placering og funktion. For at fremme forståelsen af ​​en proteinstruktur kan MD-simuleringer anvendes til yderligere at forfine proteinstrukturmodellerne opnået fra disse metoder. MD-simulering er en beregningsmetode til at studere den tidsafhængige konformationelle adfærd af biomolekyler ved hjælp af fysikken i atombevægelser ved en bestemt temperatur (14,49-51). APOL1-protein er opdelt i fire domæner, og nomenklaturen blev etableret i sammenhæng med dets kendte funktion som trypanosomal drabsfaktor (11-13,52,53). Domænerne inkluderer en signalpeptidregion (M1-R26), et poredannende domæne (M60-W235), et membranadresseringsdomæne (A238-P304) og en C-terminal trypanosomalt SRA-protein-interagerende domæne (A339-L398). APOL1 G1- og G2-varianter er placeret i det C-terminale SRA-interagerende domæne, og de fleste undersøgelser har fokuseret på at etablere strukturen af ​​denne region (figur 1). Fordi strukturen af ​​proteiner, der ligner APOL1, ikke er blevet eksperimentelt løst indtil videre, har de foreslåede strukturelle modeller brugt gevind- og ab initio-modelleringsmetoder i forbindelse med MD-simuleringer (12,14,54).

En indledende model af APOL1 C-terminalen blev offentliggjort længe før dens forbindelse med nyresygdom blev opdaget. Det C-terminale SRA-interagerende domæne af APOL1-G0 (P340-L398) blev vist at danne en amfipatisk a-helix, der interagerede med SRA-proteinet i det endosomale rum i trypanosomer (12). Den strukturelle model for denne interaktion gav indsigt i neutraliseringen af ​​APOL1-aktivitet af underarter af Trypanosoma, der forårsager menneskelig sygdom. Den strukturelle model foreslog mutationer, der derefter blev konstrueret til at validere den formodede bindingsgrænseflade i SRA-proteinet. Tilsvarende resulterer naturligt forekommende nyresygdomsassocieret APOL1-G1- og -G2-varianter i en ustabil kompleksdannelse og dermed den udvidede trypanolytiske aktivitet af variant APOL1 (1,12,24). Sharma et al. (54) avancerede de strukturelle undersøgelser til en udvidet del (P{{20}}L398) af C-terminalen af ​​APOL1-G0, -G1 og -G2 ved hjælp af beregningsmodellering. Deres undersøgelser viste, at APOL1 C-terminalen dannede en a-spiralformet hårnålestruktur. I denne model resulterede aminosyresubstitutionen og deletionen, svarende til G1- og G2-varianterne, i tab af interheliske hydrogenbindinger, som derefter manifesterede sig som højere konformationel mobilitet af den a-spiralformede hårnål (figur 2). I overensstemmelse med disse observationer varierede de todimensionelle NMR-spektre af G1 betydeligt fra dem for G0. Vores undersøgelser modellerede et større fragment af APOL1 C-terminalen (R305-L398) ved hjælp af threading-algoritmer efterfulgt af all-atom MD-simuleringer (14). I lighed med de andre modeller dannede C-terminalen af ​​APOL1 et a-spiralformet bundt med aminosyreændringer induceret af G1- og G2-varianter, hvilket resulterede i en reduceret konformationel fleksibilitet af variantproteinet. Selvom den oprindelige model for reference og variant APOL1 C-termini foreslået af de to sidstnævnte undersøgelser er ens, viste MD-simuleringer en anden tidsafhængig konformationel adfærd. Der er flere forklaringer på disse tilsyneladende forskelle, herunder det længere proteinfragment (rester 305-398) - som tilføjede a-helix - og en mere aktuel kraft Fifield (beregningsmetode til at estimere energi mellem atomer) brugt i vores undersøgelser (14). For nylig har Jha et al. (55) modellerede fuldlængdestrukturen af ​​APOL1-proteiner ved hjælp af ab initio-metoder efterfulgt af MD-simuleringer. Ud over at bekræfte den C-terminale spiralformede konformation, der blev vedtaget af APOL1s, viste modellen rollen af ​​variantrester (S342 og I384 i G1 og Y389 i G2) i etableringen af ​​kanalfunktionen af ​​APOL1. Samlet set kunne de proteinkonformationelle ændringer induceret af G1- og G2-varianterne forstyrre protein-protein-interaktionen, der er nødvendig for den cellulære homøostatiske funktion af APOL1, der disponerer for CKD-patogenese.

APOL1 er et membranassocieret protein med flere formodede transmembrandomæner (21,56-58), der lokaliserer sig til flere cellulære membranmiljøer, herunder endolysosomer, Golgi-endoplasmatisk reticulum, mitokondrier og plasmamembraner (14,20, 23,31,32,34-36,55,58-61). I dette membranmiljø dannede fuldlængde APOL1-proteiner, især G1- og G2-varianterne, store molvægt-oligomerer, som bestemt ved naturlig, ikke-reducerende PAGE. Sådanne oligomerer kan mediere de cellulære kaskader, hvilket fører til cytotoksicitet (36). Nylige undersøgelser, der karakteriserer kanalfunktionen af ​​APOL1 har antydet, at den C-terminale a-helix af APOL1 (D337- E355) medierer pH-gating og membranindsættelse (57,58). Denne gruppe har foreslået en model, hvor membranindsættelse af APOL1 eksponerer proteinets C-terminale ende for organellumen, når APOL1 er lokaliseret til endo-/lysosomer (i den sekretoriske vej), og til den ekstracellulære side, når proteinet er lokaliseret til plasmamembranen. Selvom det er plausibelt, vil en sådan membrantopologi ikke muliggøre protein-protein-interaktioner af APOL1 C-terminalen med effektorproteiner og proteindomæner, der er lokaliseret til cytoplasmaet (14). Aktuelt bevis tyder på, at nyreudtrykt APOL1-G1 og -G2 er de vigtigste mediatorer af nyresygdomspatogenese (27,28). Derudover lokaliseres APOL1 til andre subcellulære rum end endolysosomer og plasmamembranen (34,36,6{{90}},62). Orienteringen af ​​proteiner på membraner er dynamisk og kan variere i forskellige organeller på grund af ændringer i lipidsammensætningen af ​​organelmembraner (63,64). Derfor er det fristende at antage, at APOL1 indsætter i membraner, og APOL1 C-terminalen udsættes for cytoplasmaet, hvor den kan deltage i spiral-spiral-interaktioner med facilitatorproteiner. Yderligere undersøgelser fokuseret på karakterisering af APOL1-struktur vil være afgørende for at forstå topologien af ​​APOL1-domæner efter membranindsættelse. For at opdage de interagerende proteinpartnere af APOL1 søgte vi efter proteiner med strukturel lighed med trypanosomal SRA-protein, som er den kendte proteininteraktor af APOL1 C-terminalen. Dette førte til identifikation af SNARE-familien af ​​proteiner som potentielle interaktionspartnere for APOL1. SNARE-familieproteiner er integrerede membranproteiner, der udgør det molekylære maskineri, der medierer membranfusion mellem cellulære rum og overvejende lokaliseres til det endolysosomale rum. SNARE-medieret membranfusion og intracellulær trafficking bidrager til biologiske funktioner, såsom autofagi, neurotransmitterfrigivelse og viral endocytose (65,66). Vores og andre undersøgelser viste, at APOL1-G0 interagerede med SNARE-proteinet, vesikelassocieret membranprotein 8 (VAMP8), hvorimod tilstedeværelsen af ​​G1- og G2-varianter svækkede denne interaktion (14,2{ {110}}). VAMP8 er kendt for at være et overvejende endosom-lysosom-lokaliseret SNARE-protein, der er involveret i cellulære funktioner, herunder regulering af vesikelhandel ved at mediere modningen af ​​endosomer og autofagosomer. Membranfusionsbegivenhederne for VAMP8 og andre SNARE-proteiner medieres gennem coiled-coil-interaktionen med beslægtede proteinpartnere via SNARE-domænet. Dette domæne har en a-spiralformet struktur, meget ligesom domænet ved C-terminalen af ​​APOL1. Tilsammen tyder disse undersøgelser på, at nyresygdomsassocierede, variantmedierede proteinkonformationelle ændringer kan hæmme variant APOL1's evne til at aktivere podocyt-stress-responsproteinnetværk, hvilket fører til CKD-udvikling og progression. Hvorvidt nyresygdomspatogenese forårsaget af APOL1-G1 og -G2 er sekundært til funktionstab i nærværelse af et andet hit, stress til podocytter eller en funktionsforøgelse, diskuteres stadig. APOL1-G0 ser ud til at være uundværlig for nyreudvikling og homeostase, og en fysiologisk funktion – bortset fra dets trypanolytiske aktivitet – har ikke været tydelig (67,68). APOL1-G0 i cellekulturmodeller har vist sig at give medfødt immunitet mod virusinfektioner som HIV (22), en funktion der går tabt af de nyresygdomsassocierede varianter i en murin model af HIV-associeret nefropati (69 ). Derfor er det muligt, at de APOL1-G0-relaterede, beskyttende cellulære processer "aktiveres" som reaktion på en ekstern anden stress, hvilket forklarer, hvorfor ikke alle personer med to kopier af APOL1-G1 og /eller -G2-varianter udvikler nyresygdom. Imidlertid ser APOL1-G1 og -G2 ud til at ændre det cellulære lokaliserings- og oligomeriseringsmønster (36) med tilhørende cytotoksicitet, som ikke blev reddet af APOL1-G0 (70) i ​​in vitro-undersøgelser, hvilket tyder på en dominerende funktionsforøgelse kunne også mediereCKDpatogenese.

Nylige beviser viste den kritiske betydning af den naturligt forekommende haplotypebaggrund for alle APOL1-genotyper, når de udfører disse undersøgelser, og foreslog også, at genetiske polymorfier lokaliseret langt fra G1- og G2-stederne påvirker proteinets funktion (71). Hver af disse kan påvirke mekanismen for APOL1-foldning, hvis ikke selve foldningen. Dette understreger vigtigheden af ​​at forstå strukturen i fuld længde af APOL1 ud over den individuelle domænestruktur.

Fremtidige retninger

Yderligere undersøgelser vil være nødvendige for at karakterisere den cellulære funktion af APOL{{0}}}G0 og de forstyrrede homøostatiske veje udløst af G1- og G2-varianterne, hvilket resulterer i nyresygdom. Et af hovedmålene vil være at omsætte denne information til udvikling af terapeutiske strategier, der vil ændre forløbet af APOL1-associeret CKD. Forståelse af den tredimensionelle proteinstruktur af APOL1 vil give nøgleindsigt, der vil hjælpe os med at løse dette puslespil. Imidlertid udgør de cellulære egenskaber af APOL1 flere udfordringer ved at udføre disse strukturelle undersøgelser. Oligomeriseringen af ​​APOL1 til former med høj molekylvægt er en stor hindring for at bruge NMR-baserede strukturelle undersøgelser til at løse proteinstrukturen i fuld længde, fordi dens store størrelse øger spektral overlapning og målinger af linjebredde som følge af et stort antal signaler og langsomme tumling af protein hhv. Imidlertid forbliver NMR-spektroskopi et værdifuldt værktøj til at studere de strukturelle egenskaber af individuelle proteindomæner og undersøge den tidsafhængige adfærd (intern proteindynamikadfærd) af referencen og varianten APOL1s. De membran-interagerende egenskaber, post-translationelle modifikationer og cytotoksicitet udgør begrænsninger for ekspressionen og oprensningen af ​​det naturligt foldede APOL1-protein, som er nødvendigt for strukturelle undersøgelser, herunder røntgenkrystallografi og kryo-EM. Selvom disse udfordringer eksisterer, vil bestræbelser på at definere strukturen af ​​APOL1-proteiner ved hjælp af flere metoder fremme vores forståelse af APOL1-variantmedieret nyresygdom og hjælpe med udviklingen af ​​lægelige mål.

Oplysninger

Alle forfattere har intet at oplyse.

Finansiering

Ingen.

Forfatterbidrag

M. Buck sørgede for supervision; M. Buck og SM Madhavan gennemgik og redigerede manuskriptet; og SM Madhavan konceptualiserede undersøgelsen og skrev det originale udkast.

Referencer

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 af trypanolytiske ApoL1-varianter med nyresygdom 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-mutationer i APOL1-genet er stærkt forbundet med nyresygdom i slutstadiet risiko tidligere 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 segmentel glomerulosklerose og HIV-associeret 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, race og progression af kronisk nyresygdom. 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 segmentel glomerulosklerose hos afroamerikanere er placeret i en region, der indeholder 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-genklynge: Identifikation, klassificering og distributionssteder. Genomics 74: 71-78, 2001 10.1006/ geno.2001.6534

7. Smith EE, Malik HS: Apolipoprotein L-familien af ​​programmerede celledøds- og immunitetsgener udviklede sig hurtigt i primater på diskrete steder for vært-patogen-interaktioner. Genome Res 19: 850-858, 2009 10.1101/gr.085647.108

8. Monajemi H, Fontijn RD, Pannekoek H, Horrevoets AJ: Apolipoprotein L-genklyngen er opstået for nylig i evolution og udtrykkes i humant vaskulært væv. 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 nyt humant high-density lipoprotein apolipoprotein udtrykt af bugspytkirtlen. Identifikation, kloning, karakterisering og plasmafordeling af 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: Det meste af ApoL1 udskilles af 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 at 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 den trypanosomlytiske 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 af apolipoprotein LI dræber 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 ændrer C-terminal konformationel dynamik 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 i normal nyre- og ikke-diabetisk nyresygdom. 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 af APOL1-protein og mRNA i den menneskelige nyre: Ikke-syge væv, 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 af ApoL1 i zebrafisklarver påvirker den glomerulære filtrationsbarriere og ekspressionen af ​​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 immunitetsveje regulerer nefropatigenet Apolipo-protein L1. Kidney 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 nyt Bcl-2 homologidomæne 3-kun lipidbindende protein, inducerer 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: Transgen ekspression af humane APOL1-risikovarianter i podocytter inducerer nyresygdom hos mus. Nat Med 23: 429-438, 2017 10.1038/nm.4287

21. Bruno J, Pozzi N, Oliva J, Edwards JC: Apolipoprotein L1 giver pH-omskiftelig ionpermeabilitet til phospholipidvesikler. J Biol Chem 292: 18344-18353, 2017 10.1074/jbc.M117.813444

22. Taylor HE, Khatua AK, Popik W: Den medfødte immunfaktor apolipoprotein L1 begrænser HIV-1-infektion. 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 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: Udvikling af den primat trypanolytiske 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 : Hæmoglobin C beskytter mod 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 mellem de malariabeskyttende virkninger af alfa 1-thalassæmi og seglcelletræk. 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-niveauer 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: Plasmaniveauer af risikovarianter APOL1 associerer ikke med nyresygdom i en populationsbaseret kohorte. J Am Soc Nephrol 27: 3204–3219, 2016 10.1681/ASN.2015101121

29. Larsen CP, Beggs ML, Saeed M, Walker PD: Apolipoprotein L1 risikovarianter forbundet med systemisk lupus erythematosus associeret 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 forbundet med seglcellesygdom 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-medieret celleskade involverer afbrydelse af bevarede menneskehandelsprocesser. 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 podocytnekrose ved at 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: APOL1 nyresygdomsrisikovarianter forårsager cytotoksicitet ved at udtømme cellulært kalium og inducering af stressaktiverede 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 forårsager podocytskader ved at øge 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 forårsager cytotoksicitet ledsaget af energiudtømning. 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 inducerer celledød via mitokondriel translokation og åbning af mitokondriel permeabilitetsovergangspore. J Am Soc Nephrol 30: 2355–2368, 2019 10.1681/ASN.2019020114

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

38. Fermi G, Perutz MF, Shaanan B, Fourme R: Krystalstrukturen af ​​humant deoxyhæmoglobin ved 1,74 A opløsning. J Mol Biol 175: 159-174, 1984 10.1016/0022-2836(84)90472-8

39. Harrington DJ, Adachi K, Royer WE Jr: Den højopløselige krystalstruktur af deoxyhæmoglobin 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: Identifikation af et lille molekyle, der øger hæmoglobin ilt affinitet og reducerer SS erytrocyt segl. 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 stiger

hæmoglobin iltaffinitet, reducerer segldannelse og forlænger RBC-halveringstiden i en murin model af seglcellesygdom. 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: Et fase 3 randomiseret forsøg med voxelotor i seglcellesygdom. 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 vandgennemtrængning gennem aquaporin-1. Nature 407: 599-605, 2000 10.1038/ 35036519

44. Sanchez R, Sali A: Fremskridt 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 af gener og genomer. Annu Rev Biophys Biomol Struct 29: 291-325, 2000 10.1146/årligt. Biofys.29.1.291

46. ​​Bowie JU, Luthy R, Eisenberg D: En metode til at identificere proteinsekvenser, der foldes til en kendt tredimensionel struktur. Science 253: 164-170, 1991 10.1126/science.1853201

47. Wu S, Skolnick J, Zhang Y: Ab initio-modellering af 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: Proteinstruktur forudsigelse ved global optimering af en potentiel energifunktion. Proc Natl Acad Sci USA 96: 5482–5485, 1999 10.1073/pnas.96.10.5482

49. Karplus M, McCammon JA: Molekylær dynamik simuleringer af 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: Molekylær simulering af et dynamisk proteinkompleks: Rolle af saltbroer og polære interaktioner i konfigurationsovergange. 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 våbenkapløb mellem 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, Perez-Morga D: Den trypanolytiske faktor af humant serum. Nat Rev Microbiol 4: 477–486, 2006 10.1038/ nrmicro1428

54. Sharma AK, Friedman DJ, Pollak MR, Alper SL: Strukturel karakterisering af de C-terminale coiled-coil-domæner af vildtype- og nyresygdomsassocierede mutanter af 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: Ændringer i plasmamembran-ionkanalstrukturer stimulerer NLRP3-inflammasomaktivering i APOL1-risikomiljø. FEBS J 287: 2000-2022, 2020 10.1111/feb.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 af lysosomal og mitokondriel membranpermeabilisering i trypanolyse af 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-gating af den medfødte immunitetsfaktor APOL1 er styret af pore-foring-rester inden for det C-terminale domæne. 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, der driver cytotoksicitet. 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 inducerer mitokondriel fission. 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 inducerer mitokondriel dysfunktion. 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-overekspression driver variant-uafhængig cytotoksicitet. 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 bidrager til nyretoksicitet ved at aktivere proteinkinase R. Commun Biol 1: 188, 2018 10.1038/s42003-018-0188-2

63. Bogdanov M, Xie J, Heacock P, Dowhan W: At vende eller ikke vende: Lipid-protein ladningsinteraktioner er en determinant for den endelige 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 under modning in the endoplasmic reticulum. Mol Biol Cell 11: 2973-2985, 2000 10.1091/mbc.11.9.2973

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

66. Jahn R, Scheller RH: SNAREs – motorer til membranfusion. 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-infektion forbundet med 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-nul-alleler fra en landsby i Indien 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 musemodel af HIV-associeret 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: Nyresygdomsassocierede APOL1-varianter har en dosisafhængig, 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) risikovarianttoksicitet afhænger af haplotypebaggrunden. Kidney Int 96: 1303-1307, 2019 10.1016/j.kint.2019.07.010

Modtaget: 27. april 2020, Accepteret: 4. november 2020

Spørg om mere: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501