私たちの研究は、ロドプシンとその輸送を調節する遺伝子の変異が網膜疾患を引き起こす分子メカニズムの理解に焦点を当てています。 ロドプシンは、網膜桿体視細胞の光感知膜の主成分であり、光伝達カスケードを開始する光感知GPCRとして機能します。 ロドプシンはまた、光受容体の健康の中心的な調節因子であり、網膜色素変性症を引き起こす150を超えるさまざまな変異の影響を受けます。 ロドプシンのC末端に影響を与える変異は、重度の常染色体優性網膜色素変性症（ADRP）を引き起こします。 私たちの研究の過程で、ロドプシンのC末端VxPxモチーフを保存された繊毛ターゲティングシグナル（CTS）として定義しました。 ロドプシンの人身売買と網膜桿体光受容体膜の再生を調節するこの信号を認識する繊毛標的複合体の構成要素を特定しました。
桿体光受容体の最適な機能の基盤は、ロドプシンを含んだ感光性膜を、桿体外節（ROS）を形成する独自に修飾された一次繊毛に厳密に区画化することです。 桿体光受容体の恒常性は、光損傷したROS膜の継続的な補充と、桿体内部セグメント（RIS）と呼ばれる隣接する細胞体で起こる多様な細胞機能に関与するものから離れた光伝達に関与するROSタンパク質と脂質の効率的な隔離によって維持されます。または桿体シナプス終末で。 ゴルジおよび他の生合成オルガネラは、筋様領域（M）のRISに局在しています。 網膜桿体における極性膜輸送には、ゴルジから繊毛へのロドプシン輸送担体（RTC）の膨大な量の合成、選別、およびRISを介した輸送が含まれます。 RTCは、ミトコンドリアで満たされた楕円体領域（E）を横断し、繊毛の近くでRIS原形質膜と融合します。 次に、新しく合成された膜がROSに送られます（図1）。
RTCへの分類は、細胞内膜輸送および一次繊毛への膜送達の組織化において中心的な役割を果たすRabおよびArfファミリーの低分子量GTPアーゼによって調節されています。 繊毛の形成と維持に関与するタンパク質は、遺伝性網膜疾患遺伝子の約25％によってコードされており、変異は、繊毛病として総称される広範囲の遺伝性疾患において、網膜変性、嚢胞性腎臓、肥満、神経管欠損を引き起こします。
低分子量GTPaseArf4は、ロドプシンのC末端VxPx CTSを認識し、直接結合します。 Arfグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）GBF4によって光受容体ゴルジで活性化されたArf1は、Arf1でのGTP加水分解を仲介するArf GTPase活性化タンパク質（GAP）ASAP4を中心としたターゲティングネクサスの段階的アセンブリを開始します。 -FIP11-Rabin3デュアルエフェクター複合体。 この複合体は、R-SNARE VAMP8をRTCに直接リクルートして、同族の原形質膜SNAREシンタキシン11およびSNAP-8とのVAMP8ペアリングを介して、繊毛基部での融合を調節する、高度に保存されたRab7a-Rabin7-Rab3ターゲティングモジュールのアセンブリを制御します。 （図25）。
Rab11a-Rabin8-Rab8繊毛カスケードの核心にあるのは、TRAPPII輸送複合体やBBSomeなどの選択された繊毛タンパク質と相互作用する多機能足場タンパク質であるRab8 GEF Rabin8であり、感覚受容体の繊毛経路における中心的な役割を示唆しています。 その機能は、ヒト繊毛病レーバー先天性黒内障（LCA）に対応する犬の初期網膜変性（erd）遺伝子によってコードされるNDR2キナーゼ（STK38L）の変異の影響を受けます。 私たちの現在の研究は、トランスジェニックで発現したヒトGFP-Rabin8を示しています X.ラエビス ゴルジ体およびRTCで内因性Rabin8およびロドプシンと共局在し、遺伝性網膜変性疾患で破壊される可能性のある繊毛経路に沿った膜進行におけるRabin8の役割に関する将来の研究への道を開きます。
まとめると、我々の研究は、ROSへの膜標的化が繊毛標的化の保存された形態であることを明らかにした。 VxPxモチーフは、他の毛様体膜タンパク質に存在します。 保存されたArf4ベースのターゲティング複合体は、網膜変性や繊毛病を引き起こす変異に非常に敏感な低分子量GTPアーゼとそのレギュレーターの複雑な機能ネットワークを介して、感覚受容体を一次繊毛に向けます。
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