613MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

DYSTROFIE MIÊ�NIOWE SPOWODOWANEUSZKODZENIAMI BIA£EK SARKOLEMMY

I B£ONY PODSTAWNEJ

MUSCULAR DYSTROPHIES DUE TO DISORDERSIN SARCOLEMMAL AND BASAL LAMINA PROTEINS

Miros³awa FERENS-SIECZKOWSKA

Katedra Chemii i Immunochemii Akademii Medycznej im. Piastów �l¹skichwe Wroc³awiu

Streszczenie: Dla integralno�ci komórki miê�nia niezbêdna jest znaczna liczba bia³ek, a genetycznieuwarunkowane zaburzenia ich syntezy prowadz¹ do dystrofii miê�niowych, chorób zwi¹zanych zpostêpuj¹cym zwyrodnieniem miê�ni szkieletowych, prowadz¹cym do niepe³nosprawno�ci. Niekiedydochodzi tak¿e do uszkodzenia miê�ni oddechowych, co mo¿e byæ przyczyn¹ przedwczesnej �mierci.Wspó³dzia³anie bia³ek umiejscowionych wewn¹trz komórki z rezyduj¹cymi w sarkolemmie i b³oniepodstawnej zapewnia prawid³owe po³¹czenie i komunikacjê komórki miê�niowej z jej zewnêtrznym�rodowiskiem. Dobrze poznanym mechanizmem dystrofii typu Duchenne'a i Beckera jest niedobórdystrofiny, peryferyjnego bia³ka wewnêtrznej strony sarkolemmy. Równie istotne znaczenie maj¹ bia³kaintegralne sarkolemmy oraz zewn¹trzkomórkowe, których zadaniem jest zakotwiczenie komórek wmacierzy. Deficyt bia³ek b³ony podstawnej, kolagenu i lamininy, skutkuje dystrofi¹ miê�niow¹ Ullricha,miopati¹ Bethlem i merozynozale¿n¹ wrodzon¹ dystrofi¹ miê�niow¹ MDC1A. W�ród bia³ek sarkolem-my dystrofie miê�niowe powoduj¹ uszkodzenia sarkoglikanów, kompleksu czterech bia³ek stabilizuj¹-cych strukturê kompleksu glikoprotein zwi¹zanych z dystrofin¹, a tak¿e integryn. Odrêbn¹ grupê scho-rzeñ stanowi¹ dystroglikanopatie, wywo³ane zmienion¹ glikozylacj¹ dystroglikanu. Poznanie mechani-zmów le¿¹cych u podstaw tej zró¿nicowanej grupy chorób pozwala mieæ nadziejê na opracowanie terapiiumo¿liwiaj¹cych tworzenie metabolicznych pomostów omijaj¹cych wadliwe bia³ka, ograniczaj¹cychpostêpy choroby i niepe³nosprawno�æ pacjentów.

S³owa kluczowe: dystrofia miê�niowa, b³ona podstawna, sarkoglikan, dystroglikan, integryny, laminina,kolagen, kompleks glikoprotein zwi¹zanych z dystrofin¹.

Summary: Muscular cell integrity is assured by a number of proteins of different structure, function andlocalization. Their defective synthesis of genetic background results in muscular dystrophies. In thesediseases progressive damage of skeletal muscle leads to disability, and in some cases affection of respira-tory muscles may be a cause of early death. There is no doubt now that proper muscle function demandsundisturbed collaboration of a great number of proteins, located inside the cell as well as in sarcolemma andextracellular matrix. This collaboration ensures appropriate indispensable communication of the muscle

POSTÊPY BIOLOGII KOMÓRKI TOM 38 2011 NR 4 (613�628)

614 M. FERENS-SIECZKOWSKA

cells with their external environment. Molecular background is well known for the most common Duchen-ne muscular dystrophy and Bethlem myopathy, both resulting from a damage of dystrophin. Less isknown about sarcolemmal and extracellular matrix proteins. Defects in collagen VI and laminin, proteinsresponsible for a proper anchoring of the cell in extracellular matrix, result in Ullrich muscular dystrophy,Bethlem myopathy and merosin-dependent muscular dystrophy MDC1A. Among proteins localized insarcolemma, defects resulting in muscular dystrophies were found in integrins and a complex of sarcogly-cans, four proteins responsible for stabilization of dystrophin-glycoprotein complex in the cell membra-ne. A special group of muscular dystrophies called dystroglycanopathies is a result of defective glycosy-lation of a-dystroglycan. Uncovering the molecular background of muscular dystrophies brings a hopefor novel therapies, creating molecular by-passes omitting defective proteins and limiting disease progressand patients disability.

Key words: muscular dystrophy, basal lamina, dystroglycan, sarcoglycan, integrin, laminin, collagen,dystrophin glycoprotein complex.

Wykaz skrótów: BM � miopatia Bethlem; CMD � wrodzona dystrofia miê�nio-wa; CNX � kalneksyna;CRT � kalretikulina; DG � dystroglikan; DGC � kompleks glikoprotein zwi¹zanych z dystrofin¹; ECM� macierz zewn¹trzkomórkowa; ER � siateczka �ródplazmatyczna; ERAD � system degradacji bia³ekzwi¹zany z siateczk¹ �ródplazmatyczn¹; FCMD � twarzowo-szczêkowa dystrofia miê�niowa; LGMD� koñczynowo-obrêczowa dystrofia miê�niowa; LM � laminina, MDC1A � merozyno-zale¿na dystrofiamiê�niowa; MEB � dystrofia miê�niowo-oczno-mózgowa; MMP � metaloproteinaza macierzy zewn¹-trzkomórkowej; NOS � syntaza tlenku azotu; SG � sarkoglikan; UCMD � dystrofia miê�niowa Ullricha.

WSTÊP

Mianem dystrofii miê�niowych okre�la siê wrodzone schorzenia, zwi¹zane zpostêpuj¹cym os³abieniem i zwyrodnieniem miê�ni poprzecznie pr¹¿kowanych. Dogrupy tej zalicza siê obecnie oko³o 30 jednostek chorobowych o ró¿nym przebiegu[18, 26, 30, 31, 33]. Dla klinicystów u¿yteczne kryteria diagnostyczne dotycz¹ wie-ku, w którym pojawiaj¹ siê pierwsze objawy, stopnia zajêcia okre�lonych grup miê-�ni, a tak¿e tempa progresji choroby. Takie te¿ kryteria obowi¹zuj¹ w klasyfikacjidystrofii miê�niowych, zatwierdzonej przez �wiatow¹ Organizacjê Zdrowia [26, 33].W zale¿no�ci od konkretnej jednostki chorobowej objawy mog¹ pojawiaæ siê wniemowlêctwie b¹d� te¿ w pó�niejszym okresie ¿ycia. Do najwcze�niejszych obja-wów zalicza siê uogólnion¹ wiotko�æ dziecka, której czêsto towarzysz¹ przykurczepewnych stawów i równocze�nie nadmierna ruchomo�æ innych. W innych przypad-kach (dystrofia miê�niowa Duchenne'a) pierwszym niepokoj¹cym objawem mo¿ebyæ opó�nienie dziecka w stosunku do rówie�ników w opanowaniu kolejnych umie-jêtno�ci motorycznych: siedzenia bez podparcia, raczkowania, chodzenia, biegania.Z czasem postêpuj¹ce zwyrodnienie miê�ni uniemo¿liwia samodzielne chodzenie iprzykuwa pacjenta do wózka inwalidzkiego. Ostry przebieg choroby mo¿e obejmo-waæ tak¿e os³abienie miê�ni oddechowych. W tym przypadku powik³ania prowadz¹zazwyczaj do przedwczesnego zgonu [11]. Niektóre dystrofie miê�niowe maj¹ prze-bieg zdecydowanie ³agodniejszy (dystrofia miê�niowa Beckera): pacjenci, choæ niew pe³ni sprawni ruchowo, pozostaj¹ wzglêdnie samodzielni i osi¹gaj¹ blisk¹ prze-ciêtnej d³ugo�æ ¿ycia [30].

615MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

Najczêstsza postaæ choroby, dystrofia miê�niowa Duchenne'a oraz dystrofiaBeckera o ³agodniejszym przebiegu, bêd¹ce wynikiem uszkodzenia tego samego genudystrofiny, zosta³y dobrze poznane i opisane [11, 16, 19, 49]. W ostatniej dekadziewzrasta zainteresowanie znaczeniem innych ni¿ dystrofina bia³ek w patogeneziedystrofii miê�niowych. Czê�æ z nich umiejscowiona jest w sarkolemmie, inne w b³oniepodstawnej, a ich oddzia³ywania umo¿liwiaj¹ w³a�ciwe przekazywanie sygna³ówpomiêdzy komórk¹ a jej wewnêtrznym �rodowiskiem.

Dane eksperymentalne wskazuj¹, ¿e tak¿e w przypadku bia³ek b³onowych i ze-wn¹trzkomórkowych dystrofie traktowane dot¹d jako ró¿ne jednostki chorobowe mog¹byæ zwi¹zane z ró¿nymi mutacjami tego samego genu, które w niejednakowym stop-niu wp³ywaj¹ na dysfunkcyjno�æ bia³ka i tym samym przebieg choroby [28, 30, 34].Z drugiej strony w obrêbie klasyfikowanych ³¹cznie dystrofii o zbli¿onym obrazie kli-nicznym identyfikuje siê ca³kowicie odmienne mechanizmy molekularne [13, 33, 47].

Szczególn¹ grupê dystrofii miê�niowych stanowi¹ dystroglikanopatie, omówionewe wcze�niejszym artukule [20]. Schorzenia te s¹ zwi¹zane z zaburzeniami gliko-zylacji a-dystroglikanu. W tym przypadku uszkodzeniu nie ulega samo bia³ko b³onykomórkowej, a enzymy umo¿liwiaj¹ce jego unikaln¹ potranslacyjn¹ modyfikacjê.

ODDZIA£YWANIE KOMÓRKI MIÊ�NIOWEJZ B£ON¥ PODSTAWN¥ I JEJ ELEMENTAMI

Prawid³owe funkcjonowanie komórki miê�niowej zwi¹zane jest z w³a�ciwymdzia³aniem mechanizmu przekazania sygna³ów pomiêdzy zewnêtrznym �rodowiskiemkomórki a jej wnêtrzem, a tak¿e zachowania integralno�ci sarkolemmy mimo sil-nych naprê¿eñ bêd¹cych wynikiem skurczu miê�nia. W procesach tych bierze udzia³znaczna ilo�æ bia³ek i proteoglikanów, umiejscowionych w macierzy zewn¹trzkomór-kowej i b³onie podstawnej, w b³onie komórki miê�niowej (sarkolemmie), a tak¿e wewnêtrzu komórki. Rycina 1 przedstawia podstawowe bia³ka, które odgrywaj¹ rolêw utrzymaniu prawid³owego funkcjonowania komórki miê�niowej.

Zintegrowana z wewnêtrzn¹ stron¹ sarkolemmy jest dystrofina, po�rednicz¹ca woddzia³ywaniu bia³ek membranowych z aktyn¹ cytoszkieletu komórki. Jej prawid³owastruktura umo¿liwia interakcje filamentów aktynowych z b-dystro-glikanem, integral-nym bia³kiem b³ony komórki miê�niowej [19]. W�ród integralnych bia³ek b³onowychna uwagê zas³uguj¹ integryny oraz wieloelementowy kompleks glikoprotein zwi¹za-nych z dystrofin¹ � DGC (dystrophin glycoprotein complex) [1]. W jego sk³adwchodzi dystroglikan w formie dwóch podjednostek a i b o ró¿nej strukturze, funk-cji i lokalizacji b³onowej, cztery bia³ka sarkoglikanów (a, b, g i d) oraz sarkospan [2,7, 17]. Osobn¹ grup¹ bia³ek istotnych dla procesu komunikacji komórki miê�niowej zotoczeniem s¹ te umiejscowione w macierzy zewn¹trzkomórkowej. Po³o¿ona peryfe-ryjnie po zewnêtrznej stronie sarkolemmy podjednostka a-dystroglikanu odpowiada zakontakt z bia³kami b³ony podstawnej � laminin¹ i kolagenem [5, 26, 46].

616 M. FERENS-SIECZKOWSKA

B³ona podstawna stanowi nie tylko mechaniczn¹ podporê i skuteczn¹ barierêfizyczn¹, ale poprzez system z³o¿onych oddzia³ywañ decyduje o losie komórki, za-rz¹dzaj¹c kaskad¹ procesów przekazywania sygna³u z zewn¹trzkomórkowego �ro-dowiska do wnêtrza komórki i odwrotnie [26, 32, 33]. Jej wewnêtrzn¹ warstwêstanowi sieæ w³ókien kolagenowych po³¹czonych z laminin¹ bezpo�rednio lub po-przez elementy sieciuj¹ce, których funkcjê pe³ni¹ niewielkie proteoglikany: perlekan,biglikan i agryna, a tak¿e bia³ko nidogen [8, 18, 40, 53].

Uszkodzenie któregokolwiek z opisanych wy¿ej elementów jest przyczyn¹ dez-integracji komórki miê�niowej, które w aspekcie klinicznym obserwujemy jako os³a-bienie funkcji miê�ni szkieletowych zaliczane do dystrofii miê�niowych. W tymopracowaniu chcê skupiæ uwagê czytelnika na oddzia³ywaniach po zewn¹trzkomór-kowej stronie sarkolemmy i znaczeniu w³a�ciwego po³¹czenia komórki miê�niowejz b³on¹ podstawn¹ dla prawid³owego funkcjonowania miê�ni szkieletowych orazznaczeniu zaburzeñ tych oddzia³ywañ w patomechanizmach chorób miê�ni.

RYCINA 1. Bia³ka odpowiedzialne za integralno�æ i funkcjonowanie komórki miê�nia szkieletowego.Fragment ryciny zwi¹zany z glikozylacj¹ dystroglikanu zosta³ wykorzystany we wcze�niejszym artykule[20]FIGURE 1. Proteins responsible for muscle integrity and proper function. A part of this figure, concerningdystroglycan glycosylation, was presented in the previous article [20]

617MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

KOLAGEN TYPU VI. DYSTROFIA ULRICHA I MIOPATIA BETHLEM

Kolagen VI buduj¹ trzy polipeptydy: a1-VI, a2-VI (oba o masach oko³o 140 kDa)oraz a3-VI (oko³o 260�300 kDa), bêd¹ce produktami trzech genów COLA1-3 [28,34]. Centralna czê�æ ka¿dego z nich zawiera liczne sekwencje Gly-X-Y, gdzie wpozycji Y czêsto pojawia siê podlegaj¹ca hydroksylacji prolina. Taka sekwencjaumo¿liwia zwiniêcie siê ³añcuchów wokó³ siebie z utworzeniem charakterystycznejpotrójnej helisy. Fragment superhelikalny jest flankowany z obu stron domenamiglobularnymi. Ich liczba w ró¿nych ³añcuchach i ich wariantach allelicznych jestró¿na. £añcuchy a1 i a2 zawieraj¹ po 2 globularne domeny C-koñcowe i 1 N-koñ-cow¹; ³añcuch a3 mo¿e zawieraæ od 6 do 10 domen globularnych we fragmencieN-koñcowym [5, 6, 27, 28]. Domeny te czêsto podlegaj¹ glikozylacji. Powsta³y wten sposób monomer kolagenu asocjuje w antyrównoleg³y dimer o tendencji doskrêcania siê w superhelisê, stabilizowany dodatkowo mostkami disiarczkowymi wregionie superhelikalnym. Dimery tworz¹ tetramer, wydzielany poza komórkê. Wprzestrzeni zewn¹trzkomórkowej tetramery kolagenu VI asocjuj¹ w obrêbie globu-larnych domen N-koñca, tworz¹c w³ókienkowe struktury z powtarzalnymi co oko-³o 100 nm zgrubieniami o wygl¹dzie nanizanych na nitkê koralików. W³ókienka ko-lagenu VI mog¹ tworzyæ rozga³êzion¹ sieæ. N-koñcowe domeny kolagenu VI sil-nie oddzia³uj¹ z domenami C-koñca kolagenu IV, mocuj¹c tym samym b³onê pod-stawn¹ i jej elementy do otaczaj¹cej tkanki ³¹cznej [5, 6]. Kolagen VI oddzia³ujetak¿e z kolagenami I, II i XIV oraz proteoglikanami: perlekanem, biglikanem i de-koryn¹. Obok roli molekularnego �kleju� coraz czê�ciej sugeruje siê udzia³ tegobia³ka w przekazywaniu sygna³ów, prawdopodobnie w³a�nie poprzez interakcje zglikozoamino-glikanami proteoglikanów.

Mutacja w obrêbie ka¿dego z trzech koduj¹cych sk³adowe kolagenu VI genówprowadzi do dystrofii miê�niowej Ulricha (UCMD) lub, w ³agodniejszej postaci,miopatii Bethlem (BM) [28, 29, 39]. Miê�nie pacjentów z UCMD charakteryzuj¹siê s³abym napiêciem, wrêcz wiotko�ci¹ i zawieraj¹ znaczne ilo�ci tkanki ³¹cznej.Charakterystyczne objawy to przykurcze w stawach proksymalnych, a nadmiernaruchomo�æ w stawach dystalnych, znaczna wiotko�æ palców przy niewielkim os³a-bieniu w obrêbie du¿ych miê�ni. Szorstka skóra na udach i przedramionach przy-pomina papier �cierny, podczas gdy na d³oniach i podeszwach stóp jest g³adka ijedwabista . Dzieci z UCMD, które we wczesnym dzieciñstwie chodz¹, zatracaj¹tê umiejêtno�æ, kiedy staj¹ siê wy¿sze i ciê¿sze, inne nigdy nie opanowuj¹ umiejêt-no�ci chodzenia. Z wiekiem narastaj¹ tak¿e problemy oddechowe i czêsto�æ in-fekcji, wskazane staje siê wspomaganie respiracji zw³aszcza noc¹. Miopatia Beth-lem jest chorob¹ ³agodnie postêpuj¹c¹: szacuje siê, ¿e oko³o 2/3 pacjentów po 50-tym roku ¿ycia potrzebuje wspomagania w chodzeniu [28, 30].

W obu opisywanych typach dystrofii w badaniach laboratoryjnych obserwuje siêniewielki wzrost poziomu kinazy keratynowej w surowicy. Zmiany mikroskopowemaj¹ charakter niespecyficzny, nie daj¹ siê wykorzystaæ w diagnostyce ró¿nico-wej. Pewnych informacji mo¿e dostarczaæ histochemiczne barwienie bioptatów w

618 M. FERENS-SIECZKOWSKA

celu wykazania obecno�ci kolagenu VI, ale brak bia³ka stwierdza siê tylko w UCMD,a nie w BM [28].

W obrêbie trzech genów koduj¹cych kolagen VI opisano ponad 60 mutacji ró¿-nego typu. U pacjentów z UCMD najczê�ciej obserwuje siê delecje, duplikacje iinsercje zmieniaj¹ce ramkê odczytu i skutkuj¹ce przedwczesn¹ terminacj¹ bia³ka.W BM mamy do czynienia z substytucjami pojedynczych aminokwasów niszcz¹cy-mi motyw Gly-X-Y lub delecjami in frame, które utrudniaj¹ lub uniemo¿liwiaj¹ aso-cjacjê ³añcuchów polipeptydowych w stabilne dimery i tetramery [28, 29, 39]. Cociekawe, w UCMD dziedziczenie ma charakter recesywny, w BM opisywane jestjako cecha dominuj¹ca. [4, 27].

LAMININA I DYSTROFIE MEROZYNOZALE¯NE

Lamininy stanowi¹ kolejny kluczowy sk³adnik b³ony podstawnej, zaanga¿owanyw jej organizacjê i architekturê. Ich oddzia³ywania miêdzy sob¹ oraz z innymi bia³-kami reguluj¹ zachowanie przylegaj¹cych komórek: ich ró¿nicowanie, migracjê iw³a�ciwo�ci adhezyjne. Zró¿nicowanie funkcji laminin strukturalnie osi¹gane jestprzez zmienn¹ ekspresjê 16 izoform [3, 44, 46].

Lamininy s¹ heterotrimerami ³añcuchów a, b i g. Natywna cz¹steczka osi¹garozmiary od 400 do 900 kDa, jest uglikozylowana i przyjmuje charakterystycznykszta³t miecza. Dotychczas opisano 5 rodzajów ³añcuchów a, 4 ³añcuchy b i 3 ³añ-cuchy g. W procesie transkrypcji, na skutek alternatywnego sk³adania genów, mog¹zostaæ utworzone ich dodatkowe warianty. Nazewnictwo laminin wywodzi siê odrodzaju ³añcuchów, wchodz¹cych w sk³ad danej cz¹steczki [3, 44]. I tak, LM 523oznacza glikoproteinê zbudowan¹ z ³añcuchów a5, b2 i g3. W ka¿dym ³añcuchulamininy (ryc. 2) mo¿na wyró¿niæ fragmenty struktury o kszta³cie globularnym ipa³eczkowatym (rod-like), a tak¿e fragment tworz¹cy w natywnej cz¹steczce su-perhelisê, zbudowan¹ z owiniêtych wokó³ siebie ³añcuchów a, b i g. Ten frag-ment stanowi d³ugie ramiê cz¹steczki lamininy, a dodatkowo stabilizuj¹ go ³¹cz¹ce³añcuchy mostki disiarczkowe. Trzy krótkie ramiona to N-koñcowe czê�ci ³añcu-chów, sk³adaj¹ce siê z domen globularnych po³¹czonych pa³eczkowatymi ³¹cznika-mi [35, 46]. Lamininy maj¹ zdolno�æ do wapniozale¿nej niekowalencyjnej polimery-zacji poprzez N-koñcowe globularne domeny poszczególnych ³añcuchów, zw³aszcza³añcuchów b i g. Taka autopolimeryzacja prowadzi do utworzenia sieci izoform la-mininy, stanowi¹cej zr¹b formuj¹cej siê b³ony podstawnej [32, 35, 44]. Lamininyo skróconych ramionach, np. 322, nie s¹ zdolne do autopolimeryzacji, mog¹ jednaktworzyæ sieci z innymi izoformami (311 i 321), a tak¿e z kolagenem VII poprzez³añcuch b3, a z nidogenem, fibulin¹ i kolagenem VII poprzez ³añcuch g2. Po³¹cze-nie z nidogenem umo¿liwia w³¹czenie lamininy do sieci kolagenu IV [26]. Za inte-rakcje laminin z komórkami i elementami ECM odpowiadaj¹ domeny globularne,umiejscowione zarówno w C-, jak i N-koñcowej czê�ci bia³ka. Na C-koñcu ³añcu-cha a znajduje siê piêæ homologicznych domen LG1-LG5, ka¿da zbudowana z oko³o

619MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

180�210 reszt aminokwasowych. Odpowiadaj¹ one za oddzia³ywania z ligandamina powierzchni komórki: integrynami i a-dystroglikanem. Swoiste wi¹zanie lami-niny do a-dystroglikanu wymaga tandemowego oddzia³ywania domen LG 1 i 3 lubLG4 i 5, a proteolityczne usuniêcie LG 4 i 5 zmienia zdolno�æ wi¹zania laminin dokomórek [35, 46].

W obrêbie ER poszczególne podjednostki lamininy s¹ kotranslacyjnie N-glikozy-lowane, a sekwony umo¿liwiaj¹ce przy³¹czenie oligosacharydu znajduj¹ siê g³ów-nie w obrêbie czê�ci N-koñcowej. Ilo�æ miejsc glikozylacji w poszczególnych izo-formach jest ró¿na. Sk³adanie trimera rozpoczyna siê od utworzenia stabilnego po-³¹czenia ³añcuchów b i g, z tym dimerem dopiero mo¿e po³¹czyæ siê ³añcuch a. .Trimer jest przenoszony do cystern aparatu Golgiego, gdzie finalizowany jest pro-ces glikozylacji. Po jego zakoñczeniu kompletne cz¹steczki s¹ wydzielane pozakomórkê i sk³adowane w b³onie podstawnej [35, 43, 46]. Proces dojrzewania bia³-ka koñcz¹ wspomniane wy¿ej modyfikacje proteolityczne, w których partycypuj¹g³ównie metaloproteinazy (MMP2, MT1MMP, BMP1) i plazmina. Interakcje lami-nin z komórkowymi, zarówno integrynowymi, jaki nieintegrynowymi receptorami, s¹kluczowe dla stabilnego zakotwiczenia komórki w b³onie podstawnej. Utrata domenglobularnych odpowiedzialnych za wi¹zanie ligandów (LG4 i LG5, fragmentu C-koñcowego ³añcucha a3) mo¿e prowadziæ do �uwolnienia� komórek i umo¿liwiaæich poruszanie siê. Ten dynamiczny mechanizm ma znaczenie w regulacji proce-

RYCINA 2. Struktura lamininy i jej oddzia³ywanie za-dystroglikanem: C-koñcowe domeny globularnelamininy zapewniaj¹ oddzia³ywanie z oligosacharydamia-dystro-glikanuFIGURE 2. Laminin structure and interaction witha-dystroglycan: C-terminal domains of laminin areresponsible for binding of a-dystroglycan olisaccharides

620 M. FERENS-SIECZKOWSKA

sów fizjologicznych i patologicznych, w tym gojenia zranieñ oraz rozprzestrzenianiasiê inwazyjnych komórek nowotworowych [43, 46, 53].

W miê�niach oraz po³¹czeniach nerwowo-miê�niowych dominuj¹ lamininy zawie-raj¹ce ³añcuch a2: 211, 221 i 213. Deficyt ³añcucha a2 laminin, zwanego tak¿emerozyn¹, wynikaj¹cy z mutacji genu koduj¹cego odpowiednie bia³ko, powoduje wro-dzon¹ dystrofiê miê�niow¹ MDC1A [33, 44]. Ten typ schorzenia stanowi 30�40%wszystkich przypadków CMD. Choroba dziedziczona jest w sposób autosomalnyrecesywny. Obraz kliniczny, jak na tê grupê schorzeñ, jest wyj¹tkowo jednorodny:niedow³ad obserwuje siê ju¿ u noworodków, we wczesnym dzieciñstwie pojawiaj¹siê przykurcze stawów, brak zdolno�ci do samodzielnego stania i chodzenia. Uwiêkszo�ci pacjentów nie obserwuje siê zahamowania rozwoju umys³owego. Rzad-kim zjawiskiem w MDC1A jest os³abienie miê�ni oddechowych [33, 44].

U homozygotycznych do�wiadczalnych myszy knock-out w obrêbie genu LAMA2powoduje ciê¿k¹ dystrofiê miê�ni i zaburzenia mielinizacji w centralnym uk³adzienerwowym, prowadz¹ce do �mierci pomiêdzy 6�16 tygodniem ¿ycia [44]. W ostat-nich latach zaobserwowano zarówno u myszy, jak i u ludzi z deficytem merozynywzrost ekspresji izoformy laminiy zawieraj¹cej ³añcuch a4. Byæ mo¿e pozwala tona czê�ciow¹ kompensacjê niedoboru ³añcucha a2, jako ¿e LM 411 wi¹¿e siê za-równo do integryn, jak i aDG, jednak z mniejszym ni¿ LM 211 powinowactwem.Skrócone N-koñcowe fragmenty ramion LM411 uniemo¿liwiaj¹ tak¿e samopoli-meryzacjê bia³ka [32, 43, 53]

£añcuch a2 lamininy ma dwa g³ówne receptory na powierzchni komórki: aDGi integrynê a7 b1.

INTEGRYNOZALE¯NA DYSTROFIA MIÊ�NIOWA

Integryny s¹ bia³kami transmembranowymi o strukturze heterodimeru z³o¿onegoz ³añcuchów a i b. W b³onie komórkowej miê�nia sercowego i miê�ni szkieleto-wych obecna jest integryna a7b1, przy czym ³añcuch a7 podlega ekspresji przedewszystkim swoi�cie w tych tkankach [9, 10, 33]. Integryny stanowi¹ ³¹cznik po-miêdzy elementami ECM i wnêtrzem komórki. I tak, po stronie zewn¹trzkomórko-wej oddzia³uj¹ z lamininami o ³añcuchach a1, a2 i a4. Po stronie wewn¹trzkomór-kowej w interakcji integryny z cytoszkieletem aktynowym po�rednicz¹ talina i fila-mina C [18]. Mutacje w obrêbie genu koduj¹cego ³añcuch a7 integryn opisanodotychczas u czterech niespokrewnionych pacjentów o zró¿nicowanych objawachklinicznych, niezdolnych do samodzielnego chodzenia w wieku kilku lat [22, 33].Homozygotyczne myszy z knock-outem w obrêbie genu, choæ ¿ywotne i p³odne,wykazywa³y objawy postêpuj¹cej dystrofii w obrêbie miê�ni szkieletowych, a tak¿eich po³¹czeñ ze �ciêgnami [24]. Integrynowe po³¹czenie pomiêdzy w³óknem miê-�niowym a macierz¹ zewn¹trzkomórkow¹ jest niezale¿ne od kompleksu DGC. Cowiêcej wydaje siê, ¿e to po³¹czenie mo¿e czê�ciowo kompensowaæ dysfunkcjêpo³¹czenia cytoszkieletu aktynowego z ECM via dystroglikan i dystrofina, na co

621MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

wskazuje zarówno wzmo¿ona ekspresja integryny a7b1 u pacjentów z uszkodzo-nym kompleksem dystrofinowo-glikoproteinowym, jak i badania modelowych my-szy z wyciszonym genem dystrofiny i nadekspresj¹ integryny a7b1 [22, 24, 33].

SARKOGLIKAN I JEGO ROLA

Kompleks sarkoglikanów obecny w miê�niach szkieletowych i w miê�niu serco-wym tworz¹ cztery zakotwiczone w membranie bia³ka: SG a (50 kDa), b (43 kDa),g (35 kDa) i d (35 kDa) [2, 25, 42, 45]. S¹ to bia³ka integralne sarkolemmy, z krótkimodcinkiem wewn¹trzkomórkowym, pojedyncz¹ domen¹ transmembranow¹ orazwielk¹ czê�ci¹ zewn¹trzkomórkow¹, podlegaj¹c¹ N-glikozylacji i zakoñczon¹ kla-strem konserwatywnych reszt cysteinowych. Poszczególne sarkoglikany zawieraj¹od 1 do 3 potencjalnych miejsc glikozylacji, konserwatywnych ewolucyjnie, choæprawdopodobnie nie wszystkie z nich s¹ obsadzone w natywnym bia³ku. W odcin-ku wewn¹trzkomórkowym zidentyfikowano sekwencjê aminokwasów, która poten-cjalnie mo¿e stanowiæ miejsce fosforylacji. SG a jest bia³kiem transmembranowymtypu I, to jest z zewn¹trzkomórkowym N-koñcem, pozosta³e � typu II [2, 25, 42].W przeciwieñstwie do dystroglikanu, obecnego w ró¿nych tkankach, sarkoglikanyznajdujemy wy³¹cznie w miê�niach, przy czym sk³adowe kompleksu ró¿ni¹ siê wmiê�niach g³adkich i poprzecznie pr¹¿kowanych.

Subkompleks sarkoglikanów jest �ci�le zwi¹zany z g³ównym kompleksem gliko-protein zwi¹zanych z dystrofin¹ (DGC), niezbêdnym dla zachowania integralno�cisarkolemmy [1]. Tworzenie kompleksu inicjuje �cis³e wi¹zanie b SG do podjednost-ki d, do tych dwóch równie �ci�le przy³¹cza siê bia³ko g, a nastêpnie, nieco lu�niej,a [25, 45]. Dok³adny sposób przy³¹czenia podjednostki a nie jest jasny. N-glikozy-lacja wydaje siê kluczowa dla trwa³ego ulokowania kompleksu w b³onie.

Po stronie cytoplazmatycznej kompleks sarkoglikanów partycypuje w wi¹zaniudystrofiny, ³¹cznika pomiêdzy sarkolemm¹ i cytoszkieletem aktynowym [1, 2, 48].W tej interakcji bierze tak¿e udzia³ specyficzna dla komórek miê�niowych formafilaminy. Subkompleks sarkoglikanów jest stabilizowany w b³onie przez oddzia³ywa-nie z sarkospanem [17], kolejnym bia³kiem transmembranowym, którego rola niezosta³a dostatecznie wyja�niona. Szczególnie istotna wydaje siê w miê�niach g³ad-kich, w których SG a i b s¹ nieobecne [2, 15]. Postulowanymi wewn¹trzkomórko-wymi ligandami SG s¹ dystrobrewina, syntrofina i syntaza tlenku azotu neuronów(nNOS) [19, 37, 52]. Uwa¿a siê, ¿e w oddzia³ywaniu sarkoglikanów z dystroglika-nem bierze udzia³ tak¿e biglikan, proteoglikan ECM [40]. Oczywistym zadaniem sar-koglikanów jest stabilizowanie struktury DGC poprzez oddzia³ywania z jego liczny-mi sk³adnikami, postuluje siê jednak tak¿e udzia³ sarkoglikanów w transdukcji sy-gna³u, o czym �wiadczyæ mo¿e interakcja z nNOS, a potencjalnie tak¿e z ATPaz¹,dla której miejsce wi¹¿¹ce stwierdzono na podjednostce a [52]. Rol¹ kompleksuSG wydaje siê szczególnie przenoszenie naprê¿eñ zwi¹zanych ze skurczem miê-�nia do ECM w taki sposób, aby uchroniæ sarkolemmê przed uszkodzeniem. Wa¿n¹

622 M. FERENS-SIECZKOWSKA

spraw¹ dla wype³nienia tej funkcji wydaje siê nie tylko obecno�æ poszczególnychbia³ek, ale prawid³owa asocjacja kompleksu w sarkolemmie [1, 25, 38, 45].

Bia³ka czterech sarkoglikanów musz¹ byæ syntetyzowane jednocze�nie. W ERsystem kontroli jako�ci u³atwia fa³dowanie a¿ do osi¹gniêcia prawid³owej, natywnejkonformacji. W procesie tym uczestnicz¹ lektynowe bia³ka opiekuñcze: kalneksyna(CNX) i kalretikulina (CRT). W czasie przej�cia przez cysterny aparatu Golgiegopodjednostki SG asocjuj¹ do b³ony komórkowej. Kompleks, istniej¹cy w ER nieza-le¿nie od pozosta³ych elementów DGC, asocjuje z nimi ju¿ w czasie przemieszcza-nia siê w kierunku b³ony komórkowej, a w momencie w³¹czenia do b³ony do³¹cza-na jest do niego dystrofina, która jako peryferyjne bia³ko przy³¹czone do wewnêtrznejpowierzchni sarkolemmy pe³ni funkcjê ³¹cznika pomiêdzy b³on¹ i cytoszkieletemkomórki [2, 25, 38, 45]. Tylko pe³ny, multimeryczny kompleks mo¿e byæ zignoro-wany przez system ubikwitylacji i degradacji proteasomowej, a zatem uznany zaprawid³owy.

Obecnie dystrofie spowodowane przez deficyty sarkoglikanów, okre�la siê wspól-nym mianem sarkoglikanopatii. Pod wzglêdem klinicznym zaliczane s¹ one do grupyobrêczowo-koñczynowych dystrofii miê�niowych (LGMD). Mutacje prowadz¹ce doniedoboru któregokolwiek z czterech bia³ek s¹ przyczyn¹ czterech spo�ród oko³o 18podtypów LGMD [13, 21, 42]. Postêpuj¹ce os³abienie dotyczy miê�ni proksymalnychobrêczy barkowej i lêd�wiowej. Fenotyp kliniczny jest heterogenny pod wzglêdem wiekuwyst¹pienia objawów oraz progresji choroby. W ciê¿kich przypadkach choroba mo¿eprowadziæ do problemów z oddychaniem i przedwczesnej �mierci.

Zidentyfikowano mutacje w obrêbie wszystkich czterech genów koduj¹cychbia³ka sarkoglikanów [38, 42]. Uwa¿a siê, ¿e mechanizm patogenezy mo¿e doty-czyæ trzech obszarów: fa³dowania defektywnej podjednostki sarkoglikanu, niemo¿-no�ci po³¹czenia podjednostek w aktywny kompleks, lub te¿ wbudowania komplek-su w odpowiedni sposób w b³onê komórki. W wiêkszo�ci sarkoglikanopatii mamydo czynienia z mutacjami typu missense, które prowadz¹ do pojedynczych substy-tucji aminokwasów. Skutkiem jest nieprawid³owe fa³dowanie bia³ka. Takie bia³ko nieprzechodzi przez system kontroli jako�ci fa³dowania CNX/CRT i w konsekwencjipodlega ubikwitynylacji i degradacji w proteasomach [14, 23]. W b³onie komórko-wej miê�ni jest wiêc nieobecne lub obecne jedynie w �ladowych ilo�ciach. Delecjezwi¹zane ze skróceniem exonów genu skutkuj¹ chorob¹ o ciê¿szym przebiegu.Mutacje w obrêbie genu dSG szczególnie czêsto zwi¹zane s¹ z kardiomiopatiami[15, 45].

Jest spraw¹ dyskusyjn¹, na ile defekt w ka¿dym pojedynczym z czterech bia³ekdestabilizuje ca³y kompleks. Z jednej strony wydaje siê, ¿e system kontroli jako�cifa³dowania jest w tym przypadku szczególnie restrykcyjny. Obserwowano, ¿e mu-tacja w obrêbie jednego z SG prowadzi do redukcji ilo�ci tak¿e pozosta³ych. De-fekt aSG powoduje wtórn¹ nieobecno�æ bia³ek b i d, a tak¿e ostr¹ redukcjê g [1,45]. Zmutowane bia³ko, nawet je�li nie zostanie zdegradowane, nie jest w stanieutworzyæ stabilnego tetrameru z pozosta³ymi sk³adnikami kompleksu albo te¿ kom-pleks nie bêdzie zdolny do prawid³owego osadzenia siê w sarkolemmie [25, 38].

623MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

Nieobecno�æ kompleksu sarkoglikanu u pacjentów wydaje siê eksponowaæ podjed-nostki DG na dzia³anie metaloproteinaz macierzy zewn¹trzkomórkowej [43]. Ostat-nio donoszono jednak, ¿e wadliwy kompleks SG mo¿e byæ �uratowany� poprzezfa³dowanie w asy�cie bia³ek opiekuñczych, a ominiêcie systemu degradacji prote-asomowej mog³oby stanowiæ specyficzn¹ strategiê terapeutyczn¹ [14, 23].

PERSPEKTYWY TERAPII DYSTROFII MI�NIOWYCH

Skuteczne leczenie wrodzonych dystrofii miê�niowych ci¹gle jeszcze nie jestmo¿liwe. Gwa³towny rozwój wiedzy na temat mechanizmów tych schorzeñ pozwa-la jednak ¿ywiæ nadziejê na bliski postêp w tej dziedzinie. Wobec zró¿nicowaniatypów i mechanizmów dystrofii trudno oczekiwaæ jednego rodzaju terapii. Zawszebêdzie ona musia³a byæ dopasowana do rodzaju defektywnego bia³ka i rodzaju jegouszkodzenia [12, 30]. Podobnie, jak w przypadku wielu chorób zwi¹zanych z de-strukcj¹ funkcjonalnych komórek, tak¿e w przypadku dystrofii miê�niowych prowa-dzone s¹, choæ dotychczas bez wiêkszego powodzenia, prace nad mo¿liwo�ci¹wykorzystania w leczeniu komórek macierzystych.

Dla niektórych dystrofii miê�niowych mechanizmy molekularne s¹ podobne, jakw przypadkach innych genetycznie uwarunkowanych schorzeñ. I tak, delecje po-woduj¹ce przedwczesn¹ terminacjê bia³ka, czêste w dystrofii miê�niowej Duchen-ne'a, prawdopodobnie bêd¹ mog³y byæ skutecznie leczone za pomoc¹ terapeutykówblokuj¹cych przedwczesny stop-kodon. Takim zwi¹zkiem jest PTC124, 1,2,4 oksa-diazol umo¿liwiaj¹cy �przeskoczenie� przedwczesnego stop-kodonu w mRNA wprocesie translacji, co w rezultacie umo¿liwia syntezê bia³ka pe³nej d³ugo�ci [12, 41,50]. W badania kliniczne II fazy w³¹czeni zostali pacjenci z dwoma genetycznieuwarunkowanymi schorzeniami: mukowiscydoz¹ i dystrofi¹ miê�niow¹ Duchenne'a,ale ten mechanizm jest obserwowany tak¿e w UMCD i sarkoglikano-patiach. Wskali globalnej uwa¿a siê, ¿e co najmniej 5�15% mutacji jednogenowych powoduj¹-cych genetycznie uwarunkowane choroby stanowi¹ w³a�nie mutacje nonsensowne.Szacuje siê, ¿e w wiêkszo�ci tego typu schorzeñ zwiêkszenie ilo�ci funkcjonalnegobia³ka z <1% do oko³o 5% normalnego fizjologicznego stê¿enia pozwala znacznieograniczyæ ostro�æ objawów chorobowych lub nawet ca³kowicie je wyeliminowaæ[12, 41, 50].

W wielu sarkoglikanopatiach podstawowym problemem wydaje siê degradacjanieprawid³owo sfa³dowanego bia³ka. Wspomaganie systemu fa³dowania poprzezsyntetyczne chaperony (niekoniecznie bia³kowe), po¿¹dane w terapii chorób kon-formacyjnych bia³ka, mo¿e okazaæ siê skuteczne tak¿e w przypadkach tego rodza-ju dystrofii miê�niowych. Inn¹ strategi¹, odmienn¹ ni¿ w przypadku chorób zwi¹za-nych z gromadzeniem z³ogów nieprawid³owego bia³ka, mo¿e byæ zablokowanie sys-temu degradacji proteasomowej ERAD, co pozwoli mutantowi na utworzenie sta-bilnego kompleksu b³onowego [14, 23].

624 M. FERENS-SIECZKOWSKA

Swoiste dla terapii okre�lonych dystrofii miê�niowych wydaj¹ siê dwie interesu-j¹ce strategie zwi¹zane z terapi¹ genow¹, a mianowicie wykorzystanie transgenumini-agryny i wzmo¿enie ekspresji genu LARGE w dystroglikanopatiach.

Z³o¿ono�æ sk³adników macierzy zewn¹trzkomórkowej oraz ich zakotwiczonychw sarkolemmie ligandów powoduje, ¿e w niektórych wypadkach bia³ka te mog¹wzajemnie przejmowaæ i uzupe³niaæ swoje funkcje. Takie nadzieje wi¹¿e siê wostatnich latach z mini-agryn¹, sklonowan¹ jako fragment genu agryny. Agryna jestproteoglikanem zawieraj¹cym siarczan heparanu (HSPG). Bia³ko osi¹ga masê mo-low¹ oko³o 220 kDa i zawiera motywy wspólne z innymi bia³kami: 9 domen przy-pominaj¹cych inhibitor proteazy typu Casala, 3 domeny zbli¿one do globulinowejdomeny laminie, 4 podobne do EGF. W obrêbie czê�ci N-koñcowej obecne s¹ licz-ne miejsca N- i O-glikozylacji. Uglikozylowana cz¹steczka mo¿e osi¹gaæ masêmolow¹ przekraczaj¹c¹ 400 kDa, co jest w znacznej mierze zwi¹zane z obecno-�ci¹ glikozoaminoglikanów siarczanu heparanu. Aktywno�æ biologiczna bia³ka wobrêbie synapsy, zwi¹zana z agregacj¹ receptorów acetylocholinowych, przypisy-wana jest fragmentowi C-koñcowemu [8, 51].

Moll i wsp. [36] zaproponowali zastosowanie szczególnego ³¹cznika, który by³byzdolny do silniejszego wi¹zania lamininy 411 z powierzchni¹ komórki miê�niowej.Rolê tego zewn¹trzkomórkowego kleju powierzono zminiaturyzowanej cz¹steczceagryny (ryc. 3). Wykorzystano alternatywne sk³adanie mRNA, aby uzyskaæ bia³kozawieraj¹ce dwie istotne domeny: wi¹¿¹c¹ aDG i wi¹¿¹c¹ lamininy. Obie domenywykazuj¹ wysokie powinowactwo do rozpoznawanych ligandów. Z genu koduj¹ce-go miê�niow¹ izoformê agryny usuniêto 2/3 sekwencji, pozostawiaj¹c dwie wymie-

RYCINA 3. Po³¹czenie a-dystroglikanu z laminin¹ poprzez cz¹steczkêminiagryny: cz¹steczka miniagryny wi¹¿e lamininê niezawieraj¹c¹ domenglobularnych ³añcucha a , ³¹cz¹c j¹ z bia³kow¹ czê�ci¹ a-dystroglikanu.FIGURE 3. Miniagrin linking a-dystroglycan and laminin: miniagrin moleculebinds laminin lacking globular domains in a chain with a-dystroglycanpoleptide

625MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

nione wcze�niej domeny funkcjonalne oraz ³¹cz¹c¹ je pierwsz¹ domenê folistatyno-podobn¹. Transgen poddano ekspresji u homozygotycznych myszy z wyciszonymgenem LAMA2. Transgeniczne zwierzêta nadal nie syntetyzowa³y ³añcucha a2 la-mininy, ale wykazywa³y wysok¹ ekspresjê bia³ka miniagryny w miê�niach szkiele-towych. Owocowa³o to wiêksz¹ wielko�ci¹ i aktywno�ci¹ fizyczn¹ oraz piêciokrot-nie wyd³u¿onym czasem ¿ycia zwierz¹t (z 8 do 40 tygodni). Wydaje siê, ¿e cz¹-steczka mini-agryny mo¿e w tym przypadku tworzyæ pomost pomiêdzy a-dystrogli-kanem a lamininami o innych ni¿ a2 ³añcuchach [8, 32, 36].

PODSUMOWANIE

Badania ostatnich lat, zw³aszcza wykorzystanie technik wyciszania genów umyszy, pozwoli³y rzuciæ ca³kowicie nowe �wiat³o na mechanizmy dystrofii miê�nio-wych i w du¿ej mierze zmieniæ i usystematyzowaæ klasyfikacjê zaliczanych do tejgrupy jednostek chorobowych. Dziêki wprowadzeniu testów genetycznych identyfi-kuj¹cych okre�lon¹ mutacjê oraz immunochemicznych, umo¿liwiaj¹cych detekcjêdeficytów okre�lonych bia³ek mo¿liwe jest usprawnienie diagnostyki. Poznano struk-turê licznych (choæ nie wszystkich) bia³ek, których deficyty powoduj¹ chorobê i poczê�ci okre�lono ich udzia³ w oddzia³ywaniach na styku macierzy zewn¹trzkomór-kowej/b³ony podstawnej i powierzchni komórki miê�niowej. Ta wiedza pozwoli³a naopracowanie ca³kowicie nowych strategii terapeutycznych, umo¿liwiaj¹c konstruk-cjê transgenów, które przejmuj¹c funkcjê wadliwych bia³ek, pozwalaj¹ utworzyæ szlakimetabolicznych pomostów, omijaj¹cych defekt. Prace te, choæ na razie we wstêp-nej fazie, daj¹ realne szanse na poprawê jako�ci ¿ycia wielu pacjentów cierpi¹cychna dystrofie miê�niowe.

Coraz wiêksz¹ wagê przywi¹zuje siê tak¿e do znaczenia glikozylacji jako mody-fikacji potranslacyjnej, w decyduj¹cy sposób wp³ywaj¹cej na ostateczne funkcjono-wanie bia³ka. W du¿ej grupie dystrofii miê�niowych, okre�lanych obecnie mianemdystroglikanopatii, w³a�nie zaburzenia glikozylacji stanowi¹ podstawowy mechanizmpatogenezy. Ta odrêbna grupa schorzeñ, ze wzglêdu na odmienne pod³o¿e, zosta³awcze�niej omówiona w osobnym opracowaniu [20].

PI�MIENNICTWO

[1] ALLIKIAN MJ, MCNALLY EM. Processing and assembly of the dystrophin glycoprotein complex.Traffic 2007; 8: 177�183.

[2] ANASTASI G, CUTRONEO G, RIZZO G, FAVALORO A. Sarcoglycan subcomplex in normal and patho-logical human muscle fibers. Eur J Histochem 2007; 51 Suppl 1: 29�33.

[3] AUMAILLEY M, BRUCKNER-TUDERMAN L, CARTER WG, DEUTZMANN R, EDGAR D, EK-BLOM P, ENGEL J, ENGVALL E, HOHENESTER E, JONES JC, KLEINMAN HK, MARINKOVICHMP, MARTIN GR, MAYER U, MENEGUZZI G, MINER JH, MIYAZAKI K, PATARROYO M, PAULS-SON M, QUARANTA V, SANES JR, SASAKI T, SEKIGUCHI K, SOROKIN LM, TALTS JF, TRYGGVA-SON K, UITTO J, VIRTANEN I, VON DER MARK K, WEWER UM, YAMADA Y, YURCHENCO PD.A simplified laminin nomenclature. Matrix Biol 2005; 24: 326�332.

626 M. FERENS-SIECZKOWSKA

[4] BAKER NL, MÖRGELIN M, PEAT R, GOEMANS N, NORTH KN, BATEMAN JF, LAMANDÉ SR.Dominant collagen VI mutations are a common cause of Ullrich congenital muscular dystrophy. HumMol Genet 2005; 14: 279�293.

[5] BALDOCK C, SHERRATT MJ, SHUTTLEWORTH CA, KIELTY CM. The supramolecular organiza-tion of collagen VI microfibrils. J Mol Biol 2003; 330: 297�307.

[6] BALL S, BELLA J, KIELTY C, SHUTTLEWORTH A. Structural basis of type VI collagen dimerformation. J Biol Chem 2003; 278: 15326�15332.

[7] BARRESI R, CAMPBELL KP. Dystroglycan: from biosynthesis to pathogenesis of human disease. J CellSci 2006; 119: 199�207.

[8] BEZAKOVA G, RUEGG MA. New insights into the roles of agrin. Nat Rev Mol Cell Biol 2003; 4: 295�308.

[9] BÖKEL C, BROWN NH. Integrins in development: moving on, responding to, and sticking to theextracellular matrix. Dev Cell 2002; 3: 311�321.

[10] BURKIN DJ, KAUFMAN SJ. The a7b1 integrin in muscle development and disease. Cell Tissue Res1999; 296: 183�190

[11] BUSHBY K, FINKEL R, BIRNKRANT DJ, CASE LE, CLEMENS PR, CRIPE L, KAUL A, KINNETTK, MCDONALD C, PANDYA S, POYSKY J, SHAPIRO F, TOMEZSKO J, CONSTANTIN C; DMD CareConsiderations Working Group. Diagnosis and management of Duchenne muscular dystrophy, part 1:diagnosis, and pharmacological and psychosocial management. Lancet Neurol 2010; 9: 77�93.

[12] BUSHBY K, LOCHMÜLLER H, LYNN S, STRAUB V. Interventions for muscular dystrophy: molecularmedicines entering the clinic. Lancet 2009; 374: 1849�1856.

[13] BUSHBY K. Diagnosis and management of the limb girdle muscular dystrophies. Pract Neurol 2009; 9:314�323.

[14] CARAMELO JJ, PARODI AJ. Getting in and out from calnexin/calreticulin cycles. J Biol Chem 2008;283: 10221�10225.

[15] CHENG L, GUO XF, YANG XY, CHONG M, CHENG J, LI G, GUI YH, LU DR. Delta-sarcoglycan isnecessary for early heart and muscle development in zebrafish. Biochem Biophys Res Commun 2006;344: 1290�1299.

[16] COSSU G, SAMPAOLESI M. New therapies for Duchenne muscular dystrophy: challenges, prospects andclinical trials. Trends Mol Med 2007; 13: 520�526.

[17] CROSBIE RH, LIM LE, MOORE SA, HIRANO M, HAYS AP, MAYBAUM SW, COLLIN H, DOVICOSA, STOLLE CA, FARDEAU M, TOMÉ FM, CAMPBELL KP. Molecular and genetic characterizationof sarcospan: insights into sarcoglycan-sarcospan interactions. Hum Mol Genet 2000; 9: 2019�2027.

[18] DAVIES KE, NOWAK KJ. Molecular mechanisms of muscular dystrophies: old and new players. NatureRev Moll Cell Biol 2006; 7: 762�773.

[19] ERVASTI JM. Dystrophin, its interactions with other proteins, and implications for muscular dystrophy.Biochim Biophys Acta 2007; 1772: 108�117.

[20] FERENS-SIECZKOWSKA M. Dystrofie miê�niowe spowodowane zaburzeniami glikozylacji dystrogli-kanu. Post Biol Kom 2011; 38: 219�230.

[21] HACK AA, GROH ME, MCNALLY EM. Sarcoglycans in muscular dystrophy. Microsc Res Tech 2000;48: 167�180.

[22] HAYASHI YK, CHOU FL, ENGVALL E OGAWA M, MATSUDA C, HIRABAYASHI S, YOKOCHI K,ZIOBER BL, KRAMER RH, KAUFMAN SJ, OZAWA E, GOTO Y, NONAKA I, TSUKAHARA T,WANG JZ, HOFFMAN EP, ARAHATA K. Mutations in the integrin a7 gene cause congenital myopa-thy. Nature Genet 1998; 19: 94�97.

[23] HEBERT DN, MOLINARI M. In and out of the ER: protein folding, quality control, degradation, andrelated human diseases. Physiol Rev 2007; 87: 1377�1408.

[24] HODGES BL, HAYASHI YK, NONAKA I, WANG W, ARAHATA K, KAUFMAN SJ. Altered expressionof the alpha7beta1 integrin in human and murine muscular dystrophies. J Cell Sci 1997; 110: 2873�2881.

[25] HOLT KH, CAMPBELL KP. Assembly of the sarcoglycan complex. Insights for muscular dystrophy. JBiol Chem 1998; 273: 34667�34670.

[26] KANAGAWA M, TODA T. The genetic and molecular basis of molecular dystrophy: roles of cell-matrixlinkeage in the pathogenesis. J Hum Genet 2006; 51: 915�926.

[27] LAMANDÉ SR, MÖRGELIN M, SELAN C, JÖBSIS GJ, BAAS F, BATEMAN JF. Kinked collagen VItetramers and reduced microfibril formation as a result of Bethlem myopathy and introduced triplehelical glycine mutations. J Biol Chem 2002; 277: 1949�1956.

627MECHANIZMY DYSTROFII MI�NIOWYCH

[28] LAMPE AK, BUSHBY KM. Collagen VI related muscle disorders. J Med Genet 2005; 42: 673�685.[29] LAMPE AK, DUNN DM, VON NIEDERHAUSERN AC , HAMIL C, AOYAGI A, LAVAL SH, MARIE

SK, CHU ML, SWOBODA K, MUNTONI F, BONNEMANN CG, FLANIGAN KM, BUSHBY KM,WEISS RB. Automated genomic sequence analysis of the three collagen VI genes: applications to Ullrichcongenital muscular dystrophy and Bethlem miopathy. J Med Genet 2005; 42: 108�120.

[30] MANZUR AY, MUNTONI F. Diagnosis and treatment in muscular dystrophies. J Neurol NeurosurgPsychiatry 2009; 80: 706�714.

[31] MARTIN PT. Mechanisms of disease: congenital muscular dystrophies-glycosylation takes center stage.Nat Clin Pract Neurol 2006; 2: 222�230.

[32] MEINEN S, BARZAGHI P, LIN S, LOCHMÜLLER H, RUEGG MA. Linker molecules between lamininsand dystroglycan ameliorate laminin-alpha2-deficient muscular dystrophy at all disease stages. J CellBiol 2007; 176: 979�993.

[33] MENDELL JR, BOUÉ DR, MARTIN PT. The congenital muscular dystrophies: recent advances andmolecular insights. Pediatr Dev Pathol 2006; 9: 427�443.

[34] MERLINI L, BERNARDI P. Therapy of collagen VI-related myopathies (Bethlem and Ullrich). Neuro-therapeutics 2008; 5: 613�618.

[35] MINER JH, YURCHENCO PD. Laminin functions in tissue morphogenesis. Annu Rev Cell Dev Biol2004; 20: 255�284.

[36] MOLL J, BARZAGHI P, LIN S, BEZAKOVA G, LOCHMÜLLER H, ENGVALL E, MÜLLER U, RUEGGMA. An agrin minigene rescues dystrophic symptoms in a mouse model for congenital muscular dystro-phy. Nature 2001; 413: 302�307.

[37] NEWEY SE, HOWMAN EV, PONTING CP, BENSON MA, NAWROTZKI R, LOH NY, DAVIES KE,BLAKE DJ. Syncoilin, a novel member of the intermediate filament superfamily that interacts withalpha-dystrobrevin in skeletal muscle. J Biol Chem 2001; 276: 6645�6655.

[38] OZAWA E, MIZUNO Y, HAGIWARA Y, SASAOKA T, YOSHIDA M. Molecular and cell biology of thesarcoglycan complex. Muscle Nerve 2005; 32: 563�576.

[39] PEPE G, LUCARINI L, ZHANG RZ, PAN TC, GIUSTI B, QUIJANO-ROY S, GARTIOUX C, BUSHBYKM, GUICHENEY P, CHU ML. COL6A1 genomic deletions in Bethlem and Ullrich muscular dystrophy.Ann Neurol 2006; 59: 190�195.

[40] RAFII MS, HAGIWARA H, MERCADO ML, SEO NS, XU T, DUGAN T, OWENS RT, HOOK M,MCQUILLAN DJ, YOUNG MF, FALLON JR. Biglycan binds to alpha- and gamma-sarcoglycan andregulates their expression during development. J Cell Physiol 2006; 209: 439�447.

[41] ROWE SM, CLANCY JP. Pharmaceutical targeting nonsense mutations in genetic diseases. Progress indevelopment. Biodrugs 2009; 23: 165�174

[42] SANDONÁ D, BETTO R. Sarcoglycanopathies: molecular pathogenesis and therapeutic prospects.Expert Rev Mol Med 2009; 11: e28.

[43] SASAKI T, FÄSSLER R, HOHENESTER E. Laminin: the crux of basement membrane assembly. J CellBiol 2004; 164: 959�963.

[44] SCHÉELE S, NYSTRÖM A, DURBEEJ M, TALTS JF, EKBLOM M, EKBLOM P. Laminin isoforms indevelopment and disease. J Mol Med 2007; 85: 825�836.

[45] SHI W, CHEN Z, SCHOTTENFELD J, STAHL RC, KUNKEL LM, CHAN YM. Specific assemblypathway of sarcoglycans is dependent on beta- and delta-sarcoglycan. Muscle Nerve 2004; 29: 409�419.

[46] TZU J, MARINKOVICH MP. Bridging structure with function: structural, regulatory, and developmentalrole of laminins. Int J Biochem Cell Biol 2008; 40: 199�214.

[47] VAJSAR J, SCHACHTER H. Walker-Warburg syndrome. Orphanet J Rare Dis 2006; 1: 29.[48] VAN DER VEN PFM, WIESNER S, SALMIKANGAS P, AUERBACH D, HIMMEL M, KEMPA S,

HAYEß K, PACHOLSKY D, TAIVAINEN A, SCHRÖDER R, CARPÉN O, FÜRST DO. Indications fora Novel Muscular Dystrophy Pathway: g-Filamin, the Muscle-Specific Filamin Isoform, Interacts withMyotilin. J Cell Biol 2000; 151: 235�248.

[49] WAGNER KR. Approaching a new age in Duchenne muscular dystrophy treatment. Neurotherapeutics2008; 5: 583�591.

[50] WELCH EM, BARTON ER, ZHUO J, TOMIZAWA Y, FRIESEN WJ, TRIFILLIS P, PAUSHKIN S,PATEL M, TROTTA CR, HWANG S, WILDE RG, KARP G, TAKASUGI J, CHEN G, JONES S, REN H,MOON YC, CORSON D, TURPOFF AA, CAMPBELL JA, CONN MM, KHAN A, ALMSTEAD NG,HEDRICK J, MOLLIN A, RISHER N, WEETALL M, YEH S, BRANSTROM AA, COLACINO JM,BABIAK J, JU WD, HIRAWAT S, NORTHCUTT VJ, MILLER LL, SPATRICK P, HE F, KAWANA M,FENG H, JACOBSON A, PELTZ SW, SWEENEY HL. PTC124 targets genetic disorders caused bynonsense mutations. Nature 2007; 447: 87�91.

628 M. FERENS-SIECZKOWSKA

[51] WILLIAMS S, RYAN C, JACOBSON C. Agrin and neuregulin, expanding roles and implications fortherapeutics. Biotechnol Adv 2008; 26: 187�201.

[52] XIONG Y, ZHOU Y, JARRETT HW. Dystrophin glycoprotein complex-associated Gbetagamma subu-nits activate phosphatidylinositol-3-kinase/Akt signaling in skeletal muscle in a laminin-dependentmanner. J Cell Physiol 2009; 219: 402�414.

[53] YURCHENCO PD, CHENG YS, CAMPBELL K, LI S. Loss of basement membrane, receptor andcytoskeletal lattices in a laminin-deficient muscular dystrophy. J Cell Sci 2004; 117: 735�742.

Redaktor prowadz¹cy � Wincenty Kilarski

Otrzymano: 14.01.2011 rPrzyjêto: 21.09. 2011 r.Miros³awa Ferens-SieczkowskaKatedra Chemii i Immunochemii Akademii Medycznejul. O. Bujwida 44A; 50-035 Wroc³awe-mail: mferens@immchem.am.wroc.pl