כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק בסטרופין - Bestrophin
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| בסטרופין | |
|---|---|
| Bestrophin | |
| מעבדה | כימיה בדם |
| תחום | מחלות עיניים |
 | |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
מהו Bestrophin
Bestrophin-1 הוא חלבון אשר באדם מקודד על ידי הגן BEST1 (להלן RPD ID - 5T5N/4RDQ). משפחת Bestrophin של חלבונים מורכבת מארבעה גנים הקשורים אבולוציונית (BEST3, BEST2, BEST1 ו-BEST4) המקודדים לחלבונים אינטגרליים של הממברנה (Kunzelmann ב-Trends Biochem Sci משנת 2015). משפחה זו זוהתה לראשונה באדם על ידי קישור של מוטציה BEST1 עם Best vitelliform macular dystrophy (להלן BVMD) (Johnson וחב' ב-Prog Retinal Eye Res משנת 2017). הבסטרופינים הם המשפחה העתיקה של חלבונים משומרים מבנית שזוהו כמט בכל אורגניזם שנלמדו החל מחיידקים עד לאדם. באדם, חלבונים אלה מתפקדים כתעלות כאניונים של סידן משופעל, שכל אחד מהם ממוקם ברקמה ייחודית בגוף. ספציפית, הגן BEST1 ממוקם על כרומוזום 11 באתר 11q13 המקודד לחלבון Bestrophin-1 באדם והבטוי שלו גבוה ביותר ברשתית העין.
המבנה
הגנים של bestrophin הם בעלי מבנה גני משומר, עם כמעט גדלים זהים של שמונה מקטעי RFP-TM של האקסונים המקודדים ושל תחומי exon-intron המאוד משומרים. כל אחד מארבעת הגנים של bestrophin הוא בעל קצה 3prime ייחודי באורך שונה. BEST1 נמצא בשני מחקרים בלתי תלויים כמווסת על ידי microphthalmia-associated transcription factor (Esumi וחב' ב-J BiolChem משנת 2007, ו-Hoek וחב' ב-Pigment Cell & Melanoma Research משנת 2008).
החלבון
Bestrophin-1 הוא חלבון אינטגרלי בממברנה, הנמצא בעיקר באפיתל הפיגמנטרי של רשתית העין (להלן RPE) (Strauss וחב' ב-Adv Exp Med Biol משנת 2012). בתוך שכבת ה-RPE, בסטרופין ממוקם בעיקר בממברנת הפלזמה הבזו-לטרלית. המבנה הגבישי של החלבון מצביע על כך שיש לו תפקוד עיקרי כתעלת יונים בדומה ליכולות שלו בפיקוח על סידן. Bestrophin-1 מורכב מ-585 חומצות אמינו, והקצוות ה-N וה-C טרמינליים ממוקמים בתוך התא. המבנה של Best1 מורכב מ-5 תת-יחידות זהות, כאשר כל אחת מהן חוצה את הממברנה 4 פעמים ויוצרת חור המשכי דמוי-משפך, דרך המקטע הטרנסממברנלי השני, המכיל מספר גדול של שיירים ארומטיים, כולל motif משולש של arg-phe-pro (להלן RFP) (Hartzell וחב' ב-Physiolo Rev משנת 2008, ו-Xiao וחב' ב-Pflügers Archiv משנת 2010). החור בממברנה ממוקם בהתייחסות לחומצות אמינו הידרופוביות לא-קוטביות. המבנה וההרכב של החור הממברנלי, מסייעים לאבטח שרק אניונים קטנים יהיו מסוגלים לעבור באופן מוחלט דרך התעלה הפועלת כשני משפכים הפועלים זה אחר זה. פעולה זו מתחילה דרך מעבר חצי-סלקטיבי צר, ולאחר מכן מעבר זה נפתח למעבר גדול יותר טעון חיובית המשתנה למעבר צר יותר המגביל את גודל האניונים המסוגלים לעבור דרך החור. הסידן מהדק כמנגנון חגורתי סביב מקטע גדול יותר במרכז התעלה. יוני סידן של פתיחה וסגירה משמשים לרגולציה של פתיחת וסגירת התעלה כתוצאה משינויי קונפורמציה הנגרמים על ידי קישור סידן לקצה ה-C טרמינלי מייד לאחר מקטע הטרנסממברנלי האחרון.
פיזור רקמתי ותת-תאי
המיקום והביטוי של גן המקודד ל-BEST1, חיוניים לתפקוד החלבון, כאשר mislocalization נכרך לרוב למגוון של מחלות ניווניות של הרשתית. הגן BEST1 מבטא בעיקר את חלבון BEST1 בציטוזול של תאי האפיתל של פיגמנט הרשתית. החלבון מופיע אופיינית ב-vesicles בקרבת ממברנת התא. קיים מחקר התומך בכך שחלבון BEST1 מיוצר וממוקם ברטיקולום האנדופלזמטי (שהוא ה-organelle הקשור לסינתזה של חלבונים ושומנים). BEST1 מבוטא אופיינית עם חלבונים אחרים המסונטזים גם ברטיקולום האנדופלזמטי, כגון calreticulin, calnexin ו-Stim-1. המעורבות של יון הסידן בטרנספורט המנוגד של יוני כלוריד, תומך אף הוא בגישה ש-BEST1 כרוך ביצירת מאגרי סידן בתוך התא.
התפקוד
החלבון BEST1 פועל בעיקר כתעלת סידן משופעל של כלוריד תוך תאי בממברנה התאית, שאינו תלוי במתח. נמצא ש-BEST1 פועל כתעלת אניון הנשלטת על ידי הנפח.
מחלות
Best's vitelliform macular dystrophy (להלן BVMD): Lipofuscin הוא שייר ליפידי הנוצר על ידי עיכול בליזוזום של הנוירון האנושי. הוא מייצג של מה שעלול להתרחש בעין של אדם המושפע על ידי BVMD. מדובר במפגע שהוא אחד המפגעים השכיחים ביותר של BEST1. מחלת BVMD מאובחנת בילדים והיא נגרמת על ידי הצטברות של lipofuscin בעין. האבחון בדרך כלל מגיע לאחר electrooculogram לא נורמלי, בו יש ירידה בשפעול של תעלות סידן בממברנה הבזולטרלית של אפיתל פיגמנט הרשתית מוטציה בגן BEST1 גורמת בדיעבד לאובדן הפעילות של התעלה ולדגנרציה של הרשתית אף על פי ש-BVMD היא הצורה האוטוזומלית דומיננטית של הדיסטרופיה של המאקולה, פעילותו משתנה בין משפחות, אף על פי שרובן המכריע של משפחות אלו מגיע ממוצא צפון אירופי. באופן טיפוסי אנשים עם מפגע זה חווים חמישה שלבים של החמרה מתקדמת של המפגע, עם עיתוי וחומרה השונים באופן ניכר. BVMD נגרם לרוב על ידי מוטציות mussense בודדות, עם זאת, שמט של חומצות אמינו זוהה גם כן. איבוד פעילות של תעלות כלוריד ב-BEST1, יכול להסביר מספר תחומים שכיחים ביותר הקשרים ל-BVMD: חוסר היכולת לווסת את הריכוזים התוך-תאיים של יונים ולווסת את נפח התא (Olaf וחב' ב־Adv Exp Med Biol משנת 2014). למעלה מ-100 מוטציות הגורמות למחלה מיוחסות ל-BVMD.
Adult-onset vitelliform macular dystrophy (AVMD)
מחלה זו מורכבת מנגעים ברשתית הדומים לאלה של BVMD. עם זאת, הסיבה למחלה האחרונה אינה כה מוחלטת כמו ב-BVMD. אי היכולת לאבחן AVMD בשיטות גנטיות, מקשה על האבחון. גם לא ידוע האם יש אמנם הבדל קליני בין AVMD הנגרם על ידי מוטציות ב-BEST1, לבין AVMD הנגרם על ידי מוטציות ב-PRPH2. ב-AVMD בדרך כלל יש פחות איבוד ראייה בהשוואה ל-BVMD, וגם אין סיפור משפחתי של מפגע זה.
Autosomal recessive bestrophinopathy (ARB)
מחלה זו זוהתה לראשונה בשנת 2008. אלה עם מחלה זו מדגימים ירידה בראייה במהלך 10 השנים הראשונות של החיים. הורים ובני משפחה לא לוקים בשום אנומליה שכן מדובר במחלה אוטוזומלית-רצסיבית, מה שמצביע על כך ששני האללים של הגן BEST1 חייבים לשאת מוטציות. נגעים ויטליפורמים נמצאים לרוב, ומספר מקרים כרוכים בבצקת מאקולרית ציסטואידית. בנוסף, סיבוכים נוספים התגלו כאשר הראייה פוחתת עם הזמן, אף על פי שקצב דעיכת הראייה משתנה. מוטציות הגורמות ל-ARB נעות בין מוטציות missense למוטציות של בסיס בודד באזורים לא-מקודדים.
Autosomal dominant vitreoretinochoroidopathy
Vitreoretinochoroidopathy אוטוזומלית-דומיננטית זוהתה לראשונה בשנת 1998, והיא מתבטאת בשתי העיניים עם ירידות בראייה היקפית כתוצאה מעודף נוזל ושינויים בפיגמנטציה של רשתית העין. ירוד (קטרקט) בגיל מוקדם גם כן אפשרי.
Retinitis pigmentosa (RP)
מפגע זה תואר לראשונה בקשר לגן BEST1 בשנת 2009, ונמצא כרוך עם ארבע מוטציות missense שונות בגן BEST1 באדם. כל המטופלים הפגועים מגלים תגובה מופחתת לאור ברשתית שלהם, ולולים לחוות שינויים בפיגמנטציה, optic discs חיוורים, הצטברות נוזל וירידה בחדות הראייה. כל המפגעים שלמעלה חסרים טיפול ידוע, או ריפוי. עם זאת, החל משנת 2017, קיים מחקר לגילוי טיפולים עם שתלים של תאי אב של האפיתל הפיגמנטרי של האפיתל.
אפיטופים חדשים לאנטי-בסטרופין בדיסטרופיה מאקולרית ויטלופורמית (VMD)
נוגדנים אוטואימוניים כנגד bestrophin נמצאו במטופלים עם דיסטרופיה מאקולרית ויטלופורמית ללא מוטציות ידועות של הגן. נסיובים ממטופלים עם VMD שימשו למדידת טיטרים של נוגדנים עצמיים כנגד bestrophin בשיטות של ELISA וכן על ידי immunoblotting. המיפוי של אפיטופים בוצע על ידי שימוש ב-49 פפטידים סינתטיים שעברו ביוטיניליזציה החולשים על הרצף השלם של bestrophin האנושי. הפפטידים באורך של 15 חומצות אמינו, מתוכם 12 חומצות אמינו עברו ציפוי במיקרופלטות שטופלו עם streptavidin, ונסיובים ספציפיים ל-bestrophin נמדדו ליכולתם להיקשר לפפטידים שעברו אימוביליזציה על ידי ELISA. בתחילה נלמדו שני מטופלים עם VMD, עם פנוטיפ קליני דומה אך עם הקשרי HLA שונים. שימוש בפפטידים סינתטיים חופפים, הביאו למציאת קישור חזק של הנסיוב הראשון לרצף 61-73 של הלולאה החיצונית הראשונה. בניגוד לכך, הנסיוב השני הגיב עם שני אפיטופים, 326-331 ו-517-530, הממוקמים בתוך המקטע RPE ה-N-טרמינלי הציטופלזמי. אנליזות של 14 נסיובים חיוביים ל-bestrophin של מטופלים עם מפגעים מאקולריים ויטליפורמיים, הראו ש-100% מהאוטו-נוגדנים הנקשרים לאפיטופ 61-73, קובעים שמדובר בדטרמיננט העיקרי של נוגדנים אנטי-bestrophin. בנוסף, 71% מהנוגדנים העצמיים הנקשרים לאפיטופ 325-351 בתוך הציטופלזמה, ו־57% מהנוגדנים העצמיים המזהים את האפיטופ 43–529 של המקטע ה-C-טרמינלי.
מסקנות
נראה ששלושת אזורי ה-bestrophin מייצגים את האפיטופים האימונופתוגניים העיקריים, הקשורים לפתוגנזה של VMD. מעל 97% של המוטציות הגורמות למחלה, ממוקמים במקטע ה-N-טרמינלי של bestrophin מה שמדגיש את חשיבותו התפקודי. כיוון שאוטו-נוגדנים שיכולים לחסום את הרצפים שהוזכרו, הקישור שלהם יכול להיות זהה לתסמינים הקשורים לפגמים הגנטיים של bestrophin, שעלולים לגרום לפתוגנזה של הניוון של הרשתית. ממצאים אלה מספקים מידע חיוני להבנת האנטיגניות של bestrophin ב-VMD.
הוראות לביצוע הבדיקה
ניתן לבצע את הבדיקה בנסיוב, ולצורך זה יש ליטול דם במבחנה כימית (פקק אדום) או במבחנת ג'ל (פקק צהוב). לאחר סרכוז יש לשלוח למעבדה נוזל עליון מקורר במבחנת פלסטיק. ניתן לבצע את הבדיקה בפלזמה, ולצורך זה יש ליטול דם במבחנת ספירת-דם (פקק סגלגל עם EDTA), ולאחר סרכוז יש לשלוח למעבדה נוזל עליון מקורר במבחנת פלסטיק. יש לפסול את הדגימה אם היא המוליטית באופן מתון או מאוד המוליטית. ניתן לקבל בדיקה מקוררת לאחר הפשרה, אך יש לפסול דגימה מחוממת לאחר הפשרה.
יציבות הדגימה: בהיותה מקוררת ניתן להשתמש בדגימה 7 ימים לאחר נטילת הדם.
ראו גם
- חזרה לדף מדריך בדיקות מעבדה
- בדיקות מעבדה - אבחון מחלות ומפגעים מטבוליים-גנטיים
- בדיקות מעבדה - בדיקות ביוכימיות
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)