UNC-5 - UNC-5
Нетрин / рецептор DCC | |
---|---|
Идентификаторы | |
Символ | Нетрин / рецептор DCC |
Мембранома | 1137 |
UNC-5 является рецептором для нетринов, включая UNC-6. Нетрины - это класс белков, участвующих в наведении аксонов . UNC-5 использует отталкивание для направления аксонов, в то время как другой рецептор нетрина UNC-40 привлекает аксоны к источнику производства нетрина.
Открытие нетринов
Термин нетрин был впервые использован в исследовании, проведенном в 1990 году на Caenorhabditis elegans, и получил название UNC-6. Исследования, проведенные на грызунах в 1994 году, показали, что нетрины жизненно важны для сигналов наведения. Ортолог UNC-6 позвоночных, netrin-1, был определен как ключевой ориентир для аксонов, движущихся к вентральной средней линии спинного мозга эмбриона грызунов. Нетрин-1 был идентифицирован как критический компонент эмбрионального развития с функциями управления аксонами, миграции клеток, морфогенеза и ангиогенеза. Самые последние исследования показали, что у животных экспрессируется 5 типов нетринов. Эктотопическая экспрессия UNC-5 может приводить к отталкиванию на короткие или большие расстояния.
Аксонное руководство
Считается, что направление аксонов к их мишеням в развивающейся нервной системе связано с диффузными хемотропными факторами, секретируемыми клетками-мишенями. Клетки напольной пластинки на вентральной средней линии спинного мозга секретируют диффундирующий фактор или факторы, которые способствуют разрастанию спинальных комиссуральных аксонов и привлекают эти аксоны in vitro . Недавние исследования показывают, что некоторые механизмы наведения аксонов высоко консервативны у всех животных, тогда как другие, хотя и сохраняются в общем смысле, демонстрируют сильное эволюционное расхождение на детальном механистическом уровне. Выражение UNC-6 Netrin и его рецептора UNC-5 необходимо для направления пионерских аксонов и миграции клеток в C. Элегансе . Нетрины - это молекулы , направляющие аксоны , которые передают свою активность через 2 разных рецептора. Функция UNC-5 - отталкивать аксоны, в то время как другой рецептор UNC-40 (или удаленный при колоректальном раке ) привлекает аксоны к источнику продукции UNC-6. Такие методы, как окрашивание антител , экспрессия трансгена и анализ микроматриц, подтвердили, что UNC-5 экспрессируется в двигательных нейронах DA9. Восемь пар хемосенсорных нейронов Caenorhabditis elegans поглощают флуоресцеиновые красители, проникающие через хемосенсорные органы. При заполнении красителем отростки и клеточные тела этих нейронов могут быть исследованы на живых животных с помощью флуоресцентной микроскопии . Используя этот метод, было идентифицировано пять генов: unc-33, unc-44, unc-51, unc-76 и unc-106. Мы обнаружили, что эти гены влияют на рост аксонов амфид и фазмид у мутантов.
Миграция клеток
В миграции клеток дистального кончика гермафродитов у Caenorhabditis elegans есть три фазы, которые отличаются ориентацией их движений, которые чередуются между переднезадней и дорсовентральной осями. Эксперименты показали, что UNC-5 совпадает со второй фазой миграции и что преждевременная экспрессия приводит к превращению в зависимую от UNC-6 манеру. Это также демонстрирует, что механизм, который регулирует UNC-5, является критическим для реакции на подсказки наведения UNC-6 на нетрин. Хотя он обычно направляет аксоны вдоль дорсовентральной оси, UNC-40 может кооптироваться с SAX-3, чтобы влиять на миграцию клеток вдоль передней задней оси. Белок VAB-8 идентифицирован как вышестоящий регулятор для UNC-40 и определяет механизм полярности в миграции аксонов и клеток .
Формирование
Рост
Эксперимент проводили для определения , если UNC-5 необходим для локализации из пресинаптических компонентов в DA9. При тестировании действия трансгена unc-5 :: intron :: unc-5 на дефект неправильной локализации у мутантных животных UNC-5 при 25 ° C наблюдалось значительное устранение дефекта неправильной локализации. У мутантных животных вентральные и дорсальные миграции нарушены, но продольные движения не затронуты. Они обнаружили, что это спасение не происходит при 16 ° C, потому что трансген не может производить UNC-5 при этой температуре. Это важно, потому что это показывает, что дефект неправильной локализации возникает из-за изменения температуры на стадии личинки L4, которое происходит после того, как DA9 полностью развился. Это говорит о том, что UNC-5 необходим только на ранней стадии роста, чтобы направлять аксоны. UNC-5 представляет новую функцию в поддержании поляризованной локализации GFP :: RAB-3 независимо от ранней поляризации и наведения. При непосредственном тестировании на предмет того, предоставляет ли нетрин UNC-6 информацию для локализации пресинаптических компонентов, было сделано интересное открытие. Трансген egl-20 :: unc-6 создает увеличенную асинаптическую зону дорсального аксона DA9. Они также наблюдали, что увеличенный асинаптический домен частично восстанавливается в UNC-5, что демонстрирует, что UNC-5 действует клеточно автономно в DA9, чтобы опосредовать эктопическое исключение UNC-6 пресинаптических компонентов. Градиент UNC-6 высокий вентрально и низкий дорсально и охватывает дендрит и вентральный аксон DA9. Недавно было обнаружено, что UNC-6 вызывает начальную поляризацию тела нейрональных клеток, специфичных для гермафродитов C. elegans . Результаты этого эксперимента предполагают, что UNC-6 и UNC-5 координируют две разные функции в DA9 и что нетрин экспрессируется после того, как управление аксоном завершено. Внеклеточные сигналы, такие как фактор роста фибробластов Wnt, могут способствовать образованию синапсов , что противоречит традиционному взгляду на образование синапсов в результате контакта между синаптическими партнерами, чтобы запустить сборку синаптических компонентов. Тормозящие факторы, такие как UNC-5, играют важную роль в формировании и поддержании синаптических компонентов.
Выражение взрослого
В исследовании, проведенном на спинном мозге крыс , наблюдались повышенные уровни гомологов нетрина-1 и UNC-5 по сравнению с более низкими уровнями, измеренными у эмбриона . В этом исследовании множественные транскрипты мРНК были обнаружены с помощью Нозерн-блоттинга . Это открытие предполагает, что рецепторы нетрина могут кодироваться альтернативно сплайсированными мРНК. Во время эмбрионального развития выявляется только один вариант сплайсинга, тогда как у взрослой модели их два. Результаты этих открытий предполагают, что гомологи UNC-5 составляют основной метод передачи сигнала нетрина-1 в спинном мозге взрослых . Это показывает, что нетрин-1 играет важную роль в мозге взрослого человека и имеет потенциал для терапевтического применения.
Пластичность
Подобно управлению конусом роста, образование синапсов управляется UNC-5 через градиент UNC-6, который отталкивает миграцию дорсальных аксонов . Дендритные филоподии отходят от дендритного вала во время синаптогенеза и выглядят так, как будто они достигают пресинаптического аксона. Несмотря на кажущуюся связь с аксоном, передача клеточных сигналов все еще необходима для полного синаптического образования. Был проведен эксперимент для определения роли UNC-5 в росте аксонов после повреждения спинного мозга. Netrin выражается нейронами в кортикоспинальных и rubrospinal проекций, и внутренних нейронов в спинном мозге до и после травмы. При тестировании in vitro тела рецепторов UNC-5 берутся из спинного мозга для нейтрализации нетрина-1 в миелине. Это увеличивает рост нейритов из спинномозговых мотонейронов, экспрессирующих UNC-5 .
UNC-129
UNC-129 является лигандом в семействе трансформирующих факторов роста C. elegans, который кодирует трансформирующий фактор роста β (TGF-β). Подобно UNC-6, он направляет первичные аксоны вдоль дорсовентральной оси C. elegans. TGF-β экспрессируется только в спинных рядах мышц стенки тела, но не вентрально. Эктотопическая экспрессия UNC-129 в мышцах приводит к нарушению конуса роста и миграции клеток . Это показывает, что UNC-129 отвечает за опосредование экспрессии дорсовентральной полярности, необходимой для управления аксонами . Недавние открытия показали, что UNC-129 также отвечает за отталкивающее наведение UNC-6 на большие расстояния . Этот механизм усиливает передачу сигналов UNC-40, подавляя при этом только UNC-5. Это вызывает повышение чувствительности конусов роста к UNC-6, когда они движутся вверх по градиенту UNC-129. UNC-129 обеспечивает экспрессию информации о дорсовентральной полярности, необходимой для управления аксонами и управляемых клеточных миграций у Caenorhabditis elegans .
Дендритное самопроизвольное избегание
Недавно было обнаружено, что дендриты не перекрываются и активно избегают друг друга, потому что клеточно-специфические мембранные белки запускают взаимное отталкивание. Однако в отсутствие передачи сигналов UNC-6 дендриты не могут отталкиваться друг от друга. Это открытие подтверждает идею, что UNC-6 критически важен для управления аксонами и дендритами на стадии развития . Также известно, что для самопроизвольного избегания требуется сигнал UNC-6, а не сигнал с градацией UNC-6. От вентрального к дорсальному градиенту UNC-6 не требуется экспрессия, и дендритное самопроизвольное избегание не зависит от такого градиента . UNC-6, который связывается с UNC-40, приобретает различные свойства и функции в качестве ориентира для ближнего действия.
Ламинины позвоночных
Нетрины имеют ту же конечную структуру, что и ламинины позвоночных, но кажутся минимально связанными. Базальной мембраны в сборе у разных видов, позвоночных ламинин-1 (α1β1γ1) и ламинин-10 (α5β1γ1), подобно двум Caenorhabditis Элеганс ламининами, которые эмбрионально выражены и имеют важное значение для сборки базальной мембраны. Во время процесса сборки фундамента ламинины прикрепляются к поверхности клетки через свои G-домены после полимеризации через свои LN-домены. Нетрины участвуют во взаимодействиях гетеротропных LN-доменов во время этого процесса, что указывает на то, что, хотя и схожи по структуре, функции двух семейств различны.
Приложения
Опухолеобразование
Нетрин-1 и его рецепторы DCC и UNC-5 показан новый механизм для индукции или подавления регуляции из апоптоза . Данные показывают, что этот сигнальный путь у людей часто инактивирован. В течение последних 15 лет, противоречивые данные не удались твердо установить , является ли DCC действительно опухоль супрессора ген . Однако недавние наблюдения, что DCC вызывает гибель клеток и является рецептором для нетрина-1, молекулы, недавно участвовавшей в колоректальном онкогенезе. Установленная роль DCC и netrin-1 во время организации спинного мозга может рассматриваться как дальнейший вызов позиции, согласно которой инактивация DCC может играть важную роль в онкогенезе. Последние замечания по функциям ДККА в внутриклеточной сигнализации возобновили интерес к потенциальному вкладу DCC инактивации к раке . Данные показывают, что при взаимодействии с лигандами нетрина DCC может активировать нижестоящие сигнальные пути, а в условиях, когда нетрин отсутствует или находится на низких уровнях, DCC может способствовать апоптозу . Связывания из Netrin-1 с его рецепторами , ингибирует опухоль супрессор р53 зависимого апоптоза . Такие рецепторы обладают свойством индуцировать апоптоз в отсутствие лиганда , тем самым создавая клеточное состояние зависимости от лиганда . Таким образом, нетрин-1 может быть не только хемотропным фактором для нейронов, но и фактором выживания. Это открытие показывает, что пути рецептора нетрина-1 играют важную роль в онкогенезе.
Клетки Шванна
Исследование было проведено с целью определения эффекта Netrin -1 на шванновскую клетки пролиферации . Unc5b является единственным рецептором, экспрессируемым в клетках шванномы RT4 и взрослых первичных шванновских клетках , а нетрин-1 и Unc5b экспрессируются в поврежденном седалищном нерве . Также было обнаружено, что индуцированная нетрином -1 пролиферация шванновских клеток блокируется специфическим ингибированием экспрессии Unc5b с помощью РНКи. Эти данные предполагают, что нетрин-1 может быть эндогенным трофическим фактором для шванновских клеток в поврежденных периферических нервах .
Смотрите также
- Нетрин
- Нейронное развитие
- Аксонное руководство
- Пионерский аксон
- Развитие нервной системы у людей
- Хронология развития человеческого мозга
Рекомендации
дальнейшее чтение
- Цирулли В., Йебра М. (апрель 2007 г.). «Нетринс: за пределами мозга». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 8 (4): 296–306. DOI : 10.1038 / nrm2142 . PMID 17356579 . S2CID 39678112 .
- Раджасекхаран С., Кеннеди Т.Е. (2009). «Семейство белков нетрина» . Геномная биология . 10 (9): 239. DOI : 10.1186 / GB-2009-10-9-239 . PMC 2768972 . PMID 19785719 .
- Мерц, округ Колумбия, Чжэн Х., Киллин М.Т., Кризус А., Кулотти Дж. Г. (июль 2001 г.). «Множественные механизмы передачи сигналов UNC-6 / рецепторов нетрина UNC-5 и UNC-40 / DCC in vivo» . Генетика . 158 (3): 1071–80. PMC 1461735 . PMID 11454756 .
- Крюгер Р.П., Ли Дж., Ли В., Гуань К.Л. (декабрь 2004 г.). «Картирование связывания рецептора нетрина выявляет домены Unc5, регулирующие его фосфорилирование тирозина» . Журнал неврологии . 24 (48): 10826–34. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.3715-04.2004 . PMC 6730211 . PMID 15574733 .
- Чанг Цюй (июнь 2011 г.). «Выбор синаптических партнеров: GRASPing роль UNC-6 / netrin» . BMC Biology . 9 : 43. DOI : 10.1186 / 1741-7007-9-43 . PMC 3112191 . PMID 21663686 .