Szczelina-Robo

Slit-Robo to nazwa kompleksu białek sygnalizujących komórki o wielu różnych funkcjach, w tym kierowaniu aksonami i angiogenezie .

Szczelina odnosi się do wydzielanego białka, które jest najbardziej znane jako odpychająca wskazówka prowadząca akson, a Robo odnosi się do jego transbłonowego receptora białkowego . Istnieją cztery różne Robo i trzy Szczeliny u kręgowców: Robo1 , Robo2 , Robo3 /Rig-1 i Robo4 oraz Szczelina1 , Szczelina2 , Szczelina3 . W Drosophila są trzy Robo i jedna Szczelina . Odpowiednie homologi Slit i Robo w C. elegans to odpowiednio Slt i Sax-3.

Szczeliny charakteryzują się czterema odrębnymi domenami, z których każda zawiera zmienną liczbę powtórzeń bogatych w leucynę (LRR), siedem do dziewięciu powtórzeń EGF , domenę ALPS (Agrin, Perlecan, Laminina, szczelina) i węzeł cysteinowy . Roboty charakteryzują się pięcioma domenami Ig-podobnymi , trzema powtórzeniami fibronektyny typu III (FNIII), częścią przezbłonową i ogonem wewnątrzkomórkowym z maksymalnie czterema zachowanymi motywami cytoplazmatycznymi: CC0 (potencjalne miejsce fosforylacji tyrozyny ) , CC1 (również potencjalny miejsce fosforylacji tyrozyny i wiąże domenę P3 DCC receptora netryny-1 ), CC2 (rozciągnięcie poliproliny; konsensusowe miejsce wiązania dla białek Ena/Vasp ) i CC3 (rozciągnięcie poliproliny).

Tło i odkrycie

W rozwijającym się układzie nerwowym zwierząt dwustronnych większość aksonów przechodzi na przeciwną (przeciwstronną) stronę ciała. Jakie geny zapewniają prawidłowy przebieg tego procesu? To fundamentalne pytanie dotyczące kierowania aksonami doprowadziło badaczy do Robo, które zostało zidentyfikowane podczas wielkoskalowych badań przesiewowych mutantów Drosophila na początku lat 90. Wykazano, że ekspresja Robo jest wymagana do odpychania aksonów od linii środkowej, zarówno w aksonach ipsilateralnych, które nigdy nie przekraczają linii środkowej, jak iw aksonach spoidłowych, które już się skrzyżowały. Stwierdzono, że inne białko Commissureless (Comm) jest niezbędnym regulatorem Robo: u mutantów comm aktywność Robo jest zbyt wysoka i żadne aksony nie przekraczają linii środkowej. Kilka lat później dowody genetyczne, biochemiczne eksperymenty wiązania i testy eksplantów zidentyfikowały szczeliny jako odpychające ligandy receptorów Robo zarówno u Drosophila, jak i kręgowców. Stwierdzono również, że szczelina działa jako odpychająca wskazówka w przewodnictwie opuszki węchowej. Wysoka konserwacja struktur szczelin i robotów oraz podobieństwa ich funkcji wśród kręgowców i bezkręgowców stanowią mocny argument za ewolucyjnie zachowanym wymogiem dla sygnalizacji szczeliny / robota w rozwijającym się układzie nerwowym.

Szlaki sygnalizacji komórkowej

Wiązanie typu „slit-robo”.

Region funkcjonalny białek szczeliny znajduje się w obrębie powtórzeń bogatych w leucynę (LRR). Szczelina2 wiąże Robo1 elastycznym połączeniem między jego domeną D2 a dwoma pierwszymi domenami podobnymi do Ig Robo1. Badania sugerują, że proteoglikany siarczanu heparanu, które są wymagane do sygnalizacji szczelinowej u Drosophila, mogą wspierać tę interakcję poprzez stabilizację kompleksu szczelina-robot lub działając jako koreceptory , które prezentują szczeliny robotom.

Wewnątrzkomórkowe zdarzenia wiązania robo

Na funkcję sygnalizacji Slit-Robo wpływa wiązanie czynników wewnątrzkomórkowych z domenami cytoplazmatycznymi Robo.

Abelsona i Enabled

U Drosophila dwa białka, kinaza tyrozynowa Abelsona (Abl) i Enabled (Ena), pośredniczą w przebudowie cytoszkieletu poniżej sygnalizacji Slit-Robo. Abl może fosforylować domeny CC0 i CC1 Robo, zmniejszając w ten sposób aktywność Robo, podczas gdy Ena oddziałuje z CC0 i CC2, pośrednicząc w sygnalizacji odpychającej. Uważa się również, że Abl promuje odpychającą sygnalizację poprzez wiązanie się z białkami związanymi z cyklazą adenylową (CAP), które regulują polimeryzację aktyny .

Rho GTPazy

Wiązanie szczeliny z Robo indukuje wiązanie SrGAP1 z domeną CC3 Robo1, co prowadzi do dalszej dezaktywacji Cdc42 , GTPazy Rho, która pośredniczy w polimeryzacji aktyny, i aktywacji RhoA , GTPazy Rho, która pośredniczy w depolimeryzacji aktyny. U Drosophila białko adaptera SH3 - SH2 Dock wiąże się bezpośrednio z domenami CC2 i CC3 Robo, rekrutując kinazę białkową aktywowaną przez p21 (Pak) i Sos, co skutkuje zwiększoną aktywnością Rac. To powiązanie Robo-Dock jest zwiększane przez wiązanie Slit-Robo, podobnie jak rekrutacja Sos. Drosophila Robo wchodzi również w bezpośrednią interakcję z GAP Vilse lub CrossGAP, które mogą działać w celu obniżenia aktywności Rac .

Receptor netryny DCC

Innym sposobem, w jaki sygnalizacja Slit-Robo może pośredniczyć w odpychaniu z linii środkowej, jest wyciszenie receptora atrakcyjnej wskazówki prowadzącej netryna-1 , usunięta w raku jelita grubego (DCC), dezaktywując w ten sposób przyciąganie, w którym pośredniczy netryna-1, do linii środkowej . Robo wiąże się bezpośrednio z domeną cytoplazmatyczną DCC, a eksperymenty z eksplantatami Xenopus wykazały, że ta interakcja wycisza przyciąganie, w którym pośredniczy netryna; jednak eksperymenty in vivo nie potwierdziły jeszcze znaczenia tego mechanizmu dla spoidłowego prowadzenia aksonów w zarodkach.

Interakcje z bez prowizji

Drosophila Commissureless (Comm) jest białkiem transbłonowym wyrażanym w neuronach spoidłowych. Comm promuje przekraczanie linii środkowej poprzez regulację Robo w dół. Wykazano, że motyw sygnału sortowania LPSY jest wymagany, aby Comm posortował Robo do endosomów, uniemożliwiając mu dostęp do powierzchni stożka wzrostu. Tak więc, gdy następuje ekspresja Comm, obecność szczeliny nie wpływa na aksony i są w stanie przekroczyć linię środkową. Wyrażenie Comm jest ściśle regulowane, aby zapewnić, że aksony spowalniają Robo we właściwym czasie. W przypadku braku Comm Robo nie jest odpowiednio regulowany w dół i wszystkie aksony nie przekraczają linii środkowej.

Funkcje

Szczeliny pośredniczą w komunikacji komórkowej w wielu różnych systemach, regulując przewodnictwo, migrację komórek i polaryzację wielu różnych typów komórek.

Prowadzenie aksonu

Interakcje szczelina-robot regulują prowadzenie aksonów na linii środkowej dla aksonów spoidłowych , siatkówkowych , węchowych , korowych i przedmóżdżkowych. Delecje poszczególnych robotów nie pasują fenotypowo do mutantów szczeliny, co wskazuje, że Robos1-3 odgrywają odrębne, uzupełniające się, ale nie całkowicie nakładające się role w kierowaniu aksonami. U Drosophila interakcje szczeliny z Robo1 i Robo2 wspólnie określają, czy akson przekroczy linię środkową, i oba są niezbędne do prawidłowego skrzyżowania. Robo2 i Robo3 działają razem, aby określić boczne położenie aksonu względem linii środkowej. Nakładające się gradienty ekspresji Robos wzdłuż podłużnych odcinków w Centralny układ nerwowy (OUN) jest określany jako „kod robota”, ale nie wiadomo, czy tworzenie określonych podłużnych dróg, w których pośredniczy Robo, obejmuje sygnalizację szczeliny. Spekulowano, że wiązanie homofilne i heterofilne wśród robotów może być wystarczające do pośredniczenia w tym efekcie.

U kręgowców Robo1 i Robo2 współpracują ze sobą, pośrednicząc w odpychaniu ligandów szczelinowych wyrażanych na płycie podłogowej, podczas gdy Robo3/Rig-1 ma przeciwną aktywność i działa w celu promowania przyciągania do linii środkowej (najprawdopodobniej poprzez hamowanie pozostałych dwóch receptorów Robo, przez nieznany mechanizm). Myszy pozbawione wszystkich trzech robotów lub wszystkich trzech szczelin wykazują fenotyp podobny do mutanta Drosophila Slit.

Rozgałęzienia aksonalne i dendrytyczne

Wykazano, że Slit2 i Slit1 działają jako potencjalne pozytywne regulatory tworzenia zabezpieczenia aksonów podczas tworzenia lub przebudowy obwodów nerwowych. W rzeczywistości wykazano, że Slit2-N, N-końcowy fragment Slit2, indukuje wydłużenie i rozgałęzienie zwoju korzenia grzbietowego (DRG), podczas gdy pełnej długości Slit2 antagonizuje ten efekt. Jednak w centralnych aksonach czuciowych nerwu trójdzielnego pełnej długości Slit2, poprzez interakcje z receptorem semaforyny , pleksyną-A4 reguluje rozgałęzienia aksonów. Interakcje między szczeliną i Robo w tym procesie są niejasne, ale DRG wyraża Robo2, a aksony trójdzielne wyrażają Robo1-2. Interakcje szczelina-Robo są jednak wysoce zaangażowane w rozwój dendrytyczny neuronów korowych, ponieważ ekspozycja na Slit1 prowadzi do zwiększonego dendrytycznych , podczas gdy hamowanie interakcji szczelina-robo osłabia rozgałęzienia dendrytyczne.

Projekcje topograficzne

Celowanie aksonalne przez Slit-Robo wydaje się odgrywać ważną rolę w organizacji projekcji topograficznych aksonów, które odpowiadają somatosensorycznym polom receptywnym . W układzie wzrokowym Drosophila , Slit i Robo zapobiegają mieszaniu się komórek lamaina i lobula. Zmienna ekspresja receptorów Robo na neuronach węchowych Drosophila kontroluje organizację aksonów w płatach węchowych. U kręgowców Slit1 odgrywa ważną rolę w narządu lemieszowo-nosowego (VNO) do dodatkowej opuszki węchowej (AOB). W 2009 roku wykazano, że połączenie sygnalizacji Slit-Robo i Netrin-Frazzled u Drosophila reguluje tworzenie map miotopowych, które opisują unerwienie dendrytów neuronów ruchowych w polu mięśniowym.

Migracja komórek

Wykazano, że Slit-Robo wpływa na migrację neuronów i komórek glejowych , leukocytów i komórek śródbłonka . Slit1 i Slit2 pośredniczą w odpychającej aktywności przegrody i splotu naczyniówkowego , które ukierunkowują migrację niezróżnicowanych komórek strefy podkomorowej (SVZ) w dziobowym strumieniu migracyjnym (RMS) do opuszki węchowej, gdzie różnicują się w neurony węchowe. Udział sygnalizacji Robo w tym systemie jest niejasny, ale wiadomo, że migrujące neuroblasty faktycznie wyrażają mRNA Robo2 i Robo3 .

Podczas rozwoju obwodowego układu słuchowego myszy, sygnalizacja Slit/Robo nakłada siłę ograniczającą na neurony zwojów spiralnych, aby zapewnić ich precyzyjne pozycjonowanie dla prawidłowego unerwienia komórek rzęsatych zwojów spiralnych ślimaka.

Implikacje w chorobie

Nowotwory i choroby naczyniowe

Hamowanie Robo1, które kolokalizuje z czynnikiem von Willebranda w komórkach śródbłonka guza , prowadzi do zmniejszenia gęstości mikronaczyń i masy guza czerniaka złośliwego . Wiadomo, że Slit2 pośredniczy w tym efekcie. Robo4, znany również jako magiczne rondo, jest specyficzną dla śródbłonka Robo, która po związaniu Slit2 blokuje kinazy z rodziny Src , hamując w ten sposób migrację i przepuszczalność indukowaną przez VEGF -165 in vitro oraz przeciek naczyniowy in vivo . Sugeruje to, że terapia skojarzona VEGF/Slit2 może być użyteczna w zapobieganiu angiogenezie guza i przeciekowi naczyniowemu lub obrzękowi po zawale serca lub udarze .

Porażenie wzroku poziomego z postępującą skoliozą

Homozygotyczne mutacje Robo3 zostały powiązane z typowym okulistycznym porażeniem wzroku poziomego z postępującą skoliozą , która charakteryzuje się problemami okoruchowymi i ogólnymi zaburzeniami unerwienia.

Dysleksja

Robo1 został uznany za jeden z 14 różnych genów kandydujących na dysleksję i jeden z 10, które pasują do teoretycznej sieci molekularnej zaangażowanej w migrację neuronów i wzrost neurytów. Przewiduje się, że szczelina 2 będzie odgrywać rolę w sieci.

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Slit-Robo&oldid=1091274889 ”