Frontiere Mecanisme ale diferențierii presinaptice mediate de PTPσ Frontiere în neuroștiința sinaptică

Editat de

Carlos B. Duarte

Universitatea din Coimbra, Portugalia

Revizuite de

Kurt Gottmann

Universitatea Heinrich Heine din Düsseldorf, Germania

Shuya Fukai

Universitatea din Tokyo, Japonia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

Descărcați articolul
- Descărcați PDF
- ReadCube
- EPUB
- XML (NLM)
- Suplimentar
  Material
Citarea exportului
- Notă finală
- Manager de referință
- Fișier TEXT simplu
- BibTex

DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

1 Centrul Djavad Mowafaghian pentru Sănătatea Creierului, Departamentul de Psihiatrie, Universitatea British Columbia, Vancouver, BC, Canada
2 Centrul de Științe ale Sănătății, Institutul Kleysen pentru Medicină Avansată, Universitatea din Manitoba, Winnipeg, MB, Canada
3 Departamentul de Fiziologie și Fiziopatologie, Facultatea de Științe ale Sănătății Rady, Universitatea din Manitoba, Winnipeg, MB, Canada
4 Institutul de cercetare a spitalului pentru copii din Manitoba (CHRIM), Winnipeg, MB, Canada
5 Departamentul de Științe Celulare și Fiziologice, Facultatea de Medicină, Institutul de Științe ale Vieții, Universitatea British Columbia, Vancouver, BC, Canada

Introducere

Un prim pas cheie în formarea unei noi sinapse implică legarea între proteinele organizatoare sinaptice exprimate pe axonul unui neuron și dendrita altui, care declanșează gruparea proteinelor sinaptice intracelulare în ambii neuroni. Prezentarea unei singure proteine organizatoare sinaptice exprimată pe suprafața unei celule non-neuronale este suficientă pentru a induce gruparea locală a mașinilor presinaptice sau postsinaptice. Acest lucru este exemplificat de prima pereche descoperită și cea mai cunoscută de proteine organizatoare sinaptice, neuroliginele postsinaptice (Scheiffele și colab., 2000) și neurexinele presinaptice (Graf și colab., 2004). În plus față de neuroligine și neurexine, au fost descrise o varietate de alte proteine organizatoare cu activități sinaptogene similare (Südhof, 2018). Acestea includ LAR exprimat presinaptic, proteina tirozin fosfatază σ (PTPσ) și PTPδ, care împreună alcătuiesc familia LAR-RPTP și interacționează cu NGL-3 postsinaptic (Woo și colab., 2009), TrkC (Takahashi și colab., 2011), Slitrk1-6 (Takahashi și colab., 2012; Um și colab., 2014), Il1RAPL1 (Yoshida și colab., 2011), IL1RAcP (Yoshida și colab., 2012), SALM3 și SALM5 (Mah și colab. al., 2010; Li și colab., 2015).

Mecanismul prin care proteinele organizatoare sinaptice semnalează formarea unei sinapse născute trebuie să implice mai mult decât simpla aderență. În cazul neurexinei, recrutarea proteinelor intracelulare poate avea loc cel puțin în anumite circumstanțe fără prezența regiunii intracelulare a neurexinei (ICR; Gokce și Südhof, 2013), probabil printr-un co-receptor neidentificat. Același lucru nu pare să fie adevărat pentru LAR-RPTP, deoarece o versiune a PTPσ lipsită de ICR a acționat ca un supresor dominant-negativ al sinaptogenezei (Takahashi și colab., 2011). Cu toate acestea, mecanismul prin care aceste proteine își exercită efectele, inclusiv care sunt proteinele care interacționează intracelular și/sau co-receptorii sunt implicați, este slab înțeles.

LAR-RPTP-urile sunt alcătuite din domenii extracelulare Ig și FNIII care mediază legarea de liganzii postsinaptici NGL-3, TrkC, Slitrks, IL1RAPL1, IL1RAcP și SALM (Takahashi și Craig, 2013). Domeniul LAR-RPTP Ig1 leagă de asemenea sulfatul de condroitină și sulfatul de heparan (HS), interacțiuni care reglează creșterea axonului (Aricescu și colab., 2002; Shen și colab., 2009). În contextul sinaptogenezei, HS concurează cu TrkC pentru legarea PTPσ (Coles și colab., 2014), dar HS poate media formarea de complecși sinaptogeni suplimentari, așa cum este sugerat pentru un complex PTPσ-glypican-4-LRRTM4 (Ko și colab., 2015 ).). Cealaltă familie majoră de organizatori presinaptici, neurexinele, sunt HSPG (Zhang și colab., 2018). Nu este încă clar dacă interacțiunea LAR-RPTP mediată de HS cu neurexinele sau alți co-receptori axonali poate contribui la funcția sinaptogenă.

În urma domeniului transmembranar unic, LAR-RPTP au un domeniu mic de pană urmat de două domenii asemănătoare fosfatazei, denumite D1 și D2, dintre care doar D1 este activ catalitic (Streuli și colab., 1990; Takahashi și Craig, 2013). Există mai multe substraturi enzimatice cunoscute ale LAR-RPTP, inclusiv p250GAP (Chagnon și colab., 2010), β-catenină (Müller și colab., 1999; Dunah și colab., 2005) și N-caderină (Siu și colab., 2007), care le-ar putea media efectele sinaptogene. Domeniul D2 se leagă de proteinele schelelor din familia liprin-α (Serra-Pagès și colab., 1995), de trio GEF/kinază (Debant și colab., 1996) și de proteinele care interacționează cu CASK caskin1 și caskin2 ( Weng și colab., 2011).

Aici, am folosit o strategie de înlocuire moleculară în care una sau mai multe interacțiuni intermoleculare au fost întrerupte de ștergerea domeniului sau mutageneză punctuală pentru a oferi o perspectivă asupra mecanismului prin care PTPσ semnalează formarea unei sinapse născute. Găsim că abilitatea PTPσ de a media inducerea de noi site-uri presinaptice prin partenerii săi canonii trans-sinaptici nu depinde de capacitatea sa de a defosforila ținte sau de a lega HSPG-uri, dar necesită locul de legare pentru liprin-α. Rezultatele noastre sugerează, de asemenea, că, spre deosebire de rapoartele anterioare, legarea dintre PTPσ și liprin-α implică atât domeniile D1, cât și D2 ale PTPσ.

Materiale și metode

Construcții ADN și vectori virali

Vectorul pFB-shPTP folosit pentru ambalarea AAV6-shPTP a fost generat pe baza L315-shCtrlx4 (Gokce și Südhof, 2013), pFB-AAV-GFP-4xshRNA (Zhang și colab., 2018) și secvențe shRNA împotriva PTPσ (5 ′ -GGCATCATGGGTAGTGATT-3 '), PTPδ [5'-GTGCCGGCTAGAAACTTGT-3' (Dunah și colab., 2005)] și LAR [5'-GGCCTACATAGCTACACAG-3 '(Mander și colab., 2005)]. Această plasmidă a fost ambalată în AAV6 de Virovek. AAV6-GFP-4xshRNA numit aici shCtrl a fost descris anterior (Zhang și colab., 2018).

Următoarele construcții au fost descrise anterior: HA-CD4, pLL-CFP (shCtrl-rezistent; Zhang și colab., 2018), HA-TrkC și TrkC-CFP (ambele forma necatalitică; Takahashi și colab., 2011). HA-NGL-3 a fost creat pe baza NGL-3-CFP (Siddiqui și colab., 2013) prin inserarea unui tag HA (YPYDVPDYA) în urma peptidei de semnal și îndepărtarea CFP C-terminal, iar V5-CD4 a fost creat din YFP -CD4 (Takahashi și colab., 2011) prin înlocuirea etichetei YFP cu V5 (GKPIPNPLLGLDST) în urma peptidei de semnal.