Molecular mechanisms of axon guidance

Abstract

Přesné zapojení nervového systému závisí na navigačních molekulách axonů a na tom, jak axony navigují ke svým synaptickým cílům. V této práci odhalujeme nové regulační mechanismy semaforinů, největší skupiny navigačních molekul, a jejich plexinových receptorů prostřednictvím dvou odlišných přístupů. Nejprve zkoumáme, jak složky extracelulární matrix, proteoglykany, modulují semaforin-plexinovou signalizaci. Za druhé, zkoumáme downstream efektorové regulační mechanismy MICAL1, které kontrolují cytoskeletální odpověď na semaforin-plexinovou signalizaci. Prostřednictvím funkčních testů se sekretovanými semaforiny z drosophily a strukturální analýzy Sema2b jsme zjistili, že proteoglykany interagují s těmito vodícími molekulami prostřednictvím jejich glykosaminoglykanových (GAG) řetězců. To vedlo k našemu navrhovanému modelu semaforinového můstku, kde GAG řetězce proteoglykanů vázají sekretované semaforiny na buněčné povrchy a prezentují je receptorům na okolo rostoucích axonech. Tato interakce s GAG zabraňuje difúzi semaforinu a vytváří gradienty koncentrace semaforinu, což umožňuje, aby tyto molekuly fungovaly jako naváděcí molekuly krátkého dosahu. Použili jsme kryo-elektronovou mikroskopii a biochemické přístupy k objasnění struktury MICAL1 a odhalení autoinhibičního mechanismu, kde N-terminální...