UNC-5 - UNC-5

Receptor Netrin / DCC
Identificadores
Símbolo Receptor Netrin / DCC
Membranome 1137

UNC-5 é um receptor para netrinas incluindo UNC-6. As netrinas são uma classe de proteínas envolvidas na orientação dos axônios . UNC-5 usa repulsão para direcionar axônios, enquanto o outro receptor de netrina UNC-40 atrai axônios para a fonte de produção de netrina.

Descoberta de netrins

O termo netrin foi usado pela primeira vez em um estudo feito em 1990 em Caenorhabditis elegans e foi denominado UNC-6. Estudos realizados em roedores em 1994 determinaram que as netrinas são vitais para dicas de orientação. O ortólogo de vertebrado de UNC-6, netrin-1 foi determinado como uma pista de orientação fundamental para os axônios que se movem em direção à linha média ventral na medula espinhal do embrião de roedores. A Netrin-1 foi identificada como um componente crítico do desenvolvimento embrionário com funções na orientação do axônio, migração celular, morfogênese e angiogênese. Os estudos mais recentes descobriram que existem 5 tipos de netrinas expressas em animais. A expressão ectotópica de UNC-5 pode resultar em repulsão de curto ou longo alcance.

Orientação do axônio

Acredita-se que a orientação dos axônios até seus alvos no sistema nervoso em desenvolvimento envolva fatores quimiotrópicos difusíveis secretados pelas células-alvo. Células placa de piso na linha média ventral da medula espinal segregam um factor difusível ou factores que promovem o crescimento de espinais comissurais axónios e atrai esses axónios in vitro . Estudos recentes indicam que vários mecanismos de orientação de axônios são altamente conservados em todos os animais, enquanto outros, embora ainda conservados em um sentido geral, mostram forte divergência evolutiva em um nível mecanístico detalhado. A expressão de netrina UNC-6 e seu receptor UNC-5 é necessária para guiar axônios pioneiros e células migratórias em C. elegans . As netrinas são moléculas de orientação dos axônios que transmitem sua atividade por meio de 2 receptores diferentes. A função do UNC-5 é repelir axônios, enquanto o outro receptor UNC-40 (ou Deletado no Câncer Colorretal ) atrai axônios para a fonte de produção de UNC-6. Métodos como coloração de anticorpos , expressão de transgene e análise de microarranjos confirmaram que UNC-5 é expresso em neurônios motores DA9. Oito pares de neurônios quimiossensoriais em Caenorhabditis elegans absorvem os corantes de fluoresceína que entram nos órgãos quimiossensoriais. Quando preenchidos com corante, os processos e corpos celulares desses neurônios podem ser examinados em animais vivos por microscopia de fluorescência . Usando esta técnica, cinco genes foram identificados: unc-33, unc-44, unc-51, unc-76 e unc-106. Descobrimos que esses genes afetam o crescimento dos axônios anfíbios e fásmicos em mutantes.

Migração celular

Existem três fases na migração das células da ponta distal hermafrodita em Caenorhabditis elegans, que se distinguem pela orientação de seus movimentos que se alternam entre os eixos ântero - posterior e dorso- ventral. A experimentação mostrou que o UNC-5 é coincidente com a segunda fase de migração e que a expressão prematura resultará na conversão de uma maneira dependente do UNC-6. Isso também demonstra que o mecanismo que regula o UNC-5 é crítico para a responsividade da sugestão de orientação da netrina UNC-6. Embora normalmente oriente os axônios ao longo do eixo dorsoventral , o UNC-40 pode ser cooptado com SAX-3 para afetar as migrações celulares ao longo do eixo ântero-posterior. A proteína VAB-8 é identificada como um regulador a montante do UNC-40 e identifica o mecanismo de polaridade no axônio e na migração celular .

Formação

Crescimento

Um experimento foi realizado para determinar se UNC-5 é necessário para a localização de componentes pré-sinápticos em DA9. Ao testar o efeito do transgene unc-5 :: intron :: unc-5 em um defeito de localização incorreta em animais mutantes UNC-5 a 25 ° C, foi observado um resgate significativo do defeito de localização incorreta. Em animais mutantes, as migrações ventrais e dorsais são interrompidas, mas os movimentos longitudinais não são afetados. Eles descobriram que esse resgate não ocorre a 16 ° C porque o transgene não consegue produzir UNC-5 nessa temperatura. Isso é relevante porque mostra que o defeito de localização incorreta é devido a uma mudança na temperatura no estágio larval L4 que ocorre após DA9 estar totalmente desenvolvido. Isso sugere que o UNC-5 é necessário apenas para a fase de crescimento inicial para guiar os axônios. UNC-5 apresenta uma nova função na manutenção da localização polarizada de GFP :: RAB-3 independentemente da polarização inicial e orientação. Ao testar diretamente se a netrina UNC-6 fornece informações para localização de componentes pré-sinápticos , uma descoberta interessante foi feita. O transgene egl-20 :: unc-6 cria uma zona assináptica ampliada do axônio dorsal DA9. Eles observaram ainda que o domínio assináptico ampliado é restaurado parcialmente em UNC-5, o que demonstra que UNC-5 atua de forma autônoma na célula em DA9 para mediar a exclusão ectópica de UNC-6 de componentes pré-sinápticos. O gradiente UNC-6 é alto ventralmente e baixo dorsalmente e abrange o dendrito e o axônio ventral de DA9. Foi descoberto recentemente que UNC-6 causa a polarização inicial do corpo celular neuronal específico do hermafrodita C. elegans . Os resultados deste experimento sugerem que UNC-6 e UNC-5 coordenam duas funções diferentes em DA9 e que a netrina é expressa após a orientação do axônio ser concluída. Pistas extracelulares, como o fator de crescimento de fibroblastos Wnt , podem promover a formação de sinapses , contradizendo a visão tradicional da formação de sinapses a partir do contato entre parceiros sinápticos para desencadear a montagem de componentes sinápticos. Fatores inibitórios , como UNC-5, desempenham papéis essenciais na formação e manutenção dos componentes sinápticos.

Uma conexão neural é formada quando uma sinapse axossomática é criada

Expressão adulta

Em um estudo feito na medula espinhal de ratos , níveis aumentados de netrina-1, UNC-5 homólogos foram observados em comparação com níveis mais baixos medidos no embrião . A partir deste estudo, vários transcritos de mRNA foram detectados por análise de Northern blot . Esta descoberta sugere que os receptores de netrina podem ser codificados por mRNAs com splicing alternativo. Durante o desenvolvimento embrionário, apenas uma variante de emenda é detectada, enquanto há duas no modelo adulto. Os resultados dessas descobertas sugerem que os homólogos UNC-5 constituem um método primário de transdução de sinal de netrin-1 na medula espinhal adulta . Isso mostra que a netrina-1 desempenha um papel importante no cérebro adulto e tem potencial para aplicações terapêuticas .

Plasticidade

Semelhante à orientação do cone de crescimento, a formação de sinapses é indicada pelo UNC-5 por meio de um gradiente UNC-6 que repele a migração do axônio dorsal . Os filopódios dendríticos se estendem da haste dendrítica durante a sinaptogênese e aparecem como se estivessem buscando um axônio pré - sináptico . Apesar da aparência de ligação a um axônio, a sinalização celular ainda é necessária para a formação sináptica completa. Um experimento foi realizado para determinar o papel do UNC-5 no crescimento axonal após lesão da medula espinhal. A netrina é expressa por neurônios nas projeções corticoespinhais e rubrospinais, e por neurônios intrínsecos da medula espinhal antes e depois da lesão. Ao testar in vitro , os corpos do receptor UNC-5 são retirados da medula espinhal para neutralizar a netrina-1 na mielina. Isso aumenta o crescimento de neuritos dos neurônios motores espinhais que expressam UNC-5 .

UNC-129

UNC-129 é um ligante da família do fator de crescimento de transformação em C. elegans que codifica o fator de crescimento de transformação β (TGF-β). Como o UNC-6, ele orienta os axônios pioneiros ao longo do eixo dorsoventral de C. elegans. O TGF-β é expresso apenas nas fileiras dorsais dos músculos da parede corporal e não ventral. A expressão ectotópica de UNC-129 do músculo resulta em cone de crescimento interrompido e migrações celulares . Isso mostra que UNC-129 é responsável por mediar a expressão da polaridade dorso- ventral necessária para a orientação do axônio . Descobertas recentes mostraram que o UNC-129 também é responsável pela orientação repulsiva de longo alcance do UNC-6. Este mecanismo aumenta a sinalização do UNC-40 enquanto inibe o UNC-5 sozinho. Isso causa um aumento na sensibilidade dos cones de crescimento ao UNC-6 conforme eles viajam pelo gradiente UNC-129. UNC-129 medeia a expressão da informação de polaridade dorsoventral necessária para a orientação do axônio e migrações de células guiadas em Caenorhabditis elegans .

Auto-evitação dendrítica

Recentemente, foi descoberto que os dendritos não se sobrepõem e se evitam ativamente porque as proteínas de membrana específicas da célula desencadeiam repulsão mútua. Na ausência de sinalização UNC-6, no entanto, os dendritos não conseguiram se repelir. Esta descoberta apóia a ideia de que UNC-6 é fundamental para a orientação axônio e dendrítica no estágio de desenvolvimento . Também se sabe que a auto-evitação requer UNC-6, mas não um sinal graduado UNC-6. Um gradiente UNC-6 ventral a dorsal não é necessário para a expressão e a auto-evitação dendrítica é independente desse gradiente . O UNC-6 que se liga ao UNC-40 assume diferentes propriedades e funções como uma dica de orientação de curto alcance.

Lamininas de vertebrados

As netrinas compartilham a mesma estrutura terminal com as lamininas de vertebrados, mas parecem minimamente relacionadas. A montagem da membrana basal entre as espécies, vertebrados laminina-1 (α1β1γ1) e laminina-10 (α5β1γ1), como as duas lamininas de Caenorhabditis elegans , são expressas embrionicamente e são essenciais para a montagem da membrana basal. Durante o processo de montagem do porão, as lamininas ancoram-se na superfície da célula por meio de seus domínios G após polimerizar por meio de seus domínios LN. As netrinas estão envolvidas nas interações heterotrópicas do domínio LN durante este processo, o que sugere que, embora semelhantes em estrutura, as funções das duas famílias são diferentes.

Formulários

Tumorigênese

Netrin-1 e seus receptores DCC e UNC-5 mostram um novo mecanismo para a regulação da indução ou supressão da apoptose . A evidência mostra que esta via de sinalização em humanos é freqüentemente inativada. Durante os últimos 15 anos, dados controversos não conseguiram estabelecer com firmeza se o DCC é de fato um gene supressor de tumor . No entanto, as observações recentes de que o DCC desencadeia a morte celular e é um receptor para a netrina-1, uma molécula recentemente implicada na tumorigênese colorretal . O papel estabelecido do DCC e da netrina-1 durante a organização da medula espinhal pode ser visto como um desafio adicional à posição de que a inativação do DCC pode desempenhar um papel significativo na tumorigênese. Observações recentes sobre as funções do DCC na sinalização intracelular renovaram o interesse na contribuição potencial da inativação do DCC para o câncer . Os dados mostram que, quando engajado por ligantes de netrina , o DCC pode ativar as vias de sinalização a jusante e em ambientes onde a netrina está ausente ou em níveis baixos, o DCC pode promover a apoptose . A ligação da netrina-1 aos seus receptores inibe a apoptose dependente do supressor tumoral p53 . Esses receptores compartilham a propriedade de induzir apoptose na ausência do ligante , criando assim um estado celular de dependência do ligante . Assim, a netrina-1 pode não ser apenas um fator quimiotrópico para os neurônios, mas também um fator de sobrevivência. Esta descoberta mostra que as vias do receptor netrin-1 desempenham um papel importante na tumorigênese.

Células de Schwann

Um estudo foi realizado para determinar o efeito da netrina -1 na proliferação das células de Schwann . Unc5b é o único receptor expresso em células de schwannoma RT4 e células de Schwann primárias adultas , e netrin-1 e Unc5b são encontrados para serem expressos no nervo ciático lesado . Também foi verificado que a proliferação de células de Schwann induzida por netrina -1 foi bloqueada pela inibição específica da expressão de Unc5b com RNAi. Esses dados sugerem que a netrina-1 pode ser um fator trófico endógeno para as células de Schwann nos nervos periféricos lesados .

Veja também

Referências

Leitura adicional