UNC-5 - UNC-5

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

UNC-5 es un receptor de netrinas, incluido UNC-6. Las netrinas son una clase de proteínas involucradas en la guía de axones . UNC-5 utiliza la repulsión para dirigir los axones, mientras que el otro receptor de netrina UNC-40 atrae a los axones a la fuente de producción de netrina.

Descubrimiento de netrins

El término netrina se utilizó por primera vez en un estudio realizado en 1990 en Caenorhabditis elegans y se denominó UNC-6. Los estudios realizados en roedores en 1994 han determinado que las netrinas son vitales para las señales de orientación. Se determinó que el ortólogo de vertebrados de UNC-6, netrina-1, era una señal de orientación clave para los axones que se mueven hacia la línea media ventral en la médula espinal del embrión de roedor. La netrina-1 ha sido identificada como un componente crítico del desarrollo embrionario con funciones en la guía de axones, migración celular, morfogénesis y angiogénesis. Los estudios más recientes han encontrado que existen 5 tipos de netrinas expresadas en animales. La expresión ectotópica de UNC-5 puede resultar en repulsión de corto o largo alcance.

Guía de axones

Se cree que la guía de los axones hacia sus objetivos en el sistema nervioso en desarrollo implica factores quimiotrópicos difusibles secretados por las células objetivo. Las células de la placa del piso en la línea media ventral de la médula espinal secretan un factor o factores difusibles que promueven el crecimiento de axones comisurales espinales y atraen estos axones in vitro . Estudios recientes indican que varios mecanismos de guía de axones están altamente conservados en todos los animales, mientras que otros, aunque todavía se conservan en un sentido general, muestran una fuerte divergencia evolutiva a un nivel mecanicista detallado. La expresión de la netrina UNC-6 y su receptor UNC-5 es necesaria para guiar los axones pioneros y las células migratorias en C. elegans . Las netrinas son moléculas de guía de axones que transmiten su actividad a través de 2 receptores diferentes. La función de UNC-5 es repeler los axones mientras que el otro receptor UNC-40 (o Deleted in Colorrectal Cancer ) atrae axones a la fuente de producción de UNC-6. Métodos como la tinción de anticuerpos , la expresión de transgenes y el análisis de microarrays han confirmado que UNC-5 se expresa en neuronas motoras DA9. Ocho pares de neuronas quimiosensoriales en Caenorhabditis elegans absorben tintes de fluoresceína que ingresan a través de los órganos quimiosensoriales. Cuando se llena con tinte, los procesos y los cuerpos celulares de estas neuronas pueden examinarse en animales vivos mediante microscopía de fluorescencia . Mediante esta técnica se identificaron cinco genes: unc-33, unc-44, unc-51, unc-76 y unc-106. Descubrimos que estos genes afectan el crecimiento de los axones anfidos y fásmidos en mutantes.

Migración celular

Hay tres fases en la migración de células hermafroditas de la punta distal en Caenorhabditis elegans que se distinguen por la orientación de sus movimientos que alternan entre los ejes anteroposterior y dorsoventral . La experimentación ha demostrado que UNC-5 coincide con la segunda fase de migración y que la expresión prematura resultará en un giro dependiente de UNC-6. Esto también demuestra que el mecanismo que regula UNC-5 es fundamental para la capacidad de respuesta de la señal de guía netrin UNC-6. Aunque normalmente guía los axones a lo largo del eje dorsoventral , UNC-40 puede cooptarse con SAX-3 para afectar las migraciones celulares a lo largo del eje anterior posterior. La proteína VAB-8 se identifica como un regulador aguas arriba de UNC-40 e identifica el mecanismo de polaridad en la migración de axones y células .

Formación

Crecimiento

Se realizó un experimento para determinar si se requiere UNC-5 para la localización de componentes presinápticos en DA9. Al probar el efecto del transgén unc-5 :: intron :: unc-5 sobre un defecto de localización errónea en animales mutantes UNC-5 a 25 ° C, se observó un rescate significativo del defecto de localización errónea. En los animales mutantes, las migraciones ventrales y dorsales se interrumpen, pero los movimientos longitudinales no se ven afectados. Descubrieron que este rescate no ocurre a 16 ° C porque el transgén no produce UNC-5 a esa temperatura. Esto es relevante porque muestra que el defecto de mala localización se debe a un cambio en la temperatura en la etapa larvaria L4 que ocurre después de que DA9 está completamente desarrollado. Esto sugiere que UNC-5 solo se requiere para la fase de crecimiento temprano para guiar los axones. UNC-5 presenta una función novedosa en el mantenimiento de la localización polarizada de GFP :: RAB-3 independientemente de la polarización y la guía tempranas. Al probar directamente si UNC-6 netrin proporciona información para la localización de componentes presinápticos , se hizo un descubrimiento interesante. El transgén egl-20 :: unc-6 crea una zona asináptica agrandada del axón dorsal DA9. Además, observaron que el dominio asináptico ampliado se restaura parcialmente en UNC-5, lo que demuestra que UNC-5 actúa de forma autónoma celular en DA9 para mediar la exclusión ectópica de UNC-6 de componentes presinápticos. El gradiente UNC-6 es alto ventralmente y bajo dorsalmente y abarca la dendrita y el axón ventral de DA9. Se descubrió recientemente que UNC-6 causa la polarización inicial del cuerpo celular neuronal específico hermafrodita de C. elegans . Los hallazgos de este experimento sugieren que UNC-6 y UNC-5 coordinan dos funciones diferentes en DA9 y que la netrina se expresa después de que se completa la guía del axón. Las señales extracelulares como el factor de crecimiento de fibroblastos Wnt pueden promover la formación de sinapsis , lo que contradice la visión tradicional de la formación de sinapsis a partir del contacto entre socios sinápticos para desencadenar el ensamblaje de componentes sinápticos. Los factores inhibidores como UNC-5 juegan un papel esencial en la formación y mantenimiento de los componentes sinápticos.

Se forma una conexión neuronal cuando se crea una sinapsis axosomática

Expresión adulta

En un estudio realizado en la rata médulas espinales , el aumento de netrina-1, UNC-5 homólogo niveles fueron observados en comparación con disminuir los niveles medidos en el embrión . A partir de este estudio, se detectaron múltiples transcripciones de ARNm mediante análisis de transferencia Northern . Este hallazgo sugiere que los receptores de netrina podrían estar codificados por ARNm empalmados alternativamente. Durante el desarrollo embrionario, solo se detecta una variante de empalme, mientras que hay dos en el modelo adulto. Los resultados de estos hallazgos sugieren que los homólogos de UNC-5 constituyen un método principal de transducción de señales de netrina-1 en la médula espinal adulta . Esto muestra que la netrina-1 juega un papel importante en el cerebro adulto y tiene potencial para aplicaciones terapéuticas .

Plasticidad

Similar a la guía del cono de crecimiento, la formación de sinapsis es indicada por UNC-5 a través de un gradiente UNC-6 que repele la migración del axón dorsal . Los filopodios dendríticos se extienden desde el eje dendrítico durante la sinaptogénesis y parecen estar buscando un axón presináptico . A pesar de la apariencia de unirse a un axón, la señalización celular sigue siendo necesaria para la formación sináptica completa. Se realizó un experimento para determinar el papel de UNC-5 en el crecimiento axonal después de una lesión de la médula espinal. La netrina es expresada por neuronas en las proyecciones corticoespinal y rubroespinal, y por neuronas intrínsecas de la médula espinal antes y después de la lesión. Cuando se analizan in vitro , los cuerpos del receptor UNC-5 se toman de la médula espinal para neutralizar la netrina-1 en la mielina. Esto aumenta el crecimiento de neuritas de UNC-5 que expresan neuronas motoras espinales .

UNC-129

UNC-129 es un ligando de la familia del factor de crecimiento transformante en C. elegans que codifica el factor de crecimiento transformante β (TGF-β). Al igual que UNC-6, guía los axones pioneros a lo largo del eje dorsoventral de C. elegans. El TGF-β se expresa solo en las filas dorsales de los músculos de la pared corporal y no en la ventral. La expresión ectotópica de UNC-129 del músculo da como resultado un cono de crecimiento interrumpido y migraciones celulares . Esto muestra que UNC-129 es responsable de mediar la expresión de la polaridad dorsoventral requerida para la guía del axón . Hallazgos recientes han demostrado que UNC-129 también es responsable de la guía repulsiva de largo alcance de UNC-6. Este mecanismo mejora la señalización de UNC-40 mientras inhibe UNC-5 solo. Esto provoca un aumento en la sensibilidad de los conos de crecimiento a UNC-6 a medida que viajan por el gradiente UNC-129. UNC-129 media la expresión de la información de polaridad dorsoventral requerida para la guía de axones y las migraciones celulares guiadas en Caenorhabditis elegans .

Autoevitación dendrítica

Recientemente se descubrió que las dendritas no se superponen y se evitan activamente entre sí porque las proteínas de la membrana específicas de las células desencadenan la repulsión mutua. Sin embargo, en ausencia de la señalización UNC-6, las dendritas no se repelen entre sí. Este hallazgo apoya la idea de que UNC-6 es fundamental para la guía de los axones y las dendríticas en la etapa de desarrollo . También se sabe que la autoevitación requiere UNC-6 pero no una señal graduada UNC-6. A ventral a dorsal UNC-6 gradiente no se requiere para la expresión y la evitación de auto dendrítica es independiente de un tal gradiente . UNC-6 que se une a UNC-40 adquiere diferentes propiedades y funciona como una señal de guía de corto alcance.

Lamininas de vertebrados

Las netrinas comparten la misma estructura terminal con las lamininas de vertebrados pero parecen estar mínimamente relacionadas. El ensamblaje de la membrana basal entre especies, laminina-1 de vertebrados (α1β1γ1) y laminina-10 (α5β1γ1), al igual que las dos lamininas de Caenorhabditis elegans , se expresan embrionariamente y son esenciales para el ensamblaje de la membrana basal. Durante el proceso de ensamblaje del sótano, las lamininas se anclan a la superficie celular a través de sus dominios G después de polimerizar a través de sus dominios LN. Las netrinas están involucradas en las interacciones heterotrópicas del dominio LN durante este proceso, lo que sugiere que, aunque similar en estructura, las funciones de las dos familias son diferentes.

Aplicaciones

Tumorigénesis

Netrin-1 y sus receptores DCC y UNC-5 muestran un nuevo mecanismo para la regulación de la inducción o supresión de la apoptosis . La evidencia muestra que esta vía de señalización en humanos se inactiva con frecuencia. Durante los últimos 15 años, los datos controvertidos no han logrado establecer con firmeza si el DCC es realmente un gen supresor de tumores . Sin embargo, las observaciones recientes de que DCC desencadena la muerte celular y es un receptor de netrina-1, una molécula implicada recientemente en la tumorigénesis colorrectal . El papel establecido de DCC y netrina-1 durante la organización de la médula espinal podría verse como un desafío adicional a la posición de que la inactivación de DCC podría desempeñar un papel importante en la tumorigénesis. Las observaciones recientes sobre las funciones de DCC en la señalización intracelular han renovado el interés en la posible contribución de la inactivación de DCC al cáncer . Los datos muestran que, cuando están conectados por ligandos de netrina , DCC puede activar vías de señalización aguas abajo y en entornos donde la netrina está ausente o en niveles bajos, DCC puede promover la apoptosis . La unión de netrina-1 a sus receptores inhibe la apoptosis dependiente de p53 supresor de tumores . Dichos receptores comparten la propiedad de inducir apoptosis en ausencia de ligando , creando así un estado celular de dependencia del ligando . Por lo tanto, la netrina-1 no solo puede ser un factor quimiotrópico para las neuronas, sino también un factor de supervivencia. Este descubrimiento muestra que las vías del receptor de netrina-1 juegan un papel importante en la tumorigénesis.

Células de Schwann

Se realizó un estudio para determinar el efecto de la netrina -1 sobre la proliferación de células de Schwann . Unc5b es el único receptor expresado en células de schwannoma RT4 y células de Schwann primarias adultas , y se encuentra que netrina-1 y Unc5b se expresan en el nervio ciático lesionado . También se encontró que la proliferación de células de Schwann inducida por netrina -1 estaba bloqueada por la inhibición específica de la expresión de Unc5b con RNAi. Estos datos sugieren que la netrina-1 podría ser un factor trófico endógeno para las células de Schwann en los nervios periféricos lesionados .

Ver también

Referencias

Otras lecturas