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Abr 控制局部 Rho GTPase 串扰

Control of local Rho GTPase crosstalk by Abr.

机构信息

Program in Cellular and Molecular Biology, University of Wisconsin-Madison, 1117 West Johnson Street, Madison, WI 53706, USA.

出版信息

Curr Biol. 2011 Feb 22;21(4):270-7. doi: 10.1016/j.cub.2011.01.014. Epub 2011 Feb 3.

Abstract

BACKGROUND

The Rho GTPases-Rho, Rac, and Cdc42-regulate the dynamics of F-actin (filamentous actin) and myosin-2 with considerable subcellular precision. Consistent with this ability, active Rho and Cdc42 occupy mutually exclusive zones during single-cell wound repair and asymmetric cytokinesis, suggesting the existence of mechanisms for local crosstalk, but how local Rho GTPase crosstalk is controlled is unknown.

RESULTS

Using a candidate screen approach for Rho GTPase activators (guanine nucleotide exchange factors; GEFs) and Rho GTPase inactivators (GTPase-activating proteins; GAPs), we find that Abr, a protein with both GEF and GAP activity, regulates Rho and Cdc42 during single-cell wound repair. Abr is targeted to the Rho activity zone via active Rho. Within the Rho zone, Abr promotes local Rho activation via its GEF domain and controls local crosstalk via its GAP domain, which limits Cdc42 activity within the Rho zone. Depletion of Abr attenuates Rho activity and wound repair.

CONCLUSIONS

Abr is the first identified Rho GTPase regulator of single-cell wound healing. Its novel mode of targeting by interaction with active Rho allows Abr to rapidly amplify local increases in Rho activity using its GEF domain while its ability to inactivate Cdc42 using its GAP domain results in sharp segregation of the Rho and Cdc42 zones. Similar mechanisms of local Rho GTPase activation and segregation enforcement may be employed in other processes that exhibit local Rho GTPase crosstalk.

摘要

背景

Rho GTPases(Rho、Rac 和 Cdc42)通过相当精确的亚细胞调节来控制 F-肌动蛋白(丝状肌动蛋白)和肌球蛋白-2 的动力学。与这种能力一致,在单细胞伤口修复和不对称细胞分裂过程中,活性 Rho 和 Cdc42 占据相互排斥的区域,这表明存在局部串扰的机制,但局部 Rho GTPase 串扰是如何控制的尚不清楚。

结果

我们使用候选筛选方法来寻找 Rho GTPase 激活剂(鸟嘌呤核苷酸交换因子;GEFs)和 Rho GTPase 失活剂(GTPase 激活蛋白;GAPs),发现 Abr(一种具有 GEF 和 GAP 活性的蛋白)在单细胞伤口修复过程中调节 Rho 和 Cdc42。Abr 通过活性 Rho 靶向 Rho 活性区。在 Rho 区中,Abr 通过其 GEF 结构域促进局部 Rho 激活,并通过其 GAP 结构域控制局部串扰,从而限制 Rho 区中的 Cdc42 活性。Abr 的耗竭会减弱 Rho 活性和伤口修复。

结论

Abr 是第一个被鉴定为调节单细胞伤口愈合的 Rho GTPase 调节剂。它通过与活性 Rho 的相互作用来靶向的新颖方式,使其能够利用其 GEF 结构域快速放大 Rho 活性的局部增加,同时利用其 GAP 结构域使 Cdc42 失活,导致 Rho 和 Cdc42 区的明显分离。局部 Rho GTPase 激活和隔离执行的类似机制可能用于其他表现出局部 Rho GTPase 串扰的过程。

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