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PKCγ 介导的 Pak 相互作用交换因子-β 在丝氨酸 340 和 583 的磷酸化在多巴胺释放中的作用。

The role of Pak-interacting exchange factor-β phosphorylation at serines 340 and 583 by PKCγ in dopamine release.

机构信息

Laboratory of Molecular Pharmacology, Biosignal Research Center, Kobe University, Kobe 657-8501, Japan.

Laboratory of Medicinal Pharmacology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Osaka University, Suita, Osaka 565-0871, Japan.

出版信息

J Neurosci. 2014 Jul 9;34(28):9268-80. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4278-13.2014.

Abstract

Protein kinase C (PKC) has been implicated in the control of neurotransmitter release. The AS/AGU rat, which has a nonsense mutation in PKCγ, shows symptoms of parkinsonian syndrome, including dopamine release impairments in the striatum. Here, we found that the AS/AGU rat is PKCγ-knock-out (KO) and that PKCγ-KO mice showed parkinsonian syndrome. However, the PKCγ substrates responsible for the regulated exocytosis of dopamine in vivo have not yet been elucidated. To identify the PKCγ substrates involved in dopamine release, we used PKCγ-KO mice and a phosphoproteome analysis. We found 10 candidate phosphoproteins that had decreased phosphorylation levels in the striatum of PKCγ-KO mice. We focused on Pak-interacting exchange factor-β (βPIX), a Cdc42/Rac1 guanine nucleotide exchange factor, and found that PKCγ directly phosphorylates βPIX at Ser583 and indirectly at Ser340 in cells. Furthermore, we found that PKC phosphorylated βPIX in vivo. Classical PKC inhibitors and βPIX knock-down (KD) significantly suppressed Ca(2+)-evoked dopamine release in PC12 cells. Wild-type βPIX, and not the βPIX mutants Ser340 Ala or Ser583 Ala, fully rescued the decreased dopamine release by βPIX KD. Double KD of Cdc42 and Rac1 decreased dopamine release from PC12 cells. These findings indicate that the phosphorylation of βPIX at Ser340 and Ser583 has pivotal roles in Ca(2+)-evoked dopamine release in the striatum. Therefore, we propose that PKCγ positively modulates dopamine release through β2PIX phosphorylation. The PKCγ-βPIX-Cdc42/Rac1 phosphorylation axis may provide a new therapeutic target for the treatment of parkinsonian syndrome.

摘要

蛋白激酶 C(PKC)参与了神经递质释放的控制。PKCγ 发生无义突变的 AS/AGU 大鼠表现出帕金森综合征的症状,包括纹状体中多巴胺释放受损。在这里,我们发现 AS/AGU 大鼠是 PKCγ 基因敲除(KO)的,并且 PKCγ-KO 小鼠表现出帕金森综合征。然而,负责体内多巴胺调节性胞吐的 PKCγ 底物尚未阐明。为了鉴定参与多巴胺释放的 PKCγ 底物,我们使用了 PKCγ-KO 小鼠和磷酸蛋白质组分析。我们发现了 10 种候选磷酸化蛋白,它们在 PKCγ-KO 小鼠纹状体中的磷酸化水平降低。我们将注意力集中在 Pak 相互作用交换因子-β(βPIX)上,它是一种 Cdc42/Rac1 鸟苷酸交换因子,发现 PKCγ 可在细胞内直接磷酸化 βPIX 的 Ser583 位和间接磷酸化 Ser340 位。此外,我们发现 PKC 在体内磷酸化 βPIX。经典 PKC 抑制剂和 βPIX 敲低(KD)显著抑制 PC12 细胞中 Ca2+诱发的多巴胺释放。野生型 βPIX,而不是 Ser340 Ala 或 Ser583 Ala 突变体,完全挽救了 βPIX KD 引起的多巴胺释放减少。Cdc42 和 Rac1 的双 KD 降低了 PC12 细胞中多巴胺的释放。这些发现表明 βPIX 的 Ser340 和 Ser583 磷酸化在纹状体中 Ca2+诱发的多巴胺释放中起着关键作用。因此,我们提出 PKCγ 通过 β2PIX 磷酸化正向调节多巴胺释放。PKCγ-βPIX-Cdc42/Rac1 磷酸化轴可能为帕金森综合征的治疗提供新的治疗靶点。

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