Suppr超能文献

Cdc42 的两种剪接变体形式在神经发生中发挥着独特且必不可少的作用。

The two splice variant forms of Cdc42 exert distinct and essential functions in neurogenesis.

机构信息

Department of Molecular Medicine, College of Veterinary Medicine, Cornell University, Ithaca, New York 14853.

Department of Molecular Medicine, College of Veterinary Medicine, Cornell University, Ithaca, New York 14853

出版信息

J Biol Chem. 2020 Apr 3;295(14):4498-4512. doi: 10.1074/jbc.RA119.011837. Epub 2020 Feb 18.

Abstract

The small GTPase cell division cycle 42 (CDC42) plays essential roles in neurogenesis and brain development. Previously, using murine embryonic P19 cells as a model system, we showed that CDC42 stimulates mTOR complex 1 (mTORC1) activity and thereby up-regulates transcription factors required for the formation of neural progenitor cells. However, paradoxically, although endogenous CDC42 is required for both the initial transition of undifferentiated P19 cells to neural progenitors and their ultimate terminal differentiation into neurons, ectopic CDC42 overexpression promotes only the first stage of neurogenesis ( the formation of neuroprogenitors) and not the second phase (differentiation into neurons). Here, using both P19 cells and mouse embryonic stem cells, we resolve this paradox, demonstrating that two splice variants of CDC42, differing only in nine amino acid residues in their very C-terminal regions, play distinct roles in neurogenesis. We found that a CDC42 splice variant that has a ubiquitous tissue distribution, termed here as CDC42u, specifically drives the formation of neuroprogenitor cells, whereas a brain-specific CDC42 variant, CDC42b, is essential for promoting the transition of neuroprogenitor cells to neurons. We further show that the specific roles of CDC42u and CDC42b in neurogenesis are due to their opposing effects on mTORC1 activity. Specifically, CDC42u stimulated mTORC1 activity and thereby induced neuroprogenitor formation, whereas CDC42b worked together with activated CDC42-associated kinase (ACK) in down-regulating mTOR expression and promoting neuronal differentiation. These findings highlight the remarkable functional specificities of two highly similar CDC42 splice variants in regulating distinct stages of neurogenesis.

摘要

小分子 GTP 酶细胞分裂周期蛋白 42(CDC42)在神经发生和大脑发育中发挥着重要作用。先前,我们使用鼠胚胎 P19 细胞作为模型系统,表明 CDC42 刺激 mTOR 复合物 1(mTORC1)的活性,从而上调神经祖细胞形成所需的转录因子。然而,矛盾的是,尽管内源性 CDC42 对于未分化的 P19 细胞向神经祖细胞的初始过渡及其最终的终末分化为神经元都是必需的,但外源性 CDC42 的过表达仅促进神经发生的第一阶段(神经祖细胞的形成),而不促进第二阶段(分化为神经元)。在这里,我们使用 P19 细胞和小鼠胚胎干细胞,解决了这个矛盾,证明了 CDC42 的两种剪接变体,仅在其非常 C 末端区域的九个氨基酸残基上有所不同,在神经发生中发挥不同的作用。我们发现,一种具有广泛组织分布的 CDC42 剪接变体,在此称为 CDC42u,特异性地驱动神经祖细胞的形成,而一种大脑特异性的 CDC42 变体,CDC42b,对于促进神经祖细胞向神经元的过渡是必不可少的。我们进一步表明,CDC42u 和 CDC42b 在神经发生中的特定作用是由于它们对 mTORC1 活性的相反影响。具体而言,CDC42u 刺激 mTORC1 的活性,从而诱导神经祖细胞的形成,而 CDC42b 与激活的 CDC42 相关激酶(ACK)一起作用,下调 mTOR 的表达并促进神经元分化。这些发现强调了两种高度相似的 CDC42 剪接变体在调节神经发生的不同阶段中的显著功能特异性。

相似文献

1
Cdc42 的两种剪接变体形式在神经发生中发挥着独特且必不可少的作用。
J Biol Chem. 2020 Apr 3;295(14):4498-4512. doi: 10.1074/jbc.RA119.011837. Epub 2020 Feb 18.
2
CDC42 GTP 酶的脑特异性剪接变体与激酶 ACK 一起作用,下调 EGF 受体,从而促进神经发生。
J Biol Chem. 2022 Nov;298(11):102564. doi: 10.1016/j.jbc.2022.102564. Epub 2022 Oct 5.
3
Cdc42-mTOR信号通路在视黄酸依赖性神经分化过程中控制Hes5和Pax6的表达。
J Biol Chem. 2009 Feb 20;284(8):5107-18. doi: 10.1074/jbc.M807745200. Epub 2008 Dec 19.
4
Cdc42 在调节哺乳动物 Exo70 在轴突形成中的异构体特异性功能。
Life Sci Alliance. 2022 Dec 21;6(3). doi: 10.26508/lsa.202201722. Print 2023 Mar.
5
CDC42 同工型的独特定位负责其在迁移过程中的特定功能。
J Cell Biol. 2024 Mar 4;223(3). doi: 10.1083/jcb.202004092. Epub 2024 Feb 22.
6
小GTP结合蛋白RhoA、RhoB、Cdc42u和Cdc42b在发育中的大鼠新皮质中的差异表达。
Brain Res Mol Brain Res. 1999 Jun 18;70(1):9-17. doi: 10.1016/s0169-328x(99)00121-7.
7
RhoGEF9剪接异构体在α2 GABAA受体下游影响神经元成熟和突触形成。
PLoS Genet. 2017 Oct 25;13(10):e1007073. doi: 10.1371/journal.pgen.1007073. eCollection 2017 Oct.
8
活化的Cdc42相关激酶对v-Ras转化的哺乳动物细胞存活的需求。
Mol Cancer Res. 2005 May;3(5):297-305. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-04-0152.
9
Cdo通过激活p38丝裂原活化蛋白激酶途径促进神经元分化。
FASEB J. 2009 Jul;23(7):2088-99. doi: 10.1096/fj.08-119255. Epub 2009 Feb 25.
10
小 Rho GTPases Cdc42 和 Rac1 在成年海马神经发生中的阶段特异性功能。
J Neurosci. 2013 Jan 16;33(3):1179-89. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2103-12.2013.

引用本文的文献

1
KLHL23和RhoGDI协同作用使CDC42失活,确保膜稳态。
Nat Chem Biol. 2025 Aug 22. doi: 10.1038/s41589-025-02010-2.
3
CDC42 同工型的独特定位负责其在迁移过程中的特定功能。
J Cell Biol. 2024 Mar 4;223(3). doi: 10.1083/jcb.202004092. Epub 2024 Feb 22.
4
基于泛素的效应物到抑制剂开关协调早期脑、颅面和皮肤发育。
Nat Commun. 2023 Jul 26;14(1):4499. doi: 10.1038/s41467-023-40223-y.
5
分子动力学模拟揭示 RhoGDI1 抑制 Cdc42 的机制。
J Comput Aided Mol Des. 2023 Jul;37(7):301-312. doi: 10.1007/s10822-023-00508-2. Epub 2023 Jun 7.
6
伴侣蛋白依赖的 Cdc42 降解促进细胞极性并防止其聚集。
Mol Cell Biol. 2023;43(5):200-222. doi: 10.1080/10985549.2023.2198171. Epub 2023 Apr 28.
7
小GTP酶Cdc42的脂化作用作为其生理和病理生理功能的调节因子
Front Physiol. 2023 Jan 9;13:1088840. doi: 10.3389/fphys.2022.1088840. eCollection 2022.
8
小GTP酶转录本复杂、动态的剪接体因技术、性别、遗传学、组织特异性和RNA碱基编辑而改变。
Front Cell Dev Biol. 2022 Nov 17;10:1033695. doi: 10.3389/fcell.2022.1033695. eCollection 2022.
9
泛素化紊乱:脱链的炎症。
Nat Rev Rheumatol. 2022 Aug;18(8):435-447. doi: 10.1038/s41584-022-00778-4. Epub 2022 May 6.
10
细胞分裂控制蛋白42在肿瘤和非肿瘤疾病中的作用:一项系统综述。
J Cancer. 2022 Jan 1;13(3):800-814. doi: 10.7150/jca.65415. eCollection 2022.

本文引用的文献

1
Rac1 纳米级在质膜上的组织是由膜锚定中编码的脂质结合特异性驱动的。
Mol Cell Biol. 2018 Aug 28;38(18). doi: 10.1128/MCB.00186-18. Print 2018 Sep 15.
2
PDEδ对法尼基化和甲基化KRAS4b识别的结构基础
Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov 1;113(44):E6766-E6775. doi: 10.1073/pnas.1615316113. Epub 2016 Oct 17.
4
通过交替剪接异构体的持续共表达使神经元极化。
Cell Rep. 2016 May 10;15(6):1316-28. doi: 10.1016/j.celrep.2016.04.012. Epub 2016 Apr 28.
5
一种利用直接注射质粒DNA来研究F0非洲爪蟾胚胎和蝌蚪中顺式调控元件活性的方法。
Dev Biol. 2015 Feb 1;398(1):11-23. doi: 10.1016/j.ydbio.2014.11.010. Epub 2014 Nov 20.
6
大脑特异性Cdc42亚型的双重脂化调节其功能特性。
Biochem J. 2013 Dec 15;456(3):311-22. doi: 10.1042/BJ20130788.
7
鉴定 Cdc42 的 CaaX 基序中新的异戊烯基和棕榈酰化修饰,该修饰调节 RhoGDI 结合。
Mol Cell Biol. 2013 Apr;33(7):1417-29. doi: 10.1128/MCB.01398-12. Epub 2013 Jan 28.
8
Rac1在靶向作用和信号传导中的高变区:诸多故事的尾声
Small GTPases. 2013 Apr-Jun;4(2):78-89. doi: 10.4161/sgtp.23310. Epub 2013 Jan 25.
9
Cdc42 在胚胎大脑中的失活导致小鼠脑积水伴室管膜细胞缺陷。
Protein Cell. 2013 Mar;4(3):231-42. doi: 10.1007/s13238-012-2098-2. Epub 2012 Nov 12.
10
Cdc42 在调节哺乳动物生理学中的信号作用。
J Biol Chem. 2011 Jan 28;286(4):2375-81. doi: 10.1074/jbc.R110.200329. Epub 2010 Nov 29.

文献AI研究员

20分钟写一篇综述,助力文献阅读效率提升50倍。

立即体验

用中文搜PubMed

大模型驱动的PubMed中文搜索引擎

马上搜索

文档翻译

学术文献翻译模型,支持多种主流文档格式。

立即体验