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神经科学杂志。2006年5月10日;26(19): 5265–5275.
数字对象标识:10.1523/JNEUROSCI.4680-05.2006
PMCID公司:PMC6674235型
PMID:16687519

Vangl2和Fz3的不对称定位表明哺乳动物平面细胞极性的新机制

摘要

平面细胞极性(PCP)是细胞在上皮平面内以均匀方向发育的过程。为了阐明脊椎动物PCP的机制,在哺乳动物耳蜗发育过程中测定了Vangl2蛋白(Van Gogh-like)的定位。结果表明,Vangl2沿着极化轴不对称地定位于特定的细胞-细胞边界,这种不对称性在PCP突变体中消失。此外,PCP蛋白Scrb1(Scribble)的PDZ2(突触后密度/大椎间盘/闭塞带1)、PDZ3和PDZ4被证明与Vangl2的C末端PDZ结合域结合,表明Scrb1在Vangl1的不对称靶向中发挥直接作用。最后,Fz3(Frizzled),一个新证明的PCP介体,也在一个匹配Vangl2的模式中不对称地定位。Fz3在膜上的存在和不对称性取决于Vangl2。这一结果表明Vangl2在Fz3的靶向或锚定中发挥作用,这一假设因两种蛋白质之间存在物理相互作用而得到加强。总之,我们的数据支持蛋白质不对称在PCP发展中起重要作用的观点,但Fz3和Vangl2的共定位和相互作用表明脊椎动物中存在新的PCP机制。

关键词:内耳,静纤毛束,机械感觉毛细胞,耳蜗,梵高,卷发,平面极性

介绍

脊椎动物系统中平面细胞极性(PCP)最明显的例子之一是哺乳动物耳蜗的感觉上皮[也称为Corti器官(OC)]。OC作为一条狭窄的细胞条存在,沿着蜗管的螺旋基底至顶端轴延伸。OC本身包括多种细胞类型,包括内部和外部机械感觉毛细胞(分别为IHC和OHC)和非感觉支持细胞(SC),包括内部指骨细胞(IPh)、内部和外部支柱细胞(分别是IP和OP)以及Deiters细胞(参见图1A类). 所有细胞类型都排列成一排,沿着耳蜗螺旋的长度延伸。每个HC包含一束修饰的微绒毛,称为静纤毛,从其管腔表面伸出。单个静纤毛以特定的模式排列,使得每个静纤毛束的形状类似于“)”。对于每个毛细胞,束的顶点位于远端边缘(请参见图1A类). 这些均匀定向束的存在说明了OC中PCP的高度存在,并使该系统成为研究脊椎动物PCP调节机制的理想选择。

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为zns0190617410001.jpg

Vangl2位于Corti器官中,呈不对称分布。A类,哺乳动物耳蜗OC表面视图示意图。显示了近端到远端和基底到顶端的轴。OC由一行IHC和三行OHC(O1–O3)组成,沿基顶轴延伸。单个毛细胞由特定类型的支持细胞分隔,包括位于IHC之间的IPh细胞、位于OHC和OP之间的Deiters细胞(D1–D3)、位于OHC1和IP中的OHC之间的OHC,这在IHC和OHC1行之间形成了一个空间。最后,IHC的近端边缘与一排边界细胞(BC)接触。每个HC在其腔表面有一个静纤毛束(红色)。每个束的方向应确保其中心顶点位于最靠近上皮远端边缘的位置。B类,亲和纯化的Vangl2抗体可识别HEK293裂解液中的~65 kDa条带,该裂解液转染了未标记的Vangl 2构建物(通道1)、耳蜗(通道2)和大脑(通道3)。C类,D类,E18.5处大鼠耳蜗尖转OC的Lumenal表面。Vangl2(绿色)与β-连环蛋白(红色)在OC中所有上皮细胞类型的膜上共定位。Vangl2在IPh细胞(箭头)和IHC(星号)中存在一些不对称定位。相反,Vangl2在未分化的外毛细胞区域(括号)中分布均匀。电子,F类在同一E18.5大鼠耳蜗较成熟的基底翻中,Vangl2的不对称性在IPh细胞(箭头)中更为明显,但在IHC近侧(星号)和支柱细胞(白色箭头)中也很明显和第二排OHC(黄色箭头)。G公司在P1,在大鼠耳蜗的基底弯,在毛细胞的近端边缘和支持细胞(箭头)的远端边缘之间的连接处有Vangl2的积聚。所有细胞的侧面以及毛细胞的远侧边缘和支持细胞的近侧边缘均明显缺乏Vangl2蛋白。H(H),,IHC地区的高度重视(H(H))和OHC区域()P1大鼠耳蜗单焦平面。β-连环蛋白标记表明Vangl2在支持细胞和毛细胞(箭头)之间以及两个支持细胞(星号)之间的确切连接处积聚。J型,在P0时,小鼠耳蜗基底弯也存在类似的Vangl2(绿色)不对称分布。K(K)P0小鼠耳蜗的冷冻切片显示Vangl2(绿色箭头)在OHC(O1-O3)中的顶端定位,以及在IP中的更广泛定位(星号)。L(左),现场用探针杂交Vangl2号机组显示E18.5小鼠OC中HCs和SCs中mRNA(紫色)的表达。IP中较深的紫色(星号)可能是由于相对较高的Vangl2号机组在这些细胞中表达。M(M),N-钙粘蛋白(红色)特异性标记IHC膜,显示P2大鼠耳蜗IHC近侧(箭头)和远端(箭头)与Vangl2(绿色)共定位。N个,抗β1/β2-微管蛋白抗体(红色)标记所有支持细胞的腔表面,表明Vangl2(绿色)在HCs(星号)和支持细胞的交界处共定位(箭头)。比例尺:C类(用于C–F类),G公司,J型,N个(用于M(M),N个),10微米;H(H)(用于H(H),),K(K)(用于K(K),L(左)),5微米。

尽管在理解无脊椎动物系统中PCP发展的分子和生物化学基础方面取得了重大进展,但脊椎动物系统尚未取得类似进展,主要是由于缺乏合适的PCP突变体。最近的结果发现了一组影响HC静纤毛束方向的哺乳动物PCP突变体,包括Vangl2号机组(像梵高一样)紧急停堆1(涂鸦),塞尔斯1(钙粘蛋白EGF LAG七通路G型受体)和蛋白酪氨酸激酶-7(PTK-7型) (Curtin等人,2003年;Montcouquiol等人,2003年;Lu等人,2004年). 据报道,在直径1/2(分离)双突变体(Wang等人,2005年),但这些动物的总体破坏水平似乎较轻,并且可能因Dvl的功能冗余和额外作用而变得复杂。鉴于PCP的功能Vangl2号机组塞尔斯1似乎一直维持在脊椎动物和无脊椎动物之间,紧急停堆1PTK-7型显然是新的脊椎动物PCP基因,在PCP中没有作用果蝇属(Montcouquiol等人,2003年;Lu等人,2004年). 综上所述,这些结果和我们的数据表明,尽管在产生PCP的分子途径方面存在整体功能保守性,但脊椎动物和无脊椎动物之间可能存在显著差异。在这项研究中,我们试图通过分析Vangl2在哺乳动物耳蜗中产生PCP期间的定位来确定脊椎动物中介导PCP的细胞相互作用。

材料和方法

环尾和环尾动物。

环形线圈LPT/Le株上的(Lp)突变小鼠取自Jackson实验室(ME Bar Harbor)。这个环形尾巴1997年,哥伦比亚大学(纽约州纽约市)的一个转基因群体自发发生突变(Rachel等人,2002年). 这两种小鼠在美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)通过杂合杂交在标准条件下保存。为了产生纯合子突变体,杂交杂合子动物,并在胚胎第18.5天(E18.5)获得定时妊娠幼崽。杂合子后代通过环尾识别,而纯合子胎儿在围产期死亡,并通过存在颅轴综合征在胚胎上进行区分(斯特朗和霍兰德,1949年;Copp等人,1994年). 大鼠取自Harlan(印第安纳波利斯)。

Vangl2和Scrb1抗体特性。

Vangl2和Scrb1抗体是通过用分别对应于氨基酸411–423和1650–1665的肽免疫兔子产生的,并在共价偶联肽柱上亲和纯化。当Vangl2抗体在各种细胞系中表达时,包括中国仓鼠卵巢(COS1)、Madin-Darby犬肾(MDCK)、人类胚胎肾(HEK293)和正常大鼠肾(NRK)细胞系,以及在脑和耳蜗裂解物中的~65kDa带,识别标记和未标记蛋白。Scrb1抗体在脑和耳蜗裂解物中识别出一条~200kDa的带,以及在HEK293细胞中表达的未标记蛋白。

免疫细胞化学和免疫组织化学。

在E18.5和出生后10(P10)之间的特定时间点,从野生型(WT)和突变的同窝伙伴身上解剖大鼠和小鼠的耳蜗,并在4°C下将其固定在PBS中的2%多聚甲醛中4小时。一些耳蜗作为整体进行处理,而其他耳蜗则通过蔗糖梯度进行冷冻保护,嵌入O.C.T.(宾夕法尼亚州哈特菲尔德电子显微镜科学公司),并在低温恒温器中以14μm的厚度进行切片。

如前所述,对整个耳蜗进行整体免疫染色(Woods等人,2004年)使用以下主要抗体:抗p75国家标准(1:1000;加利福尼亚州特梅库拉市Chemicon)、抗N-钙粘蛋白(1:500;Chemicon公司)、抗Vangl2(1:500,本研究)、抗Scrb1(1:500、本研究;1:100,加利福尼亚州圣克鲁斯市Santa Cruz Biotechnology)、抗β-catenin(1:500)、抗Fz3(Frizzled)(1:200;西格玛,密苏里州圣路易斯市)和抗β1/β2-微管蛋白(1:200,西格玛)。使用Alexa Fluor-594-或Alexa Fluor-488结合二级抗体(Invitrogen,Carlsbad,CA)以1:1000的稀释度检测抗体结合。当比较WT和突变体之间的染色时,两个耳蜗在同一管中处理。

用0.5%Triton X-100在PBS中渗透冷冻切片,用10%正常山羊血清(NGS)封闭,然后在4°C的初级抗体中培养过夜。抗体标记如所述可视化。Alexa Fluor-488或Alexa Fluor-594偶联的鬼笔肽(1:1000;Invitrogen)用于在冷冻切片中显示细胞边界。所有切片均在蔡司(纽约州桑伍德)LSM510共焦显微镜上拍摄。数字图像在Adobe Photoshop(加利福尼亚州圣何塞市Adobe Systems)中进行处理。

扫描电子显微镜。

胞果是从万格尔磅/磅Vangl2号机组Lp公司/+将E18.5的小鼠胚胎置于冷PBS中。去除耳石和耳石膜后,将标本固定在2.5%戊二醛中,通过分级丙酮系列脱水,在四甲基硅烷中洗涤,并在37°C下升华。然后用钯溅射涂覆干燥的胞果,并在日立(日本横滨)2600扫描电子显微镜上以15 kV的电压成像。从每个样品上获得一系列连续扫描电子显微镜图像,沿着平行于内侧轴的轴,大约位于前后极之间(参见图2). 然后将这些图像连接在一起,在每个胞果中形成一个取样区域,该区域呈线性,长约200μm,宽30μm,垂直于条纹反转区。然后按照以下方法量化这些区域内每个静纤毛束的角度方向Denman-Johnson和Forge(1999)数据来自三个Vangl2号机组磅/磅和三个Vangl2号机组磅/+胞果(n个=每个标本32–101个静纤毛束)。

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PCP在前庭系统中被破坏Vangl2号机组磅/磅动物。A类,椭圆囊表面的扫描电子显微照片Vangl2号机组磅/+E18.5处的动物,与仍然附着的两个嵴(Cr)相比,显示了组织的扁平面。胞果表面覆盖着毛细胞的静纤毛束。条纹反转区用白色曲线虚线表示。位于纹状体两侧的毛细胞的方向是,每束上的激毛细胞都指向纹状体。请参阅D类。红色虚线表示用于获取毛细胞极化角的内侧轴D类.B类,C类,椭圆囊中静纤毛束的高清晰度图像Vangl2号机组磅/+(B类)和Vangl2型磅/磅(C类)动物。束的方向由基于每个毛细胞中激肽菌的位置的箭头指示(图中最左边边缘束上的红色伪色)B类).D类,沿垂直于条纹的椭圆囊中外侧轴延伸的线(中的红色虚线A类). 在胞果中Vangl2号机组磅/+动物,位于striola侧面的立体纤毛束与最靠近striola的细胞一侧的kinocilium定向(偏振角为90°)。在条纹反转的内侧,有一个180°的极性反转,导致极化角为270°。相反,从Vangl2号机组磅/磅动物似乎是随机分布的,表现出严重的PCP缺陷。电子,标记有β1/β2-微管蛋白(红色)和Vangl2(绿色)的WT P0胞果的内壁表面。黄色星号表示毛细胞的位置,箭头表示激肽菌的位置(红色),表示每束的极性。Vangl2在毛细胞的近端不对称表达,与激肽菌相反。支持细胞膜也表达Vangl2。比例尺:A类,200微米;B类,C类,电子,10微米。

现场杂交。

对怀孕CD-1小鼠(马萨诸塞州威明顿Charles River Laboratories)的胚胎进行单独分级,并对耳蜗进行解剖和处理就地如前所述,杂交作为一个整体(Hertzano等人,2004年). 然后将组织冷冻切片,厚度为12μm。从携带1 kb编码区片段(表达序列标签BF118609型).

细胞培养和转染。

HEK293、COS1、COS7或MDCK细胞生长在10 cm培养皿上用于生化分析,或生长在24孔组织培养皿中的玻璃盖玻片上用于免疫荧光显微镜。根据制造商的程序或磷酸钙共沉淀法,使用Lipofectamine 2000(Invitrogen)转染细胞,并在转染后24或48小时进行分析。

MDCK细胞的免疫荧光。

对于细胞内标记,转染细胞用4%多聚甲醛固定,清洗,在0.5%Triton X-100/PBS中渗透,并在10%NGS/PBS中封闭1小时。然后用适当的一级抗体在2%NGS/PBS中培养1小时,清洗,然后在二级抗体中培养30分钟(Alexa Fluor-488和-594)2%NGS/PBS中。

cDNA构建、培养和电穿孔。

简单地说,如前所述,E18.5小鼠耳蜗上皮经嗜热菌蛋白酶处理后分离(Montcouquiol等人,2003年)提取mRNA并用逆转录酶处理以获得cDNA库。全长Vangl2号机组从该池中扩增并克隆到哺乳动物表达载体pcDNA3.1、pGFP-C3(Clontech,Cambridge,UK)和pCLIG中。Vangl2的丝氨酸S464被天冬酰胺取代,生成Vangl2-S464N(Vangl2号机组)根据制造商的协议使用Quickchange II定点突变试剂盒(加利福尼亚州拉霍亚市斯特拉赫纳)。Scrb1表达结构由Cornelia Kurschner博士(田纳西州孟菲斯市圣裘德医院)慷慨提供,Fz3表达结构由Jeremy Nathans博士(马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学)慷慨提供。

如前所述,从E13.5和E14.5胚胎建立耳蜗外植体培养(Montcouquiol等人,2003年). 将单个细胞转染Vangl2号机组Vangl2号机组通过方波电穿孔构建。将切除的外植体放置在含有2μg/μl环状DNA的10μl液滴中。电极放置在10μl液滴的边缘,施加一系列9个脉冲,电压为28 mV,脉冲持续时间为28 ms。使用与Alexa Fluor-488(Invitrogen)结合的抗绿色荧光蛋白(GFP)抗体鉴定转基因细胞。用与Alexa Fluor-488或-594(Invitrogen)偶联的卵磷脂观察细胞边界和静纤毛束。

双杂交试验。

将Vangl2-Ct(氨基酸1580–1665)亚克隆到带有半乳糖苷酶-4(GAL4)DNA结合域的pGBTK7框架中。按照Clontech方案进行酵母双杂交筛选和分析。表达GAL4–Vang12 C-term的AH109细胞与表达小鼠E17胚胎cDNA文库的Y187细胞结合。将交配混合物镀在SD/−Ade/−Trp/−Leu/−His板上。从7×106转化5d后获得菌落,148个菌落检测His阳性/LacZ阳性。从这些菌落中提取文库质粒,通过聚合酶链式反应进行扩增并测序。

β-半乳糖苷酶测定。

使用Gal-Screen分析系统(Tropix,Bedford,MA)在共转化酵母菌落中测量β-半乳糖苷酶活性。将三个1–2 mm菌落置于2 ml葡萄糖−Trp/−Leu条件培养基中,并在30°C下培养12–16小时,直至OD6000.45–0.50. Gal-Screen缓冲液B是根据制造商的说明制备的。将100μl/孔反应缓冲液B与100μl/孔酵母培养物结合,并在实心白色96孔微孔板中培养90分钟。将微孔板置于Tropix光度计中,并测量1s/孔的发光动力学。单转化p53和pBGKT7菌落分别用作阳性和阴性对照。所有实验均一式三份。

蛋白质印迹和免疫沉淀。

将P1 Sprague-Dawley大鼠的大脑在含有蛋白酶抑制剂混合物的PBS中均质化(Sans等人,2001年),并使用BCA分析测定蛋白质浓度(Pierce,Rockford,IL)。对于免疫沉淀实验,如前所述,使用脱氧胆酸钠溶解处理大鼠大脑(Sans等人,2003年). 根据制造商的协议,使用Lipofectamine 2000(Invitrogen)将各种cDNA转染48小时后,如前所述在HEK293细胞上进行免疫沉淀。

谷胱甘肽S-转移酶结合分析。

Scrb1-glutathione-转移酶(GST)融合蛋白包含PDZ1(突触后密度-95/大椎间盘/闭塞带-1)(碱基对710-810)、PDZ2(碱基对845-940)、PD Z3(碱基配对985-1085)、PDZ 4(碱基偶1085-1185,使用pGEX-4T-1在BL21中表达富含亮氨酸重复序列(LRR)加连接物(碱基对3–714),并直接从谷胱甘肽-Sepharose-4B珠上的细菌提取物中纯化。用亚克隆到pcDNA3.1中并在HEK293中过表达的重组GFP-Angl2进行下拉测定。通过直接诱变引入一个终止密码子,生成一个缺少最后四个氨基酸的突变株(Vangl2Δ4). 共10μg固定化GST或特异性GST-Scrb1融合蛋白与1 ml表达重组Vangl2或Vangl 2的细胞裂解液孵育Δ4在4°C下持续2小时。在用结合缓冲液进行大量洗涤后,将珠粒重新悬浮在SDS样品缓冲液中,并进行SDS-PAGE和免疫印迹。

结果

Vangl2在哺乳动物内耳不对称定位

Vangl2号机组是第一个在哺乳动物内耳中被鉴定为PCP基因的基因(Montcouquiol等人,2003年)和中的PCP缺陷Vangl2号机组突变体比目前发现的任何其他单个PCP突变体更严重(Curtin等人,2003年;Lu等人,2004年). 因此,我们提出了一种针对Vangl2假定的细胞内N-末端结构域的肽抗体。该抗体与转染了Vangl2号机组以及耳蜗和大脑提取物(图1B类). 哺乳动物Vangl2的氨基酸序列预测其分子量为59.7 kDa,Vangl 2蛋白在7–20%梯度SDS聚丙烯酰胺凝胶上以65 kDa的表观分子量迁移。当在包括COS1、MDCK和NRK(数据未显示)在内的各种细胞系中表达时,抗体还识别了GFP标记的Vangl2蛋白版本。

耳蜗内极化的最初迹象可以在上皮细胞的近端(内毛细胞)区域观察到(图1C–F类)大约在E18.5开始。此时点拍摄的共焦图像显示,Vangl2在感觉上皮和非感觉上皮的大多数细胞中是膜相关的(图1C–F类)(补充图1A类,C类,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料). 在大多数细胞类型的细胞质中也观察到点状染色。在感觉上皮内,Vangl2在最不成熟区域的分布分析(图1C类,D类)显示IPh细胞在细胞近端(箭头)和远端(箭头)边缘的不对称表达。此时点(括号),在上皮的非极化外毛细胞区域未观察到明显的蛋白质不对称积累。在同一时间点耳蜗分化程度较高的区域,Vangl2在IPh细胞中的不对称定位(图1电子,F类,箭头)(补充图1B类,D类,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料)更加激烈。此外,Vangl2的不对称定位现已延伸至相邻的细胞,即内外柱细胞(白色箭头)。IHCs(星号)也显示Vangl2在其近端不对称堆积。相反,Vangl2在远侧边缘(与柱细胞接触的边缘)的积聚可以忽略不计。最后,在第一排和第二排发育中的外毛细胞上也观察到Vangl2的一些不对称定位(图1电子,F类,黄色箭头)。正如观察到的内毛细胞一样,Vangl2在毛细胞中的积累仅限于近端边缘。

随着PCP在OC内的持续发展,Vangl2在单个毛细胞和支持细胞内的不对称定位加剧。在大鼠P1时,我们观察到Vangl2在发育中的毛细胞的近端边缘和相邻支持细胞的远端边缘之间的连接处强烈表达(图1G公司)(补充图1电子,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料). 单平面共焦分析表明,每个OHC(O1、O2、O3)接触四个或五个SC,一个或两个位于其近端边缘(取决于位置),一个位于其两侧,一个在其远端边缘(图1H(H),). 然而,Vangl2仅在每个OHC的近端边界聚集。这些聚集点与极化平面直接相关,表明活动过程必须将Vangl2限制在这些结上。在P0小鼠耳蜗中观察到类似的Vangl2定位模式(图1J型). 在横截面上,Vangl2的积累明显局限于OHCs的管腔区域(图1K(K),箭头)。相反,在IPs中观察到Vangl2从管腔表面延伸至-6.5μm的基底延伸(相比之下,毛细胞的基底延伸仅为1.2μm)(图1K(K),星号)。此外,就地E18.5小鼠耳蜗上的杂交表明Vangl2号机组在毛细胞和支持细胞中表达(图1L(左)),在柱状细胞中表达水平较高(图1L(左),星号)。

在超出极化初级阶段的时间点,Vangl2蛋白在大多数细胞类型中的表达似乎可以忽略不计(补充图2,可在网址:www.jneurosci.org作为补充材料). 然而,我们能够在柱细胞的管腔表面检测到一些Vangl2蛋白(补充图2A类,B类,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料)以及在P7耳蜗顶端的外毛细胞的近侧。对更成熟区域的分析表明,Vangl2的表达不会持续到出生后早期的感觉区域(补充图2C类,D类,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料)

Vanlg2在OC的毛细胞和支持细胞中不对称定位

Vangl2明显不对称地定位于毛细胞和支持细胞之间的边界,但由于细胞边界是通过检测肌动蛋白或β-连环蛋白来确定的,这两种蛋白都存在于毛细胞及支持细胞中,因此无法确定Vangl 2是否不对称地定位在HCs、SC、,或两者兼而有之。因此,Vangl2与细胞类型特异性标记共定位,以确定Vangl1的分布是否随细胞类型而变化。N-钙粘蛋白已被证明能染色内毛细胞的膜,但不能染色OC中任何其他细胞类型的膜(Simonneau等人,2003年). N-钙粘蛋白和Vangl2共同定位于内部毛细胞的膜,两者都位于远端(图1M(M),箭头)(补充图3A类)和近似值(图1M(M),箭头)(补充图3A类,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料). 接下来,Vangl2与β1/β2-微管蛋白共定位,该蛋白在OC的SCs中强烈表达(Hallworth等人,2000年). 染色显示Vangl2在不同SC类型的远端边缘不对称积聚,表明Vangl1在两个HCs中不对称定位(图1N个,星号)(补充图3B类,网址为网址:www.jneurosci.org作为补充材料)和SC(图1N个,箭头)。

Vangl2在毛细胞和支持细胞中不对称定位,并调节前庭系统中的PCP

除了耳蜗外,内耳还包含前庭感觉上皮,调节平衡感和加速度感。检测线性加速度的椭圆囊和球囊,以及检测头部旋转的三个壶腹嵴,也包含机械感觉毛细胞和非感觉支持细胞。然而,与耳蜗相反,这些上皮中的毛细胞排列成大的感觉斑(图2A类). 为了证实这些上皮细胞中的PCP也受到Vangl2的调节,我们分析了一种环尾突变杂合动物(称为Vangl2号机组磅/+) (图2B类)和三个Vangl2号机组磅/磅E18.5处的纯合子(图2C类). 利用不对称定位的激毛细胞的位置确定每个静纤毛束的方向(Montcouquiol等人,2003年) (图2B类,C类、箭头和红色假彩色)。之所以选择胞囊,是因为与更弯曲的嵴相比,这种感觉上皮往往是扁平的,更容易研究(图2A类). 胞果包含两组具有相反极化平面的毛细胞。有一个反转区,称为条纹,位于上皮远端边缘约25%处(图2A类,白色虚线)。静纤毛束方向图,沿着一条沿着内侧轴延伸到椭圆囊中部的线(图2A类,红色虚线)Vangl2号机组磅/+这只动物展示了两个相反方向的毛细胞群和极性反转区(图2D类,黑色三角形)。相比之下Vangl2号机组磅/磅一位室友清楚地显示出束定向的显著破坏(图2D类,红色方块)。事实上,对通过整个椭圆囊观察到的所有取向的分析表明,束取向可能是随机分布的。为了确定Vangl2是否同样定位于前庭感觉上皮,Vangl1定位于发育中的毛细胞和支持细胞。正如预期的那样,Vangl2在发育中的毛细胞的近端边缘和支持细胞的远端边缘发现,其模式与耳蜗中观察到的模式类似(图2电子).

Vangl2的非对称定位丢失Vangl2号机组磅/磅突变体

环尾鼠携带点突变Vangl2号机组其在氨基酸位置646处引起丝氨酸到天冬酰胺的转变(称为Vangl2号机组) (Kibar等人,2001年;默多克等人,2001年). 开始检查Vangl2号机组突变,Vangl2在耳蜗中的定位Vangl2号机组磅/磅已确定。令人惊讶的是,在这些动物耳蜗内的任何细胞类型中均未检测到Vangl2蛋白(图3A类,B类). 以前的研究表明就地杂交和Northern印迹Vangl2号机组mRNA存在于Vang12磅/磅小鼠,并且突变不会影响酵母中蛋白质的稳定性(Kibar等人,2001年;默多克等人,2001年;Torban等人,2004年). 为了证实不存在Vangl2蛋白,我们使用从大脑中提取的蛋白质来比较WT和Vangl2号机组磅/磅。如所示图3C类,Vangl2在从Vangl2号机组磅/磅大脑。这一结果表明翻译后Vangl2号机组导致有效的空变异Vangl2号机组为了证实这一假设,HEK293细胞被4或2μgVangl2-GFP公司Vangl2号机组Lp公司-GFP公司和一个空的DsRed向量。如果两种蛋白的表达水平相似,那么在两种转染中DsRed的水平应该相等,而Vang的水平-GFP应低于Vangl2-GFP。如所示图3C类(底部),DsRed的水平在这两种情况下都是相等的,而Vangl2的水平与Vangl2相比,似乎有所减少。

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Vangl2不在万格尔磅/磅老鼠。A类,B类,E18.5 WT的OC管腔表面(A类)和Vangl2号机组磅/磅(B类)室友。细胞边界用指骨苷标记(红色),Vangl2表达为绿色。Vangl2表达在耳蜗中完全缺失Vangl2号机组磅/磅室友。C类,Top,野生型(+/+,第1行)、杂合型(Lp/+,第2行)和纯合型(Lp/Lp,第3行)的脑裂解物万格尔(Lp)小鼠进行免疫印迹分析。Vangl2蛋白在WT和杂合子的大脑中表达,但在纯合子的脑中不表达,这表明突变体中的蛋白降解。C类、Bottom、HEK293细胞与不同水平的GFP-Vangl2号机组(WT)或GFP-Vangl2号机组(Lp)和空DsRed向量。用抗GFP抗体进行的免疫印迹显示Vangl2的表达水平比Vangl2弱,而样品中存在相同数量的转染蛋白,如DsRed水平所示。D类,电子,Vangl2靶向转染MDCK细胞的膜,在两个转染细胞之间的连接处有较强的积聚(箭头所示)。F类,G公司相比之下,Vangl2Lp公司构建物不再以细胞膜为靶点(箭头所示),而是积聚在细胞的细胞质中。H–K型,E14.5大鼠耳蜗的Lumenal表面,用Vangl2电穿孔(H(H),)或Vangl2(J型,K(K))并维持7天在体外(DIV)。Vangl2(绿色)强烈表达并靶向细胞膜积聚在细胞的胞浆中,表达水平较低。比例尺:B类(用于A类,B类),10微米;G公司(用于D–G型),K(K)(用于H–K型),20微米。

我们的数据表明Vangl2可能没有靶向或固定在膜上,因此,也可能没有降解靶向。我们在上皮性MDCK细胞中测试了这一假设。Vangl2-GFP公司将融合构建物转染到MDCK细胞中,蛋白按预期靶向细胞膜(图3D类,电子),在两个转染细胞之间的连接处有大量蛋白质积累(图3电子,箭头)。相反,Vangl2-当GFP融合蛋白在同一细胞系中表达时,它不再以膜为靶点,相反,它似乎积聚在细胞的细胞质中(图3F类,G公司). 这些数据表明,464位的丝氨酸对膜靶向和/或锚定很重要,并且在没有这种信号的情况下,蛋白质被降解。

要确定Vangl2号机组突变对Vangl2在耳蜗中的定位有类似的影响,Vangl2-GFP公司Vangl2号机组-GFP公司载体于E14.5转染大鼠耳蜗,该时间点与HC和SC的发生相关。正如预期的那样,Vangl2-GFP蛋白定位于HCs和SC的膜上(图3H(H),). 相反,Vangl2-在膜上没有观察到GFP蛋白,而是留在细胞质中(图3J型,K(K)). 转染细胞中缺乏不对称蛋白定位Vangl2-GFP公司这可能是由CMV启动子产生的强表达和随后的蛋白质积累饱和了控制不对称性的调节机制的结果。

Scrb1与Vangl2发生物理相互作用,并需要用于Vangl1的不对称膜靶向

紧急停堆1最近被证明在耳蜗中起PCP基因的作用,并在遗传水平上与Vangl2号机组(Montcouquiol等人,2003年). Scrb1的免疫定位显示在OC内的所有细胞类型中表达(图4A类). 此外,该蛋白定位于HCs和SC的基底外侧膜(图4B类),如前所述(Navarro等人,2005年). 在MDCK细胞中,内源性Scrb1在细胞膜上强烈表达,当其过度表达时,Vangl2被靶向(Navarro等人,2005年;秦等,2005). 因此,研究了Scrb1和Vangl2之间的潜在直接相互作用。首先,使用Vangl2的一部分C末端部分(包括PDZ结合域)作为诱饵的酵母双杂交筛选,从小鼠E17胚胎文库中分离出Scrb1(数据未显示)。为了确认PDZ结合域的需求,通过细胞转染进行Vangl2和Scrb1的联合免疫沉淀。HEK293细胞与Vangl2-GFP公司紧急停堆1,我们使用抗GFP抗体共同免疫沉淀Scrb1(图4C类,车道5)。Vangl2强烈减少了这种相互作用(图4C类,车道6),并在Vangl2(Vangl 2)上没有PDZ绑定域的情况下废除Δ4) (图4C类,车道7)。在没有Vangl2-GFP的情况下,抗-GFP抗体无法免疫沉淀Scrb1,这表明Vangl2在哺乳动物细胞中与Scrb1特异性相互作用。非免疫性IgG没有免疫沉淀Vangl2或Scrb1(数据未显示)。

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Scrb1和Vangl2物理上相互作用,而Scrb1是Vangl1不对称所必需的。A类P1小鼠耳蜗的Lumenal表面标记有抗Scrb1抗体(绿色),表明该蛋白在OC中所有细胞的膜上广泛表达。B类,共焦Z-P1小鼠耳蜗的堆栈横截面标记为A类顶部表示合并的图像,中间和底部表示单独的指骨样蛋白(红色)和Scrb1(绿色)通道。Scrb1沿着IHCs和OHCs(编号)以及IP(星号)的整个基底外侧膜分布。C类,Scrb1与Vangl2的免疫沉淀。用Scrb1和GFP-Vangl2或GFP-Vangel2转染HEK293细胞用抗GFP抗体免疫沉淀蛋白。然后用我们的抗Scrb1抗体探测细胞膜。带的存在表明Vangl2和Vangl3可以与Scrb1(通道5、6)相互作用,但在Vangl2(Vangl2中)的C末端去除PDZ结合域Δ4)防止这种相互作用(车道7)。第2列中的带代表HEK293细胞中内源性表达的Scrb1。D类哺乳动物Scrb1的结构,在N末端附近有一个LRR,一个连接区,在C末端有四个PDZ结构域。在整个结构下面是GST下拉分析中使用的GST结构的图形列表电子.电子,GST下拉表明Vangl2可以与PDZ2、PDZ3或PDZ4以及来自Scrb1的PDZ结构域的其他组合相互作用,与PDZ2和PDZ3的相互作用最强。相反,Vangl2不与LRR或链接器域交互。丝氨酸S464上Vangl2的突变导致Scrb1结合的强烈减少,Vangl 2的最后四个氨基酸(VanglΔ4)完全禁止此绑定。F类,Vangl2和Scrb1在HEK293细胞中的免疫定位。HEK293细胞转染紧急停堆1(红色)和绿色荧光蛋白-Vangl2用抗GFP和抗Scrb1抗体对(绿色)构建物和蛋白质进行免疫细胞化学处理。当这两种蛋白质在细胞中共存时,它们会强烈地共定位。比例尺,10μm。

Scrb1包含一个N端LRR和四个PDZ域,它们位于C端,由链接器区域分隔(图4D类). 为了绘制Scrb1与Vangl2的相互作用域,对单个PDZ以及PDZ1–PDZ2和PDZ3–PDZ4组合进行了分析,以确定其独立结合GFP标记的Vangl1的能力(图4D类). 除了第一个PDZ域(PDZ1)之外,Scrb1的所有PDZ域,以及PDZ1–PDZ2或PDZ3–PDZ4的组合都能够绑定Vangl2(图4电子). PDZ2和PDZ3与Vangl2的亲和力最强。包含Scrb1的N端部分的构造(仅包括LRR、带链接器的LRR或仅GST)无法绑定到Vangl2。当我们移除Vangl2(Vangl2中)的PDZ结合域时Δ4),与Scrb1的交互丢失(图4电子). 最后,HEK293细胞与两种基因的表达载体共转染紧急停堆1Vangl2号机组显示了蛋白质的共定位(图4F类).

Scrb1和Vangl2之间的物理相互作用表明Scrb1在靶向Vangl2。因此,研究了Vangl2在耳蜗中的不对称定位紧急停堆1循环工具(Crc)/Crc纯合子。这个紧急停堆1Crc公司突变是一种截断突变,导致最后两个PDZ结构域PDZ3和PDZ4的丢失。尽管紧急停堆1,Vangl2仍然存在于耳蜗HCs和SCs的膜上紧急停堆1Crc/Crc公司纯合子(图5A类,B类). 然而,Vangl2的不对称分布被严重破坏(图5B类). 对Vangl2在上皮管腔-基底轴特定点的分布的分析表明,位于外毛细胞第2行和第3行的HC和SC中的蛋白质不对称分布几乎完全破坏,但IPh和柱状细胞中的不对称分布保持不变(图5C–F类,箭头)。Vangl2不对称性的丧失,特别是在第二排和第三排OHC中,与该区域更明显的PCP缺陷密切相关紧急停堆1Crc/Crc公司耳蜗(Montcouquiol等人,2003年).

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Vangl2不对称性缺失紧急停堆1Crc/Crc公司塞尔斯1呼喊/呼喊突变体。A类,B类E18.5 WT OC的Lumenal表面(A类)和紧急停堆1Crc/Crc公司室友。与WT相比(A类),Vangl2(绿色)不对称性在耳蜗中消失紧急停堆1Crc/Crc公司突变体(B类),但蛋白质仍以膜为靶点。C–F类,与中的图像相同B类但只有绿色通道,在四个不同的焦平面上,从腔表面开始,在每帧中向组织推进0.62μm。与OHC相比,在内腔表面附近的IPh细胞和柱状细胞中可以观察到Vangl2的持续不对称定位(如箭头所示C类),但在较深的焦平面上,所有细胞中都存在几乎均匀的蛋白质分布(D–F型).G–J型E18.5 WT OC的Lumenal表面(G公司,H(H))和塞尔斯1呼喊/呼喊室友(,J型). Vangl2单独如图所示H(H)J型与WT相比,膜上的Vangl2(绿色)总体减少,蛋白质在OC中均匀分布塞尔斯1呼喊/呼喊动物。比例尺:A类(用于A类,B类),(用于G–J型),10微米。

Vangl2的不对称定位需要Celsr1

塞尔斯1,核心PCP基因的脊椎动物同源物火烈鸟是哺乳动物耳蜗中PCP所必需的,并且在鸡耳蜗PCP发育过程中不对称地定位于近端和远端膜(Davies等人,2005年). Celsr1在Vangl2不对称定位中的作用是通过分析来自塞尔斯1碰撞(Crsh)/Crsh突变体。尽管Vangl2仍以HCs和SC的膜为目标塞尔斯1呼喊/呼喊突变体,不对称性几乎完全丧失,膜上Vangl2蛋白的整体水平下降(图5G–J),表明Celsr1是Vangl2招募和不对称定位所必需的。

Fz3以类似于Vangl2的模式不对称定位

Fz蛋白被证明是PCP信号级联的上游受体(阿德勒和李,2001年;斯特拉特,2003)、和传真3/6双突变体耳蜗有PCP缺陷(Wang等人,2006年). 因此,我们使用市售的抗Fz3抗体来确定其在耳蜗中的定位。Fz3在同一发育时间点以类似于Vangl2的模式不对称地定位于毛细胞的近端边缘(图6A类,B类). 此外,横截面分析表明Fz3也局限于每个毛细胞的顶端区域(图6C–E类). 由于这两种抗体都是在兔子体内产生的,因此由于次级抗体水平的交叉反应,不可能确认共定位,但结果强烈表明这一可能性。为了确定Vangl2的定位是否在Fz3不对称性的产生中起作用,我们检测了Fz3在耳蜗中的表达Vangl2号机组磅/磅纯合子。在这些突变体中,我们观察到Fz3在膜上的完全缺失,这表明Vangl2在Fz3靶向或维持膜中的作用(图6F–I型). 测试了通过Scrb1的交互,但Fz3没有与Scrb1交互(数据未显示)。基于这些结果,通过免疫沉淀法测定Vangl2和Fz3之间的潜在直接相互作用。正如预期的那样,在转染了未标记Vangl2和Fz3-GFP的HEK293细胞中,Vangl2-Fz3之间存在直接相互作用(图6J型). 观察到的两条谱带很可能来自Fz3的单体和二聚体形式。

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Fz3通过与Vangl2的相互作用不对称地定位在OC中。A类,B类,Fz3(绿色)在P1大鼠耳蜗中不对称分布,其模式类似于Vangl2。C–E类,Z-堆栈共焦横截面标记为inA类,在P1大鼠耳蜗中。Fz3(绿色)定位于两个OHC(O2,O3)的顶端区域和IP(星号)。F–I型,与WT相比(F类,G公司),Fz3(绿色)不对称性在E18.5耳蜗中丢失Vangl2号机组磅/磅老鼠(H(H),). 事实上,细胞膜上似乎完全没有Fz3。J型,转染的HEK293细胞(通道4)裂解液中的Vangl2免疫沉淀与Fz3。印迹显示存在两条带,对应于Fz3的单体和二聚体形式。比例尺:B类(用于A类,B类),H(H)(用于F–I型),10微米。

讨论

Vangl2在哺乳动物耳蜗内HC的极化中起着关键作用。这里的结果表明,Vangl2在细胞-细胞边界的不对称定位提供了重要的指导性相互作用,指导上皮内单个细胞的整体极化。总的来说,我们的数据表明PCP信号级联的某些方面保持不变,但结果也表明脊椎动物和无脊椎动物之间的PCP信号串联存在重大差异。特别是,尽管这里给出的结果表明Fz3是不对称局域的,如果蝇属在耳蜗中,Fz3和Vangl2相互作用并局限于细胞的同一区域。这些结果与果蝇属vang/斜视(stbm)和fz特地位于单个细胞的对侧的翅膀(阿德勒,2002;斯特拉特,2002年).

哺乳动物耳蜗中PCP需要Vangl2的不对称定位

果蝇属在最初对称的顶端定位后,特定的PCP蛋白沿着翅膀的近轴或眼睛的背腹轴在各自的边界上不对称富集(Uemura和Shimada,2003年;范托和麦克尼尔,2004年). 特别是,vang/stbm局限于发育中的翼细胞的近端(图7). 虽然已经提出了几个模型来解释这种不对称的重要性,但具体的细胞效应仍不清楚(Klein和Mlodzik,2005年). Vangl2在发育毛细胞中的定位与果蝇属翅膀,在每个细胞的近端边界具有有限的积累。此外,这种不对称性的发生时间早于细胞极化的最初迹象,即发育中的激肽细胞从每个发育中的毛细胞的管腔表面中心向外围边缘离心迁移(Montcouquiol等人,2003年). 这种迁移的方向是非随机的,由Vangl2根据HC位置部分或全部进行调节。根据这些结果,这一过程中的一个关键步骤似乎是将Vangl2限制在每个毛细胞的近端,这表明这种限制直接或间接地为随后的离心迁移建立了方向向量。

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Vangl2/vang、Fz3/fz和Scribble1在飞翼、眼睛和哺乳动物耳蜗中的不对称定位。A类,B类,本地化法兹万格在中果蝇属翅膀和眼睛。A类,在野生型翅膀中,每一个细胞顶端表面的远端顶点会形成毛发并指向远端。据信,富含肌动蛋白的头发是在以下部位积累和激活的法兹(绿色)在远端。万格(橙色)将定位在相对侧(近端)。如果没有法兹万格另一种蛋白质的不对称性消失,毛发将在细胞中心形成,指向错误的方向。B类在一只野生型眼睛中,八个被称为ommatidia的光感受器(R1–R8)簇在根据赤道旋转之前发生极化。在这里法兹在R3侧和的万格在相反的R4侧需要适当的旋转,因此PCP。C类Corti的P0哺乳动物器官的Lumenal视图。每个毛细胞上的静纤毛束(红色)位于远侧边缘。我们的数据显示,Vangl2和Fz3定位于IHC和OHC(O1-O3)的静睫状束形成位置(近侧)的对面。Vangl2和Fz3的积累对应于支持细胞和毛细胞之间的接触区,对于外部毛细胞来说尤其强烈。我们的数据表明,事实上,Vangl2和Fz3位于这两种细胞的膜上。IPh细胞以及IPs和Ops似乎在近端和远端都表达Vangl2和Fz3,而Deiters细胞(D1–D3)似乎只有远端表达。Scrb1在每种细胞类型中表达。

这一假设得到了以下观察结果的有力支持,即在这两种情况下,Vangl2不对称性都会消失塞尔斯1呼啸/呼啸紧急停堆1Crc/Crc公司突变体。特别是,在紧急停堆1Crc/Crc公司突变体,Vangl2的不对称性在位于第2行和第3行的OHC中消失,而Vangl 2的不对称分布在IHC行和第一行OHC的支持细胞中保持。OHC第2行和第3行中Vangl2不对称性的丧失与紧急停堆1Crc/Crc公司,也限于OHC第2行和第3行(Montcouquiol等人,2003年). 同样,Vangl2不对称性在塞尔斯1呼喊/呼喊这与PCP的更大程度中断相关(Curtin等人,2003年). 最后,比较Vangl2不对称缺失突变中PCP缺陷的严重程度(紧急停堆1Crc/Crc公司塞尔斯1呼喊/呼喊)与Vangl2蛋白完全缺失的突变相比(Vangl公司磅/磅)表明膜定位的Vangl2保留了一些产生极化信号的能力,即使在没有不对称定位的情况下,因为PCP的整体破坏在Vangl2号机组磅/磅突变体。

不对称定位需要Vangl2和Scrb1之间的相互作用

这里的结果也证明了Scrb1在蛋白质不对称生成中的新作用。对不同缺失结构的分析表明,Scrb1的最后三个PDZ域直接与Vangl2的C末端PDZ结合域相互作用,这种相互作用是Vangl2中不对称定位所必需的。有趣的是,在紧急停堆1Crc/Crc公司突变体,尽管PDZ3和PDZ4丢失。然而,由于PDZ2也与Vangl2相互作用,因此可能紧急停堆1Crc公司仍然保留一些功能。

果蝇属在顶端-基底极性形成期间,scrb限制了蛋白质在顶端细胞室的定位,但这里的结果表明哺乳动物Scrb1也可以将蛋白质靶向或维持在膜的特定区域。平面极性和顶底极性可能是伴随的过程,共享分子和分子级联。最近的一篇论文表明果蝇属PALS-1相关紧密连接蛋白,一种来自顶端边缘区连接的蛋白,以及fz1果蝇属眼睛,表明顶端-基底极性和平面极性所必需的分子可以相互作用(Djiane等人,2005年). 另一篇最近的论文分析了三叶虫(tri)/stbm(Vangl2的斑马鱼等位基因)和scrb1的相互作用(Wada等人,2005年). 作者认为,这两种蛋白质可以形成一种功能复合物,其中可能需要tri/stbm将scrb1定位到它们锚定和发挥作用的膜的特定位点。在我们的研究中,Vangl2不对称性的破坏紧急停堆1crc/crc突变体表明,Scrb1可能是靶向或维持Vangl2到细胞膜特定区域所必需的。Scrb1的C末端尾部存在四个PDZ结构域,这强烈表明存在一个大分子复合物,涉及一个或多个额外的蛋白质。这些蛋白可以与Scrb1协同作用,控制Vangl2的不对称定位。在未来,识别这些分子及其潜在作用将非常重要。

Vangl2的不对称定位需要Celsr1

证明需要Celsr1才能将Vangl2招募到膜上,这与Flamingo在果蝇属.研究表明,火烈鸟在PCP级联的层次结构中处于顶层,并负责其他PCP蛋白的膜招募,包括fz和stbm/vang(斯特拉特,2001年;Bastock等人,2003年). 此外,最近的一项研究表明,鸡摄氏1度在鸡基底乳头发育中毛细胞的近端和远端边缘不对称定位(Davies等人,2005年). 最后,重要的是要考虑到我们可能还没有完全了解Celsr1在内耳中的作用。哺乳动物基因组包含三个独立的塞尔斯尔这些基因都在耳蜗中表达(Shima等人,2002年). 此外塞尔斯1Crsh公司等位基因代表细胞外钙粘蛋白重复序列中的一个点突变,因此可能是低形态的,而不是功能完全丧失。与此假设一致,耳蜗PCP的整体破坏塞尔斯1呼喊/呼喊不像中那样极端Vangl2号机组磅/磅(Curtin等人,2003年;Montcouquiol等人,2003年).

Fz3非对称定位,与Vangl2相互作用

此处显示的结果以及Wang等人(2006),确定Fz3和Fz6是哺乳动物耳蜗中PCP的关键调节因子。如前所述,Fz3和Fz6与果蝇属fz,调节PCP的fz,以及删除Fz3公司Fz6公司导致内耳PCP缺陷(Wang等人,2006年). 然而,Fz3在发育中的毛细胞近端边缘的位置以及这种不对称性对Vangl2的依赖性与果蝇属此外,Vangl2和Fz3之间的物理相互作用的证明表明,在没有Vangl 2的情况下,Fz3不对称性的丧失是这种物理相互作用中断的结果,而不是细胞极化全面中断的次要影响。先前的一篇论文表明,MAGI-3(膜相关鸟嘌呤环化酶,具有反向定位-3)可以作为Fz4和Vangl2的支架蛋白,调节c-Jun N末端蛋白激酶级联。然而,尽管作者确定了MAGI-3与Fz4或Fz7之间的直接相互作用,但MAGI-3和Fz3或Fz6之间以及Fz4和Vangl2之间没有相互作用(Yao等人,2004年).

Fz3(可能还有Fz6)与Vangl2共定位并直接相互作用的观察表明,脊椎动物和无脊椎动物之间调节PCP的分子机制发生了根本性变化。此外,这一观察结果与最近的证据不一致,即Dvl2定位于发育中毛细胞的远端膜(Wang等人,2005年),除非毛细胞远端存在其他Fz受体。然而,Dvl2结果是使用转基因动物获得的,而不是内源性蛋白的定位,因此可能需要进一步研究。

总之,本文的结果证明了Vangl2蛋白不对称定位在哺乳动物耳蜗内PCP生成中的关键作用。我们还发现了Fz3、Vangl2和Scrb1之间的新相互作用以及蛋白质复合物的存在。将这些复合物靶向发育中的耳朵内的特定边界可能会产生一个方向向量,该向量将指示结构内每个细胞的后续极化。这些数据表明,尽管PCP信号的许多方面都与无脊椎动物保持一致,但就极化信号的实际产生方式以及该信号如何协调哺乳动物特定细胞的实际极化而言,在细胞水平上发生了重大变化。

脚注

N.Sans目前的地址:Equipe Avenir 3“神经生理学Cellulaire et Moléculaire”,法国波尔多塞德克斯国家圣母院马根迪神经科学研究所,邮编:33077。

脚注

这项工作得到了美国国家耳聋和其他沟通障碍研究所(NIDCD)的室内研究计划(M.W.K.,M.M.,R.J.W.,N.S.)、美国国家癌症研究所、癌症研究中心(R.A.R.,N.G.C.,N.A.J.)的室内研究计划、,NIDCD研究基金(M.E.W.,J.D.D.)、华盛顿大学P30内耳联盟基金(M.E.W.,JD.D.)和医学研究委员会(J.M.)。我们感谢Doug Cotanche博士、Doris Wu和Ronna Hertzano博士对这份手稿的评论。

工具书类

  • Adler PN平面信号转导和形态发生果蝇属 开发人员单元格 2:525–535. [公共医学][谷歌学者]
  • Adler PN,Lee H(2001)。平面极性中的皱缩信号和细胞间相互作用。Curr Opin细胞生物学 13:635–640. [公共医学][谷歌学者]
  • Bastock R、Strutt H和Strutt D(2003年)。斜视是非对称性定位的,在果蝇属平面极性图案。开发 130:3007–3014. [公共医学][谷歌学者]
  • Copp AJ、Checiu I、Henson JN(1994年)。神经管严重缺陷的发育基础环尾(Lp)突变小鼠:利用微卫星DNA标记鉴定胚胎基因型。求文献一篇 165:20–29. [公共医学][谷歌学者]
  • Curtin JA、Quint E、Tsipouri V、Arkell RM、Cattanach B、Copp AJ、Henderson DJ、Spurr N、Stanier P、Fisher EM、Nolan PM、Steel KP、Brown SD、Gray IC、Murdoch JN(2003)。Celsr1突变破坏了内耳毛细胞的平面极性,并导致小鼠严重的神经管缺陷。当前生物 13:1129–1133. [公共医学][谷歌学者]
  • Davies A、Formstone C、Mason I和Lewis J(2005)。鸡内耳毛细胞的平面极性与c-flamingo-1蛋白的极化分布有关。Dev Dyn公司 233:998–1005. [公共医学][谷歌学者]
  • Denman Johnson K,Forge A(1999年)。小鼠前庭系统发育过程中发束极性和方向性的建立。神经细胞学杂志 28:821–835. [公共医学][谷歌学者]
  • Djiane A、Yogev S、Mlodzik M(2005)。顶端决定因子aPKC和dPatj调节Frizzle依赖的平面细胞极性果蝇属眼睛。单元格 12:621–631. [公共医学][谷歌学者]
  • Fanto M,McNeill H(2004)。从苍蝇到脊椎动物的平面极性。细胞科学杂志 117:527–533. [公共医学][谷歌学者]
  • Hallworth R、McCoy M、Polan-Curtain J(2000)。发育中和成年沙土鼠Corti器官中的管蛋白表达。听力恢复 139:31–41. [公共医学][谷歌学者]
  • Hertzano R、Montcouquiol M、Rashi Elkeles S、Elkon R、Yucel R、Frankel WN、Rechavi G、Moroy T、Friedman TB、Kelley MW、Avraham KB(2004年)。Pou4f3内耳的转录谱(ddl/ddl)确定Gfi1是Pou4f 3耳聋基因的靶点。人类分子遗传学 13:2143–2153. [公共医学][谷歌学者]
  • Kibar Z、Vogan KJ、Groulx N、Justice MJ、Underhill DA、Gros P(2001)。Ltap,一种哺乳动物同源物果蝇属斜视/梵高在小鼠神经管突变体环尾中发生改变。自然基因 28:251–255. [公共医学][谷歌学者]
  • Klein TJ,Mlodzik M(2005)。平面细胞极化:一个新兴的模型指向正确的方向。年收入细胞开发生物 21:155–176. [公共医学][谷歌学者]
  • Lu X、Borchers AG、Jolicoeur C、Rayburn H、Baker JC、Tessier-Lavigne M(2004)。PTK7/CCK-4是脊椎动物平面细胞极性的一种新型调节因子。自然 430:93–98. [公共医学][谷歌学者]
  • Montcouquiol M、Rachel RA、Lanford PJ、Copeland NG、Jenkins NA、Kelley MW(2003)。哺乳动物中作为平面极性基因的Vangl2和Scrb1的鉴定。自然 423:173–177. [公共医学][谷歌学者]
  • Murdoch JN、Doudney K、Paternotte C、Copp AJ、Stanier P(2001)。环尾鼠中严重的神经管缺陷是由Lpp1基因突变引起的,Lpp1是一种与地板规格有关的新基因。人类分子遗传学 15:2593–2601. [公共医学][谷歌学者]
  • Navarro C、Nola S、Audebert S、Santoni MJ、Arsanto JP、Ginestier C、Marchetto S、Jacquemier J、Isnardon D、Le Bivic A、Birnbaum D、Borg JP(2005)。哺乳动物Scribble的接合招募依赖于E-cadherin的参与。癌基因 24:4330–4339. [公共医学][谷歌学者]
  • Qin Y、Capaldo C、Gumbiner BM、Macara IG(2005)。哺乳动物Scribble极性蛋白通过E-cadherin调节上皮细胞的粘附和迁移。J细胞生物学 171:1061–1071.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Rachel RA、Wellington SJ、Warburton D、Mason CA、Beermann F(2002年)。Gli3的一个新等位基因和一个新突变circletail(Crc),由单个转基因实验产生。起源 33:55–61. [公共医学][谷歌学者]
  • Sans N、Racca C、Petralia RS、Wang YX、McCallum J、Wenthold RJ(2001)。突触相关蛋白97在其生物合成途径的早期选择性地与AMPA受体的子集相关联。神经科学 21:7506–7516.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Sans N、Prybylowski K、Petralia RS、Chang K、Wang YX、Racca C、Vicini S、Wenthold RJ(2003)。通过PDZ蛋白和外囊复合体之间的相互作用进行NMDA受体贩运。Nat细胞生物学 5:520–530. [公共医学][谷歌学者]
  • Shima Y、Copeland NG、Gilbert DJ、Jenkins NA、Chisaka O、Takeichi M、Uemura T(2002)。小鼠发育过程中七程跨膜钙粘蛋白基因Celsr1-3的差异表达和Celsr2蛋白的分布。Dev Dyn公司 223:321–332. [公共医学][谷歌学者]
  • Simonneau L、Gallego M、Pujol R(2003)。发育过程中大鼠耳蜗中T-、N-、E-钙粘蛋白、β-catenin和聚唾液酸神经细胞粘附分子的比较表达模式:对Kolliker器官性质的影响。《计算机神经学杂志》 459:113–126. [公共医学][谷歌学者]
  • Strong LC,Hollander WF(1949年)。家鼠遗传性环尾畸形伴阴道穿孔不全,纯合子时伴有致命的颅轴裂。J赫雷德 40:329–334.[谷歌学者]
  • Strutt D(2003)。扭曲信号和细胞极化果蝇属和脊椎动物。开发 130:4501–4513. [公共医学][谷歌学者]
  • Strutt DI(2001)。卷曲的不对称定位和细胞极性的建立果蝇属机翼。分子电池 7:367–375. [公共医学][谷歌学者]
  • Strutt DI(2002)。平面极性通路成分的不对称亚细胞定位。精液细胞开发生物 13:225–231. [公共医学][谷歌学者]
  • Torban E、Wang H-J、Grouix N、Gros P(2004)。导致Looptail小鼠神经管缺陷的小鼠Vang12的独立突变损害了与衣冠不整家族成员的相互作用。生物化学杂志 279:52703–52713. [公共医学][谷歌学者]
  • Uemura T、Shimada Y(2003年)。沿平面轴打破细胞对称果蝇属和脊椎动物。生物化学杂志(东京) 134:625–630. [公共医学][谷歌学者]
  • Wada H、Iwasaki M、Sato T、Masai I、Nishiwaki Y、Tanaka H、Sato A、Nojima Y、Okamoto H(2005)。合子和母体Scribble1在斑马鱼胚胎神经迁移和会聚伸展运动中的双重作用。开发 132:2273–2785. [公共医学][谷歌学者]
  • 王杰、马克·S、张X、钱德、姚SJ、Radde-Gallwitz K、张Y、林X、Collazo A、温肖·博利斯A、陈P(2005)。脊椎动物PCP通路对耳蜗极化延伸和平面细胞极性的调节。自然基因 37:980–985.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • 王毅,郭恩,内森斯J(2006)。Frizzled3和Frizzed6在神经管闭合和内耳感觉毛细胞平面极性中的作用。神经科学 26:2147–2156.[PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
  • Woods C、Montcouquiol M、Kelley MW(2004年)。Math1调节哺乳动物耳蜗感觉上皮的发育。自然神经科学 7:1310–1318. [公共医学][谷歌学者]
  • 姚R、夏目漱石、野田佳彦(2004)。MAGI-3作为frizzled和Ltap的支架蛋白参与JNK信号通路的调控。癌基因 23:6023–6030. [公共医学][谷歌学者]

文章来自神经科学杂志由以下人员提供神经科学学会