跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2016年3月23日；12（3）：e1005919。
doi:10.1371/journal.pgen.1005919。 eCollection 2016年3月。

ALFY控制的DVL3自噬调节Wnt信号，确定人脑大小

罗特姆·卡迪尔 1, 塔玛·哈雷 1, 巴拉克·马库斯 1, 约纳坦·佩雷斯 1, 安娜·巴赫拉特 2, 伊丹·科恩 1, 迈克尔·沃洛达斯基 1, Miora Feintsein-Linial公司 1, 埃拉娜·切尔文斯基 三, 乔尔·兹洛托戈拉 4, 萨拉·西万 1, 拉蒙·Y·伯恩鲍姆 2, 乌里·阿卜杜 2, 斯塔维特·沙列夫 三, Ohad S Birk公司 1 5
附属公司

ALFY控制的DVL3自噬调节Wnt信号，确定人脑大小

罗特姆·卡迪尔等。 公共科学图书馆-基因. .

摘要

原发性小头畸形是一种先天性神经发育障碍，头围和脑容量减少，由于神经发生过程中神经元干细胞层对称和不对称细胞分裂之间的过早过渡，发育中大脑皮层中的神经元较少。我们现在通过连锁分析和全外显子组测序表明，ALFY中编码自噬支架蛋白的显性突变导致人类原发性小头畸形。我们证明了果蝇突变的显性效应：携带人类突变等位基因的转基因果蝇显示出较小的脑容量，重现了疾病表型。此外，人类突变体ALFY的眼部特异性表达导致眼睛粗糙表型。在分子方面，我们证明，正常情况下，ALFY通过自噬依赖性清除DVL3聚集体而非Dvl1或Dvl2聚集体来减弱典型Wnt信号通路。因此，通过ALFY去除Dvl3聚集物，Wnt信号的自噬衰减作用决定了人脑的大小。

PubMed免责声明

利益冲突声明

提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。研究亲属的谱系和阿尔菲突变。
A.受影响的阿拉伯-以色列亲属和精细地图：受影响个体共享的单倍型以浅灰色阴影突出显示。注意，健康个体II:6的单倍型决定了标记D4S3243和D4S2460之间最小的共有~9Mbp疾病相关位点（矩形黑盒）。利用连续两代的数据重建个体I:2的单倍型（DNA不可用）。标记位置以Mbp为单位。B.ALFY g.Chr4:85636503G>A，c.7909C>T，p.R2637W突变。健康（III:3）和受影响（II:4）个体的Sanger测序。C.保护ALFY公司在整个进化过程中。取代精氨酸（黑盒）极为保守，位于保守的PH域内。D.基于神经信使PH-BEACH结构域的解析结构对突变的ALFY PH-BEAK结构域的结构预测建模表明精氨酸残基突出到预测的磷脂结合口袋中，并且可能对结构域功能至关重要。
图2
图2。突变体hALFY公司导致果蝇的显性表型。
A类.转基因果蝇实验的克隆构建。C终端部分，包含人类的所有功能域ALFY公司，在框架内克隆，在3'端具有EGFP序列，以形成融合蛋白。在序列的5'末端添加上游激活序列（UAS）用于受控表达。B.眼睛表型。野生型（WT）和突变型的表达hALFY公司等位基因由GMR-GAL4启动子驱动。对苍蝇眼睛的色素沉着、大小、形状和表面纹理进行了分析，并拍摄了具有代表性的数字眼睛图像。在X400和X1200放大倍数下获得的高分辨率图像（SEM）。虽然所有原始hALFY野生型、突变型和GMR驱动系，以及GMR hALFY野生型驱动表达导致正常的眼睛发育（a-d），但GMR突变型hALFY-驱动表达导致严重的眼睛表型（e）。突变眼结构紊乱，畸形，眼体形态和方向异常。Omatids似乎融合，刚毛形态和分布突然出现缺失或融合的刚毛。C.大脑表型。野生型光动力表达苍蝇的大脑hALFY公司-EGFP（a-c）和突变体hALFY公司-EGFP（e-f）。用共焦显微镜在X20倍放大的明亮视野（a，d）和488nm滤光片（b，e）下解剖并观察野生型和突变型苍蝇的大脑。与野生型等位基因相反，突变体等位基因的同质肌动蛋白驱动表达导致形成更小、组织更少和密度更大的大脑（a，d）。突变脑体积比野生型小40-60%（t检验双尾分析，野生型n=18，Mut n=31，P价值<0.0001). 使用EGFP标签进行的表达谱分析清楚地表明，突变蛋白倾向于在突变苍蝇的大脑中以大细胞簇（e–白色箭头）的形式积累，而不是在野生型中的表达模式（b-白色箭头）。突变细胞散布在整个大脑中，与野生型相比，其大小、长度和数量均较小。
图3
图3。Htt-Poly103Q聚集体去除和Wnt信号衰减hALFY公司蛋白质。
A.hALFY对骨料进行封装和移除。将EGFP-Htt-Poly103Q和tdTomato hALFY（野生型和突变型）（a-h）联合转染HEk293T细胞。野生型hALFY与突变体（a，e）之间的聚集体总量没有显著差异。野生型hALFY（b-d）和突变体hALFY（f-h）都可以识别和封装聚集的Poly103Q。B.hALFY结构体的克隆。的C端子端的示意图hALFY公司包含蛋白质所有功能域的结构体。创建了四个hALFY结构体：野生型、突变型、Δ-FYVE和模拟标记的N末端FLAG或td番茄表位。C.TOP Flash报告分析表明野生型hALFY减弱Wnt信号。神经母细胞瘤细胞与TOP Flash报告基因分析构建物以及不同的hALFY质粒（野生型、突变型、Δ-FYVE和hALFY-mock）联合转染。表达野生型hALFY的细胞与突变型hALF和Δ-FYVE或模拟对照相比，荧光素酶表达减少了约40%（学生t检验，n=3，P价值= 0.0005). 此外，这种衰减可能是以依赖于自噬的方式实现的，正如添加自噬抑制剂沃特曼所示。D.ALFY减弱典型Wnt信号通路。过度表达WT ALFY的细胞表现出较低水平（大约减少80%，经学生t检验，n=3，P价值=0.0028）。
图4
图4。hALFY蛋白与聚集的DVL3共定位并促进其去除。
A.不同DVL的克隆。三种不同的DVL（DVL）从大脑cDNA中扩增出PCR-，并在带有N端FLAG标签和C端EGFP的框架中克隆。B.hALFY与不同DVL的共定标。神经母细胞瘤细胞与不同的DVL（1、2和3）以及tdTomato hALFY野生型/突变构建物共同转染。野生型和突变型hALFY与DVL3（c-i，c-ii）共同定位，而不是DVL1（a-i，a-ii）或DVL2（b-i，b-ii）。可见与DVL1的最小共定位（a-i，a-ii），可能是由于强过表达。C.DVL过度表达的Western blot分析。将不同的DVL和FLAG hALFY（野生型、突变型、Δ-FYVE和模拟型）联合转染神经母细胞瘤细胞。24小时后，用放线菌酮处理细胞，以阻止进一步的脱卵白蛋白合成。WB分析显示hALFY野生型清除聚集的DVL3（学生t检验，n=3，P价值=0.04）但不是DVL1或DVL2。DVL3蛋白在hALFY突变体表达细胞中积累。D.内源性DVL的蛋白质印迹分析。在转染不同的FLAG-hALFY构建物后，神经母细胞瘤细胞与Wnt3a条件培养基孵育8小时，然后收获用于WB分析。hALFY野生型特异性地去除了内源性DVL3聚集体，而不是DVL1或DVL2。这种作用被沃特曼抑制，表明hALFY可能以自噬依赖的方式去除DVL3聚集体（学生t检验，n=3，P价值= 0.03).
图5
图5。建议的模型-ALFY通过DVL3-自噬介导的精确控制典型Wnt信号通路来调节大脑的正常发育。
通过克隆扩增顶端祖细胞（AP），然后扩增基底祖细胞（BP），可以实现胚胎大脑的适当发育和大小。第一步是AP细胞层的克隆扩增：AP细胞经历一系列Wnt信号诱导的增殖对称分裂。由于Wnt信号激活，DVL3水平增加，β-catenin破坏复合物被招募到膜上，阻止其磷酸化β-catentin，导致β-catening在细胞质中积累，最终在细胞核中积累。这触发了Wnt信号特异性基因的激活，使AP进一步增殖并保持其祖细胞身份，从而在发育中的大脑中产生第一次克隆性扩增。一旦有足够数量的AP细胞，ALFY通过自噬介导的DVL3清除减弱Wnt信号，使β-catenin破坏复合物磷酸化β-catentin，导致其从细胞质中清除。Wnt信号的衰减使细胞开始不对称的分化分裂，在发育中的大脑中产生第二个关键层，即BPs。BP将继续增殖并最终分化为神经元细胞。在缺乏适当的ALFY活性的情况下（右侧面板），DVL3水平仍然很高，导致β-catenin水平升高，Wnt信号通路高度激活。Wnt信号缺乏衰减，阻止了BP细胞层的正常生成，因此减少了分化神经元的生成。我们认为，这会将AP细胞锁定在连续几轮对称增殖分裂中，以牺牲关键的BP细胞层为代价，进一步扩大其数量，从而导致BP的大量减少。由于AP层被限制在空间中，因此AP细胞的这种扩展是有限的，无法弥补BP的缺乏。正是BP细胞层显示了灵长类和啮齿动物之间最显著的差异，并被认为是决定灵长类大脑最终大小的原因[3]。因此，发育中大脑中缺乏BP细胞最终导致神经元数量减少和小头畸形。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

  • DVL3等位基因导致最后一个外显子介导的自身显性罗比诺综合征的-1框架移位。
    White JJ、Mazzeu JF、Hoischen A、Bayram Y、Withers M、Gezdirici A、Kimonis V、Steehouwer M、Jhangiani SN、Muzny DM、Gibbs RA；贝洛·霍普金斯孟德尔基因组学中心；van Bon BWM、Sutton VR、Lupski JR、Brunner HG、Carvalho CMB。 White JJ等人。 美国人类遗传学杂志。2016年3月3日；98(3):553-561. doi:10.1016/j.ajhg.2016.01.005。Epub 2016年2月25日。 美国人类遗传学杂志。2016 PMID：26924530 免费PMC文章。
  • DVL1突变导致骨硬化型罗比诺综合征。
    Bunn KJ、Daniel P、Rösken HS、O'Neill AC、Cameron-Christie SR、Morgan T、Brunner HG、Lai A、Kunst HP、Markie DM、Robertson SP。 Bunn KJ等人。 美国人类遗传学杂志。2015年4月2日；96(4):623-30. doi:10.1016/j.ajhg.2015.02.010。Epub 2015年3月26日。 美国人类遗传学杂志。2015 PMID：25817014 免费PMC文章。
  • 人类神经管缺陷中蓬乱2型和蓬乱3型的遗传分析。
    De Marco P、Merello E、Consales A、Piatelli G、Cama A、Kibar Z、Capra V。 De Marco P等人。 《分子神经科学杂志》。2013年3月；49(3):582-8. doi:10.1007/s12031-012-9871-9。Epub 2012年8月15日。 《分子神经科学杂志》。2013. PMID：22892949 免费PMC文章。
  • ALFY在选择性自噬中的作用。
    Isakson P、Holland P、Simonsen A。 Isakson P等人。 细胞死亡不同。2013年1月；20(1):12-20. doi:10.1038/cdd.2012.66。Epub 2012年6月1日。 细胞死亡不同。2013. PMID：22653340 免费PMC文章。 审查。
  • WNT/PCP信号通路与人类癌症（综述）。
    加藤M。 加藤M。 Oncol Rep.2005年12月；14(6):1583-8. Oncol报告，2005年。 PMID：16273260 审查。
查看所有类似文章

引用人

  • DENND5B的从头变异导致神经发育障碍。
    Scala M、Tomati V、Ferla M、Lena M、Cohen JS、Fatemi A、Brokamp E、Bican A、Phillips JA 3rd、Koziura ME、Nicouleau M、Rio M、Siquier K、Boddaert N、Musante I、Tamburro S、Baldassari S、Iacomino M、Scudieri P；未确诊疾病网络；Rosenfeld JA、Bellus G、Reed S、Al Saif H、Russo RS、Walsh MB、Cantagrel V、Crunk A、Gustinich S、Ruggiero SM、Fitzgerald MP、Helbig I、Striano P、Severino M、Salpietro V、Pedemonte N、Zara F。 Scala M等人。 美国人类遗传学杂志。2024年3月7日；111(3):529-543. doi:10.1016/j.ajhg.2024.02.001。Epub 2024 2月21日。 美国人类遗传学杂志。2024 PMID：38387458 免费PMC文章。
  • 神经自噬：健康和疾病中的规则和含义。
    Liénard C、Pintat A、Bomont P。 Liénard C等人。 细胞。2024年1月4日；13(1):103. doi:10.3390/cells13010103。 细胞。2024 PMID：38201307 免费PMC文章。 审查。
  • 结构和非编码变异提高了临床全基因组测序对罕见疾病的诊断率。
    Pagnamenta AT、Camps C、Giacopuzzi E、Taylor JM、Hashim M、Calpena E、Kaisaki PJ、Hashimoto A、Yu J、Sanders E、Schwessinger R、Hughes JR、Lunter G、Dreau H、Ferla M、Lange L、Kesim Y、Ragoussis V、Vavoulis DV、Allroggen H、Ansorge O、Babbs C、Banka S、Ba os-Piñero B、Beeson D、Ben-Ami T、Bennett DL、Bento C、Blair E、Brasch-Andersen C、Bull KR第页，Cario H、Cilliers D、Conti V、Davies EG、Dhalla F、Dacal BD、Dong Y、Dunford JE、Guerrini R、Harris AL、Hartley J、Hollander G、Javaid K、Kane M、Kelly D、Kelly D、Knight SJL、Kreins AY、Kvikstad EM、Langman CB、Lester T、Lines KE、Lord SR、Lu X、Mansour S、Manzur A、Maroofian R、Marsden B、Mason J、McGowan SJ、Mei D、Mlcochova H、Murakami Y、，Németh AH、Okoli S、Ormondroyd E、Ousager LB、Palace J、Patel SY、Pentony MM、Pugh C、Rad A、Ramesh A、Riva SG、Roberts I、Roy N、Salminen O、Schilling KD、Scott C、Sen A、Smith C、Stevenson M、Thakker RV、Twigg SRF、Uhlig HH、van Wijk R、Vona B、Wall S、Wang J、Watkins H、Zak J、Schuh AH，Kini U、Wilkie AOM、Popitch N、Taylor JC。 Pagnameta AT等人。 基因组医学。2023年11月9日；15(1):94. doi:10.1186/s13073-023-01240-0。 《基因组医学》，2023年。 PMID：37946251 免费PMC文章。
  • 神经干细胞和胶质细胞自噬对大脑健康和疾病的影响。
    Nagayach A、Wang C。 Nagayach A等人。 《神经再生研究》，2024年4月；19(4):729-736. doi:10.4103/1673-5374.382227。 神经再生研究2024。 PMID：37843206 免费PMC文章。 审查。
  • 遗传性原发性小脑症：当中心体功能障碍支配大脑和身体大小时。
    Farcy S、Hachour H、Bahi-Buisson N、Passemard S。 Farcy S等人。 细胞。2023年7月7日；12(13):1807. doi:10.3390/cells12131807。 细胞。2023 PMID：37443841 免费PMC文章。 审查。
查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Mahmood S、Ahmad W、Hassan MJ。常染色体隐性原发性小脑症（MCPH）：临床表现、遗传异质性和突变连续体。罕见疾病孤儿杂志。2011;2011年6月15日电子版6:39。10.1186/1750-1172-6-39-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Gilmore EC，Walsh CA。小头畸形的遗传原因和神经元发育的教训。威利跨学科评论：发育生物学。2013;2(4):461–78. 2009年10月10日-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Fish JL、Dehay C、Kennedy H、Huttner WB。制造更大的大脑——神经祖细胞分裂的进化。细胞科学杂志。2008;121（第17部分）：2783–93。电子出版2008/08/22。10.1242/jcs.023465-内政部-公共医学
    1. Paridaen JT，Huttner WB。脊椎动物中枢神经系统发育过程中的神经发生。EMBO报告。2014;15(4):351–64. 电子出版2014/03/19。10.1002/embr.201438447-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. 桑顿GK，伍兹CG。原发性小头症：所有的路都通向罗马吗？遗传学趋势：TIG。2009;25(11):501–10. 10.1016/j.tig.2009.09.011-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

赠款和资金

这项研究的资金由Teva制药工业有限公司提供，该公司是Teva建立的以色列国家神经科学卓越网络（NNE）的一部分，并由以色列科学基金会的遗产生物医学计划（批准号：1814/13）提供。RK由Teva以色列国家神经科学卓越网络（NNE）资助。资助者在研究设计、数据收集和分析、决定出版或编写手稿方面没有任何作用。