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.2011年3月至4月；5(2):170-80.
doi:10.4161/cam.5.2.14403。 Epub 2011年3月1日。

Rho家族小GTPase在肌动蛋白调节和运动中的动力学

Désireée Spering餐厅 1, 路易斯·霍奇森
附属公司
审查

Rho家族小GTPase在肌动蛋白调节和运动中的动力学

Désireée Spering餐厅等。 细胞Adh Migr. 2011年3月至4月.

摘要

小GTPase的p21 Rho家族是肌动蛋白细胞骨架重排的主调节器。它们对各种肌动蛋白调节蛋白靶点的作用已经很好地表征了它们的功能。然而，最近的研究表明，Rho GTPase活性的动力学非常复杂，并且为了实现其特定的亚细胞定位而受到严格的调控。此外，这些局部效应是高度动态的，通常跨越秒的时间尺度，使得传统生物化学方法的解释不足以完全解释体内这些快速机制。在这里，我们概述了Rho家族GTPase生物学，并介绍了最先进的方法来研究这些重要信号蛋白的动力学，这些信号蛋白最终协调细胞迁移过程中的肌动蛋白细胞骨架重排。

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数字

图1
图1
图中显示了迁移细胞中Rac1与RhoA活动的传统视图。RhoA被认为主要在缩尾（红色）激活以促进尾部收缩，而Rac1被认为在细胞前部激活以促进跛足突起（蓝色）。
图2
图2
样品荧光生物传感器数据显示RhoA在前缘（A）和大松果体亚细胞结构（B）的复杂激活模式。图片取自Pertz等人。
图3
图3
GTPases Rho家族的下游效应器靶点。
图4
图4
FRET生物传感器中使用的各种设计方法的示意图。（A） 基于Ras Raichu传感器设计的Rho家族GTPase的单链基因编码生物传感器。这种设计将K-Ras的CAAX盒放置在荧光蛋白的C末端，将探针组成性地放置在质膜中（用黑色锯齿线表示）。通过GDP-GTP交换激活Rho GTPase后，来自下游效应靶点（蓝色）的结合域与GTPase结合，改变FRET对黄色和蓝色荧光蛋白的相对邻近性。（B） 用于Rho GTPase的单链基因编码生物传感器。这种设计将FRET荧光蛋白对置于单链结构的内部部分。这种方法保持Rho GTPase的天然C末端，在那里可以进行适当的翻译后脂质修饰。这一特征维持了GTPase和鸟嘌呤核苷酸解离抑制剂之间的相互作用。这允许生物传感器以类似于内源性蛋白质的方式在细胞质（非活性）和质膜（活性）之间正确穿梭。通过GDP-GTP交换激活GTPase后，结合域（蓝色）与激活的Rho结合，改变青色和黄色荧光蛋白之间的相对取向，从而影响FRET。（C） Rho GTP酶的双分子基因编码生物传感器。这种设计将FRET供体和受体部分分离成两个分子，这两个分子必须分别表达。虽然由于FRET供体和受体对的非等摩尔分布，定量分析更加繁琐，但动态范围的总变化可能远大于任何单链型生物传感器。（D） 用于检测内源性Rho GTPase活性的溶剂敏感性染料生物传感器。这种方法使用一种有机染料，它可以根据局部溶剂极性改变荧光发射强度。通过将染料置于下游靶蛋白的结合域（蓝色）内，该生物传感器与激活的、未标记的内源性Rho GTPase结合，导致染料改变荧光发射强度。通过监测这种荧光发射强度调制与非响应性荧光（例如，绿色荧光蛋白显示为绿色）的比率，可以监测Rho GTPase的效应结合状态。（E） 基于底物的FRET生物传感器用于激酶活性。FRET对荧光蛋白位于靶上游激酶磷酸化基序的侧面（灰色圆圈）。磷酸化后，分子的构象略有改变，并影响两个荧光蛋白之间的FRET。这种方法还可以包括与感兴趣的上游激酶的激酶磷酸化基序相邻的适当结合位点，以提高选择性（未显示）。这种方法的主要警告是，它对“激酶活性”没有那么具体，因为它只是在活细胞情况下监测相对上游激酶和局部磷酸酶活性的平衡。
图5
图5
样品生物传感器荧光光谱测量中观察到的特征FRET发射响应。由于FRET，只有当生物传感器被激活时（蓝线），525nm的发射峰才可见。当生物传感器处于非激活状态时，525nm处的FRET峰值显著降低（红线）。
图6
图6
用于确定GTPase时空协调的动力学映射和互相关方法（摘自Machacek等人）。（A、D和G）指定了前缘突出/收缩的边缘跟踪，采样窗口编号为1～35。比例尺=10µm。MEF/3T3细胞随机突起和回缩周期中前缘的平均速度和Rac1（B和C）、Cdc42（E和F）和RhoA（H和I）活性的动力学图。边缘速度图和Cdc42活性图之间的（J–L）互相关系数分布显示为时间偏移的函数。（M） Rho GTPase动力学重建。Rac1、Cdc42和RhoA激活相对于边缘速度的时间，由时滞相关系数确定；绿线、边缘运动与Rac1的相关性；蓝线，边缘运动与Cdc42相关；黑线、边缘运动与RhoA的相关性；虚线，边缘速度。（N） 根据互相关最大值和自相关宽度确定GTPase在突起和回缩期间激活的时间和位置（未按比例绘制）。绿色，Rac1激活；黑色，RhoA激活；蓝色，Cdc42激活。
图6
图6
用于确定GTPase时空协调的动力学映射和互相关方法（摘自Machacek等人）。（A、D和G）指定了前缘突出/收缩的边缘跟踪，采样窗口编号为1～35。比例尺=10µm。在MEF/3T3细胞的随机伸出和缩回周期期间，前缘的平均速度和Rac1（B和C）、Cdc42（E和F）和RhoA（H和I）活性的动力学图。边缘速度图和Cdc42活性图之间的（J–L）互相关系数分布显示为时间偏移的函数。（M） Rho GTPase动力学重建。Rac1、Cdc42和RhoA激活相对于边缘速度的时间，由时滞相关系数确定；绿线、边缘运动与Rac1的相关性；蓝线，边缘运动与Cdc42相关；黑线、边缘运动与RhoA的相关性；虚线，边缘速度。（N） 根据互相关最大值和自相关宽度确定GTPase在突起和回缩期间激活的时间和位置（未按比例绘制）。绿色，Rac1激活；黑色，RhoA激活；蓝色，Cdc42激活。
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    1. Nobes CD，Hall A.小GTPase Rho亚家族的调节和功能。Cur Opin Genet Dev.1994年；4:77–81.-公共医学
    1. Nobes CD、Hall A.Rho、Rac和Cdc42 GTPases：肌动蛋白结构、细胞粘附和运动的调节器。Biochem Soc交易。1995;23:456–459。-公共医学
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