สลิต-โรโบ
Slit-Roboคือชื่อของโปรตีนเชิงซ้อนที่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณภายในเซลล์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่สายโซ่โพลีเปปไทด์สองสายขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์กันภายในเซลล์ โดยมีหน้าที่หลากหลาย รวมถึงการนำทางของแอกซอนและการสร้างหลอดเลือดใหม่
Slitหมายถึงโปรตีนที่หลั่งออกมาซึ่งเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในฐานะสัญญาณนำทางแอกซอนแบบผลักดัน และRoboหมายถึงตัวรับโปรตีนทรานส์เมมเบรนของ มัน ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง มี Robo ที่แตกต่างกันสี่ชนิดและ Slit สามชนิด ได้แก่Robo1 , Robo2 , Robo3 /Rig-1 และRobo4และSlit1 , Slit2 , Slit3 [ 1 ] มี Robo สามชนิดและ Slit หนึ่งชนิดในDrosophilaโฮโมล็อกของ Slit และ Robo ที่สอดคล้องกันในC. elegansคือ Slt และ Sax-3 ตามลำดับ[ 2 ]
สลิตมีลักษณะเฉพาะด้วยโดเมนที่แตกต่างกันสี่โดเมน โดยแต่ละโดเมนประกอบด้วยหน่วยซ้ำที่อุดมด้วยลิวซีน (LRR) จำนวนแปรผัน [ 3 ] หน่วย ซ้ำEGFเจ็ดถึงเก้าหน่วย[ 4 ] [ 5 ]โดเมนALPS (Agrin, Perlecan , Laminin, Slit) และปมซิสเทอีน [ 6 ] โรโบมีลักษณะเฉพาะด้วยโดเมนคล้าย Ig ห้าโดเมน หน่วยซ้ำ ไฟโบรเนกตินชนิด III (FNIII) สามหน่วย ส่วนที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ และส่วนหางภายในเซลล์ที่มีโมทีฟไซโตพลาสมิกที่อนุรักษ์ไว้มากถึงสี่โมทีฟ ได้แก่ CC0 (ตำแหน่งที่มีศักยภาพในการฟอสโฟรีเลชัน ของ ไทโรซีน ) [ 7 ] CC2 (ส่วนยืดของโพลีโพรลีน; ตำแหน่งการจับแบบฉันทามติสำหรับโปรตีน Ena/Vasp ) [ 7 ]และ CC3 (ส่วนยืดของโพลีโพรลีน) [ 8 ]
ภูมิหลังและการค้นพบ
ในระบบประสาทที่กำลังพัฒนาของสัตว์สมมาตรสองด้าน แอกซอนส่วนใหญ่จะข้ามไปยังด้านตรงข้าม (ด้านตรงข้าม) ของร่างกาย ยีนใดที่ทำให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างเหมาะสม? คำถามพื้นฐานเกี่ยวกับการนำทางของแอกซอน นี้ ทำให้นักวิจัยค้นพบ Robo ซึ่งถูกระบุในการคัดกรองขนาดใหญ่ของแมลงหวี่กลายพันธุ์ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 [ 9 ] การแสดงออกของ Robo แสดงให้เห็นว่าจำเป็นสำหรับการผลักดันแอกซอนออกจากเส้นกลาง ทั้งในแอกซอนด้านเดียวกันที่ไม่เคยข้ามเส้นกลางและในแอกซอนประสานที่ข้ามไปแล้ว[ 8 ] พบว่า โปรตีนอีกตัวหนึ่งคือ Commissureless (Comm) เป็นตัวควบคุมที่สำคัญของ Robo: ในแมลงหวี่กลายพันธุ์ comm กิจกรรมของ Robo สูงเกินไป และไม่มีแอกซอนใดข้ามเส้นกลาง[ 10 ]หลายปีต่อมา หลักฐานทางพันธุกรรม[ 11 ]การทดลองการจับตัวทางชีวเคมี และการทดสอบเนื้อเยื่อ[ 12 ]ระบุว่า Slit เป็นลิแกนด์ที่ทำให้เกิดการขับไล่สำหรับตัวรับ Robo ทั้งใน Drosophila และสัตว์มีกระดูกสันหลัง นอกจากนี้ยังพบว่า Slit ทำหน้าที่เป็นสัญญาณที่ทำให้เกิดการขับไล่ในการนำทางของหลอดรับกลิ่น[ 13 ] [ 14 ]การอนุรักษ์โครงสร้างของ Slit และ Robo ในระดับสูง[ 15 ]และความคล้ายคลึงกันในหน้าที่ของพวกมันในสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง[ 16 ]ทำให้เกิดข้อโต้แย้งที่แข็งแกร่งเกี่ยวกับความต้องการการส่งสัญญาณ Slit/Robo ที่ได้รับการอนุรักษ์ทางวิวัฒนาการในระบบประสาทที่กำลังพัฒนา
เส้นทางการส่งสัญญาณของเซลล์
การผูกแบบสลิต-โรโบ
บริเวณการทำงานของโปรตีน Slit ตั้งอยู่ภายในบริเวณที่มีลิวซีนเป็นองค์ประกอบหลัก (LRRs) [ 17 ] [ 18 ] Slit2 จับกับ Robo1 ในการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นระหว่างโดเมน D2 ของมันกับโดเมนคล้าย Ig สองโดเมนแรกของ Robo1 [ 19 ] งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าเฮปารานซัลเฟตโปรตีโอไกลแคน ซึ่งจำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณ Slit ใน Drosophila [ 20 ]อาจสนับสนุนปฏิสัมพันธ์นี้ผ่านการทำให้คอมเพล็กซ์ Slit-Robo มีเสถียรภาพ หรือโดยการทำหน้าที่เป็นตัวรับร่วมที่นำเสนอ Slit ให้กับ Robos [ 21 ]
เหตุการณ์การจับกันของโรโบภายในเซลล์
การทำงานของระบบส่งสัญญาณ Slit-Robo ได้รับอิทธิพลจากการจับกันของปัจจัยภายในเซลล์กับโดเมนไซโตพลาสซึมของ Robo
อาเบลสันและเอเซนอัลด์
ในแมลงหวี่ โปรตีนสองชนิดคือ Abelson tyrosine kinase (Abl) และEnabled (Ena) ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการปรับโครงสร้างของไซโตสเกเลตันภายหลังการส่งสัญญาณ Slit-Robo Abl สามารถฟอสโฟรีเลตโดเมน CC0 และ CC1 ของ Robo ซึ่งจะลดการทำงานของ Robo ลง ในขณะที่ Ena ทำปฏิกิริยากับ CC0 และ CC2 เพื่อเป็นตัวกลางในการส่งสัญญาณแบบผลักกัน[ 7 ] นอกจากนี้ยังเชื่อกันว่า Abl ส่งเสริมการส่งสัญญาณแบบผลักกันโดยการจับกับโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับอะเดนิลไซเคลส (CAP) ซึ่งควบคุมการพอลิเมอไร เซชัน ของแอคติน[ 22 ]
โร จีทีเพส
การจับกันของ Slit กับ Robo กระตุ้นให้ SrGAP1 จับกับโดเมน CC3 ของ Robo1 ซึ่งนำไปสู่การปิดใช้งานCdc42ซึ่งเป็น Rho GTPase ที่ทำหน้าที่สร้างพอลิเมอร์ของแอคติน และการเปิดใช้งานRhoAซึ่งเป็น Rho GTPase ที่ทำหน้าที่สลายพอลิเมอร์ ของแอคติน [ 23 ]ใน Drosophila โปรตีนอะแดปเตอร์SH3 - SH2 Dockจับกับโดเมน CC2 และ CC3 ของ Robo โดยตรง ดึงดูดโปรตีนไคเนสที่กระตุ้นด้วย p21 (Pak) และ Sos ส่งผลให้กิจกรรมของ Rac เพิ่มขึ้น การเชื่อมโยงระหว่าง Robo และ Dock นี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อ Slit จับกับ Robo เช่นเดียวกับการดึงดูด Sos [ 24 ] Robo ของ Drosophila ยังมีปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับ GAP VilseหรือCrossGAPซึ่งอาจทำหน้าที่ลดการทำงานของ Rac [ 25 ]
ปฏิสัมพันธ์กับส่วนที่ไม่มีรอยต่อ
Drosophila Commissureless (Comm) เป็นโปรตีนทรานส์เมมเบรนที่แสดงออกในเซลล์ประสาทคอมมิสซูรัล Comm ส่งเสริมการข้ามเส้นกลางโดยการลดระดับ Robo มีการแสดงให้เห็นว่าโมทีฟสัญญาณการจัดเรียง LPSYจำเป็นสำหรับ Comm ในการจัดเรียง Robo ไปยังเอนโดโซม ป้องกันไม่ให้เข้าถึงพื้นผิวของกรวยเจริญเติบโตดังนั้น เมื่อมีการแสดงออกของ Comm แอกซอนจะไม่ได้รับผลกระทบจากการมีอยู่ของ Slit และสามารถข้ามเส้นกลางได้[ 26 ]การแสดงออกของ Comm ถูกควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าแอกซอนจะลดระดับ Robo ในเวลาที่ถูกต้อง ในกรณีที่ไม่มี Comm Robo จะไม่ถูกลดระดับอย่างเหมาะสม และแอกซอนทั้งหมดจะไม่สามารถข้ามเส้นกลางได้
ฟังก์ชัน
ช่องว่างทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการสื่อสารระหว่างเซลล์ในระบบที่หลากหลาย ควบคุมการนำทางการเคลื่อนย้ายเซลล์และการแบ่งขั้วของเซลล์หลายประเภท[ 15 ]
การนำทางของแอกซอน
ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Slit และ Robo ควบคุมการนำทางของแอกซอนที่เส้นกลางสำหรับ แอกซอนคอม มิสซูรัล [ 27 ] เรตินัล [ 28 ] ออ ลแฟกทอรี[ 29 ]คอร์ติคัล [ 30 ]และพรีซีรีเบลลาร์[ 31 ] การลบโรโบแต่ละตัวไม่ได้ทำให้ฟีโนไทป์ตรงกับ Slit กลายพันธุ์ ซึ่งบ่งชี้ว่า Robos1-3 มีบทบาทที่แตกต่างกัน เสริมกัน แต่ไม่ทับซ้อนกันอย่างสมบูรณ์ในการนำทางของแอกซอน ใน Drosophila ปฏิสัมพันธ์ของ Slit กับ Robo1 และ Robo2 ทำงานร่วมกันในการกำหนดว่าแอกซอนจะข้ามเส้นกลางหรือไม่ และทั้งสองจำเป็นสำหรับการข้ามที่ถูกต้อง[ 32 ] Robo2 และ Robo3 ทำงานร่วมกันเพื่อระบุตำแหน่งด้านข้างของแอกซอนที่สัมพันธ์กับเส้นกลาง การไล่ระดับการแสดงออกที่ทับซ้อนกันของ Robos ตามเส้นทางตามยาวในระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ได้รับการกล่าวถึงว่าเป็น "รหัส Robos" แต่ยังไม่ทราบว่าการก่อตัวของเส้นทางตามยาวเฉพาะที่ไกล่เกลี่ยโดย Robo ในลักษณะนี้เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ Slit หรือไม่[ 33 ] มีการคาดการณ์ว่าการจับกันแบบโฮโมฟิลิกและเฮเทอโรฟิลิกในหมู่ Robos อาจเพียงพอที่จะไกล่เกลี่ยผลกระทบนี้ได้
ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง Robo1 และ Robo2 ทำงานร่วมกันเพื่อเป็นตัวกลางในการผลักออกจากลิแกนด์ Slit ที่แสดงออกที่แผ่นพื้น ในขณะที่ Robo3/Rig-1 มีกิจกรรมตรงกันข้าม และทำหน้าที่ส่งเสริมการดึงดูดไปยังเส้นกลาง (น่าจะโดยการยับยั้งตัวรับ Robo อีกสองตัว ผ่านกลไกที่ไม่ทราบแน่ชัด) หนูที่ขาด Robo ทั้งสามตัวหรือ Slit ทั้งสามตัว จะแสดงฟีโนไทป์ที่คล้ายกับ Drosophila Slit mutant [ 34 ]
การแตกแขนงของแอกซอนและเดนไดรต์
Slit2 และ Slit1 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมเชิงบวกที่มีศักยภาพใน การสร้าง แขนงแอกซอนระหว่างการสร้างหรือการปรับโครงสร้างของวงจรประสาท ในความเป็นจริง Slit2-N ซึ่งเป็นชิ้นส่วนปลาย N ของ Slit2 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถกระตุ้นการยืดตัวและการแตกแขนงของปมประสาทรากหลัง (DRG) ในขณะที่ Slit2 แบบเต็มความยาวจะต่อต้านผลกระทบนี้[ 35 ] อย่างไรก็ตาม ในแอกซอนประสาทรับความรู้สึกไตรเจมินัลส่วนกลาง Slit2 แบบเต็มความยาว จะควบคุมการแตกแขนงของแอกซอนผ่านการโต้ตอบกับตัวรับ เซมาฟอริน เพล็กซิน-A4 [ 36 ] การโต้ตอบระหว่าง Slit และ Robo ในกระบวนการนี้ยังไม่ชัดเจน แต่ DRG แสดงออก Robo2 และแอกซอนไตรเจมินัลแสดงออก Robo1-2 [ 37 ] อย่างไรก็ตาม ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Slit-Robo มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากในการพัฒนาเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทคอร์เทกซ์ โดยการสัมผัสกับ Slit1 นำไปสู่ การเจริญเติบโตและการแตกแขนงของเดน ไดรต์ ที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่การยับยั้งปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Slit-Robo จะทำให้การแตกแขนงของเดนไดรต์ลดลง[ 38 ]
การฉายภาพภูมิประเทศ
การกำหนดเป้าหมายแอกซอนโดย Slit-Robo ดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในการจัดระเบียบการฉายภาพทางภูมิศาสตร์ของแอกซอนซึ่งสอดคล้องกับสนามรับความรู้สึกทางกาย ในระบบการมองเห็นของแมลงหวี่ Slit และ Robo ป้องกันการผสมกันของเซลล์ lamaina และ lobula [ 39 ] การแสดงออกที่แปรผันของตัวรับ Robo บนเซลล์ประสาทรับกลิ่นของแมลงหวี่ควบคุมการจัดระเบียบแอกซอนในกลีบรับกลิ่น[ 40 ] ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง Slit1 มีบทบาทสำคัญใน การกำหนดเป้าหมายแอกซอน ของอวัยวะรับกลิ่นโวเมอโรนาซัล (VNO) ไปยังหลอดรับกลิ่นเสริม (AOB) [ 41 ] ในปี 2009 การรวมกันของสัญญาณ Slit-Robo และ Netrin-Frazzled ในแมลงหวี่แสดงให้เห็นว่าควบคุมการสร้างแผนที่ไมโอโทปิก ซึ่งอธิบายการเชื่อมต่อของเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทสั่งการในบริเวณกล้ามเนื้อ[ 42 ] [ 43 ]
การเคลื่อนย้ายเซลล์
มีการแสดงให้เห็นว่า Slit-Robo มีอิทธิพลต่อการอพยพของเซลล์ประสาทและเซลล์เกลีย เม็ดเลือดขาว [ 44 ] และเซลล์บุผนังหลอดเลือด [ 45 ] Slit1 และ Slit2 เป็นตัวกลางในการ ทำงานของเซปตัมและคอรอยด์เพล็กซัสที่ผลักดันการอพยพของเซลล์ที่ยังไม่แตกต่างของโซนใต้ โพรงสมอง (SVZ) บนกระแสการอพยพด้านหน้า (RMS) ไปยังหลอดรับกลิ่น ซึ่งพวกมันจะแตกต่างไปเป็นเซลล์ประสาทรับกลิ่น[ 46 ] การมีส่วนร่วมของการส่งสัญญาณ Robo ในระบบนี้ยังไม่ชัดเจน แต่เป็นที่ทราบกันว่านิวโรบลาสต์ที่กำลังอพยพจะแสดงออก mRNA ของ Robo2 และRobo3 [ 47 ]
ในระหว่างการพัฒนาระบบการได้ยินส่วนปลายของหนู การส่งสัญญาณ Slit/Robo จะสร้างแรงจำกัดให้กับเซลล์ประสาทปมเกลียวเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งที่แม่นยำสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างปมเกลียวและเซลล์ขนในหูชั้นในอย่างถูกต้อง[ 48 ]
ผลกระทบต่อโรค
มะเร็งและโรคหลอดเลือด
การยับยั้ง Robo1 ซึ่งอยู่ร่วมกับปัจจัย von Willebrandในเซลล์เยื่อบุ หลอดเลือดของ เนื้องอก ส่งผลให้ความหนาแน่นของหลอดเลือดขนาดเล็กและมวลเนื้องอกของมะเร็ง ผิวหนังลดลง Slit2 เป็นที่ทราบกันว่าเป็นตัวกลางในผลกระทบนี้[ 49 ] Robo4 หรือที่รู้จักกันในชื่อ magic roundabout [ 50 ]เป็น Robo ที่จำเพาะต่อเยื่อบุหลอดเลือด ซึ่งเมื่อจับกับ Slit2 จะปิดกั้น การกระตุ้น ของ Src family kinaseจึงยับยั้งการเคลื่อนย้ายและการซึมผ่านที่เกิดจากVEGF -165 ในหลอด ทดลอง และการรั่วไหลของหลอดเลือดในร่างกาย[ 51 ] สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการบำบัดแบบผสมผสาน VEGF/Slit2 อาจมีประโยชน์ในการป้องกันการสร้างหลอดเลือดใหม่ ของเนื้องอก และการรั่วไหลของหลอดเลือดหรืออาการบวมน้ำหลังหัวใจวายหรือโรคหลอดเลือดสมอง[ 52 ]
ภาวะอัมพาตของการมองตามแนวนอนร่วมกับภาวะกระดูกสันหลังคดที่ลุกลาม
การกลายพันธุ์แบบโฮโมไซกัสของ Robo3 เกี่ยวข้องกับอัมพาตการมองตามแนวนอน ทางจักษุวิทยาแบบทั่วไป ที่มีอาการกระดูกสันหลังคด แบบก้าวหน้า ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือปัญหาการเคลื่อนไหวของดวงตาและความผิดปกติทั่วไปในการทำงานของเส้นประสาท[ 53 ]
ภาวะดิสเล็กเซีย
Robo1 ได้รับการระบุว่าเป็นหนึ่งใน 14 ยีนที่อาจเกี่ยวข้องกับภาวะดิสเล็กเซียและเป็นหนึ่งใน 10 ยีนที่เข้ากับเครือข่ายโมเลกุลตามทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นของเซลล์ประสาทและการเจริญเติบโตของนิวไรต์ คาดว่า Slit2 จะมีบทบาทในเครือข่ายนี้[ 54 ]
อ่านเพิ่มเติม
- Ypsilanti AR, Zagar Y, Chédotal A (มิถุนายน 2010). "การเคลื่อนตัวออกจากเส้นกลาง: การพัฒนาใหม่สำหรับ Slit และ Robo" . Development . 137 (12): 1939– 52. doi : 10.1242/dev.044511 . PMID 20501589 .
- Dickson BJ, Gilestro GF (2006) . "การควบคุมการค้นหาเส้นทางของแอกซอนคอมมิสซูรัลโดยตัวรับสลิตและโรโบ" Annu. Rev. Cell Dev. Biol . 22 : 651–75 . doi : 10.1146/annurev.cellbio.21.090704.151234 . PMID 17029581. S2CID 10260832 .
- Van Vactor D, Flanagan JG (เมษายน 1999). "ส่วนกลางและส่วนปลาย: slit นำการนำทางและการแตกแขนงมารวมกันในการเลือกเส้นทางแอกซอน" . Neuron . 22 (4): 649– 52. doi : 10.1016/s0896-6273(00)80723-0 . PMID 10230784 .
- Chétodal A (2010). "ช่องว่างและตัวรับของช่องว่าง". ใน Bagnard D (บรรณาธิการ). การเจริญเติบโตและการนำทางของแอกซอน (ความก้าวหน้าทางการแพทย์และชีววิทยาเชิงทดลอง) . เบอร์ลิน: Springer. หน้า65–79 . ISBN 978-1-4419-2634-0.