C. elegans SEL-5/AAK1キナーゼは細胞移動と細胞突起伸長を、その酵素活性とは独立して制御する

Core Concepts

SEL-5/AAK1キナーゼは、その酵素活性とは独立して、C. elegansの神経細胞移動と排出細胞の突起伸長を制御する。

Abstract

本研究では、C. elegansの発生過程における細胞移動と細胞突起伸長の制御機構を解明することを目的としている。
主な発見点は以下の通りである:

SEL-5/AAK1キナーゼは、Wntシグナル伝達経路の制御を通じて、QL神経前駆細胞の移動を促進する。この機能は、SEL-5の酵素活性には依存しない。

SEL-5は、レトロマー複合体と協調して、排出細胞の突起伸長を制御する。この機能も、SEL-5の酵素活性には依存しない。

Wntシグナル伝達経路の構成因子であるLIN-44/Wnt、LIN-17/Frizzled、CWN-1/Wnt、CWN-2/Wntが、排出細胞の突起伸長を正負両方向に制御する。

DPY-23/AP2M1のT160位置のリン酸化は、神経細胞移動や排出細胞突起伸長の制御には必要ではない。

以上より、SEL-5/AAK1キナーゼは、その酵素活性とは独立した機能を持ち、Wntシグナル伝達経路の制御を通じて細胞移動と細胞突起伸長を調節することが明らかになった。

Stats

SEL-5欠損は、vps-29変異体における神経前駆細胞QL.dの移動異常を増強する。
SEL-5欠損は、排出細胞の後方突起の伸長を著しく阻害する。
DPY-23のT160位置のリン酸化レベルは、SEL-5欠損により減少する。
DPY-23のT160Aアミノ酸置換変異体では、神経前駆細胞移動や排出細胞突起伸長に異常は見られない。

Quotes

"SEL-5 kinase activity is not required for its role in either neuronal migration or excretory cell outgrowth and neither of these processes is dependent on DPY-23/AP2M1 phosphorylation."
"Wnt proteins CWN-1 and CWN-2 together with Frizzled receptor CFZ-2 positively regulate excretory canal outgrowth, while LIN-44/Wnt and LIN-17/Frizzled together generate a stop signal inhibiting its extension."

Key Insights Distilled From

Caenorhabditis elegans SEL-5/AAK1 regulates cell migration and cell outgrowth independently of its kinase activity

by Knop,F., Zou... at www.biorxiv.org 03-30-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.29.534638v2

Deeper Inquiries

SEL-5/AAK1キナーゼが細胞移動と細胞突起伸長を制御する際に、どのような分子メカニズムを介しているのか?

SEL-5/AAK1キナーゼは、Caenorhabditis elegansの発生において、QL神経芽細胞の子孫の移動や排泄管細胞の突起伸長を調節する重要な役割を果たしています。この過程において、SEL-5は、EGL-20/Wntシグナリングの正確な調節に関与しています。具体的には、SEL-5は、retromer複合体と協力して、QL神経芽細胞の子孫の移動中や排泄管細胞の突起伸長中に、EGL-20/Wntシグナリングの正の調節因子として機能しています。さらに、SEL-5は、DPY-23/AP2M1のリン酸化にも関与していますが、これらのプロセスはSEL-5のキナーゼ活性に依存していないことが明らかにされています。このように、SEL-5はWntシグナリングの調節において重要な役割を果たし、その機能はキナーゼ活性に依存しないことが示されています。

SEL-5/AAK1キナーゼの酵素活性非依存的な機能は、他の生物種でも見られるのか?

SEL-5/AAK1キナーゼの酵素活性非依存的な機能は、他の生物種でも見られる可能性があります。実際、ヒトのAAK1は、AP2M1のリン酸化を通じてエンドサイトーシスを調節することが知られており、SEL-5が同様の機能を果たしていることから、このメカニズムは他の生物種でも共通して存在する可能性があります。さらに、SEL-5のキナーゼ活性非依存的な機能は、Wntシグナリングや細胞移動において重要な役割を果たしていることから、他の生物種でも同様のメカニズムが存在する可能性が考えられます。

SEL-5/AAK1キナーゼの新規の基質は何か、また、それらの基質の制御がどのように細胞移動や細胞突起伸長に関与しているのか?

SEL-5/AAK1キナーゼの新規の基質としては、DPY-23/AP2M1が挙げられます。SEL-5はDPY-23のリン酸化に関与し、そのレベルを調節しています。しかし、細胞移動や細胞突起伸長において、SEL-5の機能はDPY-23のリン酸化に依存していないことが明らかにされています。このことから、SEL-5の新規の基質はDPY-23であると考えられますが、その制御が細胞移動や細胞突起伸長にどのように関与しているかは、まだ完全に理解されていません。可能性としては、SEL-5がDPY-23を介してエンドサイトーシスを調節し、Wntシグナリング経路を制御することで、細胞移動や突起伸長に影響を与えている可能性が考えられます。これにより、SEL-5の新規の基質であるDPY-23が、細胞移動や突起伸長における重要な制御因子であることが示唆されます。