成熟型執行者型半胱氨酸蛋白酶與細胞黏附分子Fasciclin 3的近鄰關係促進無致死性活化於果蠅嗅覺感受神經元

核心概念

細胞黏附分子Fasciclin 3的特定剪接亞型Fas3G能夠促進成熟型執行者型半胱氨酸蛋白酶Drice的無致死性活化,而不會導致細胞死亡。

摘要

本研究分析了果蠅成熟型執行者型半胱氨酸蛋白酶Drice的近鄰蛋白,發現Drice主要與細胞膜蛋白相互作用,其中包括細胞黏附分子Fasciclin 3(Fas3)的特定剪接亞型Fas3G。進一步研究發現,過表達Fas3G能夠促進Drice的無致死性活化,這一過程需要依賴於啟動型半胱氨酸蛋白酶Dronc的表達上調。Fas3G過表達誘導的Dronc表達上調,使其與Fas3G產生近鄰關係,從而促進Drice的無致死性活化。這種亞細胞定位的半胱氨酸蛋白酶活化模式,由半胱氨酸蛋白酶的近鄰蛋白所定義,是實現無致死性活化的關鍵機制。此外,Fas3G過表達誘導的無致死性半胱氨酸蛋白酶活化能夠抑制果蠅的天生吸引行為。本研究揭示了半胱氨酸蛋白酶近鄰蛋白在調控無致死性活化中的重要作用,為利用半胱氨酸蛋白酶近鄰蛋白實現神經元功能的可逆性調控提供了新的思路。

統計資料

果蠅成熟型執行者型半胱氨酸蛋白酶Drice在成蟲大腦中的表達水平高於啟動型半胱氨酸蛋白酶Dronc和另一個執行者型半胱氨酸蛋白酶Dcp-1。
過表達Dronc能夠誘導Or42b嗅覺感受神經元的細胞死亡,而過表達Drice和Fas3G則不會導致細胞死亡。
過表達Fas3G能夠顯著增強Drice的無致死性活化,這一過程需要依賴於Dronc的表達上調。
抑制Dronc的活性能夠減弱Fas3G過表達誘導的無致死性半胱氨酸蛋白酶活化。

引述

"細胞黏附分子Fasciclin 3的特定剪接亞型Fas3G能夠促進成熟型執行者型半胱氨酸蛋白酶Drice的無致死性活化,而不會導致細胞死亡。"
"亞細胞定位的半胱氨酸蛋白酶活化模式,由半胱氨酸蛋白酶的近鄰蛋白所定義,是實現無致死性活化的關鍵機制。"
"Fas3G過表達誘導的無致死性半胱氨酸蛋白酶活化能夠抑制果蠅的天生吸引行為。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Executioner caspase is proximal to Fasciclin 3 which facilitates non-lethal activation in Drosophila olfactory receptor neurons

by Muramoto,M.,... 於 www.biorxiv.org 07-20-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.20.549821v3

深入探究

通過調控半胱氨酸蛋白酶的近鄰蛋白,是否能夠實現神經元功能的可逆性調控?

是的，通過調控半胱氨酸蛋白酶的近鄰蛋白，可以實現神經元功能的可逆性調控。研究顯示，執行型半胱氨酸蛋白酶（如Drice）在未活化的狀態下，與特定的近鄰蛋白（如Fas3G）相互作用，這種相互作用使得半胱氨酸蛋白酶能夠在特定的亞細胞區域被激活，而不會導致細胞死亡。這種非致死性活化的機制使得神經元的功能可以被調節，而不會造成不可逆的損傷。因此，通過調控這些近鄰蛋白的表達或活性，可以在需要時促進或抑制神經元的活動，從而實現神經元功能的可逆性調控。

除了Fas3G,是否還有其他近鄰蛋白能夠調控半胱氨酸蛋白酶的無致死性活化?

除了Fas3G，還有其他近鄰蛋白可能調控半胱氨酸蛋白酶的無致死性活化。例如，Tango7和CRINKLED等蛋白質已被證明能夠與啟動型半胱氨酸蛋白酶（如Dronc）相互作用，並在不同的細胞過程中調節其活性。這些蛋白質通過引導半胱氨酸蛋白酶到達特定的亞細胞區域，促進其活化而不引發細胞死亡。此外，其他膜蛋白或細胞黏附分子也可能在這一過程中發揮作用，這表明半胱氨酸蛋白酶的無致死性活化可能是一個複雜的調控網絡，涉及多種近鄰蛋白的協同作用。

半胱氨酸蛋白酶近鄰蛋白在調控神經元活動和行為方面的其他潛在作用是什麼?

半胱氨酸蛋白酶近鄰蛋白在調控神經元活動和行為方面的潛在作用包括調節突觸可塑性、神經元的生長和修復，以及行為反應的調整。這些近鄰蛋白可能通過影響半胱氨酸蛋白酶的活性，來調節神經元的突觸結構和功能，從而影響學習和記憶等認知功能。此外，這些蛋白質還可能參與神經元的發育過程，促進神經元的生長和分化，並在神經損傷後促進修復過程。研究表明，非致死性活化的半胱氨酸蛋白酶在調節神經元的興奮性和抑制性平衡方面也起著重要作用，這對於維持正常的行為反應至關重要。因此，這些近鄰蛋白的功能不僅限於調控半胱氨酸蛋白酶的活性，還可能在更廣泛的神經生物學過程中發揮關鍵作用。