GDNF诱导其信号转导受体RET向脂筏转位的机制探讨

Lipid rafts are highly dynamic, cholesterol and sphingolipid-enriched membrane microdomains which appear to act as signaling platforms. Our preliminary results showed that RET could function as the signal transducing receptor for the GDNF and mediate the protective actions exerted by GDNF upon Dopaminergic neurons. And the efficient GDNF signaling required the translocation of Ret to the lipid rafts. However, the mechanism for directing Ret into lipid rafts remains largely unknown. The latest research advances show that organization of lipid raft and the lateral movement of membrane molecules can be regulated by F-actin cytoskeleton. We also found that GDNF could induce the interaction of RET and F-actin. Inhibition of F-actin polymerization with Latrunculin prevented the translocation of RET to lipid rafts. We hypothesize that in the presence of GDNF, RET can recruit an F-actin-binding protein. Subsequently RET is associated with F-actin cytoskeleton via this adaptor protein. Finally, RET would be translocated to lipid rafts driven by the polymerization and rearrangement of F-actin. This study will not only provide further insight into the mechanism of GDNF protection in DA neurons but also provide a new direction for understanding the lateral movement of membrane proteins and organization of lipid rafts.

脂筏(lipid rafts)是细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂的高度动态膜微区，能够聚集多种信号分子，是细胞信号转导的平台。我们前期研究结果显示，胶质细胞系源性神经营养因子（GDNF）的膜信号转导受体RET，在介导GDNF对多巴胺能神经细胞保护作用时，需要从脂筏外微区转位到脂筏上，但是其转位机制不清楚。新的研究进展表明，肌动蛋白细胞骨架能调控膜分子的侧向运动和脂筏的组装。而且我们发现，GDNF能够诱导RET和肌动蛋白结合；使用latrunculin抑制肌动蛋白聚合后，GDNF诱导的RET向脂筏转位的现象消失。据此我们推测：在GDNF作用下，RET通过招募接头蛋白与肌动蛋白细胞骨架结合，最终通过肌动蛋白的聚合实现RET向脂筏转位。本研究不仅有助于进一步探明GDNF对多巴胺能神经细胞的保护机制，同时也为研究膜受体运动及脂筏的动态组装开辟新思路。

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种严重危害人类健康的中枢神经系统慢性退行性疾病。其主要病理变化为患者中脑黑质致密部多巴胺（dopamine, DA）能神经细胞的进行性变性死亡。胶质细胞系源性神经营养因子（glial cell line-derived neurotrophic factor, GDNF）能够有效地保护DA能神经细胞，阻止其变性死亡。深入探讨GDNF对DA能神经细胞的保护机制，对于PD的防治具有重要意义。在DA能神经细胞中，GDNF主要通过其跨膜信号转导受体RET介导其细胞保护的生物学效应。已有研究证明，GDNF能够诱导RET转位至脂筏（lipid rafts）上， 且RET的脂筏定位对于GDNF诱导的信号转导过程至关重要 。但是RET向脂筏转位的具体机制尚不清楚。脂筏是富含胆固醇和鞘磷脂的膜微区，可以作为细胞膜上富含信号分子的信号转导平台。近年来研究发现，脂筏的内表面下富含肌动蛋白细胞骨架，肌动蛋白细胞骨架能够影响膜蛋白的侧向分布和运动，且在脂筏的组装和稳定中起着重要作用。但是肌动蛋白细胞骨架是否参与了GDNF诱导的RET向脂筏的转位机制并不清楚。为了进一步探明这一问题，我们以DA能神经细胞系MN9D细胞为研究对象；运用密度梯度离心法和荧光共聚焦显微镜提取，观察脂筏；利用免疫共沉淀方法检测蛋白和蛋白间的相互作用；用latrunculin B (Lat B) 和 jasplakinolide (Jas) 分别 破坏和促进细胞骨架的聚合。结果显示，GDNF能够诱导RET向脂筏转位。在没有GDNF作用时，仅有少量的RET定位于筏微区中。在GDNF作用后，能够诱导RET向脂筏转位。而且GDNF能够诱导RET-F-actin的结合。在经Lat B 预处理，破坏了肌动蛋白与RET的结合后，GDNF诱导的RET向脂筏迁移减少。与此相反，在经Jas 预处，促进F-actin聚合后，RET转移到脂筏增加。这些结果表明在DA能神经细胞中，actin 的聚合以及细胞骨架的重塑在GDNF诱导的细胞信号转导以及RET向脂筏的转位的过程中起到重要作用。本项目的完成，不仅有助于进一步探明GDNF保护DA能神经细胞的机制，还可以为研究膜信号蛋白的运动以及脂筏的动态组装开辟新思路。