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Die Zellmigration ist ein kompliziertes Mehrstufenverfahren. Studien haben gezeigt, dass sich bei der Migration Zellen polarisiert in Vorder- und Hinterkanten. Durch die Einhaltung der extrazellulären Matrix stellt die Vorderkante die Traktion, die für die Zellkörper nach vorne zu bewegen. Schließlich rundet die Hinterkante Releases Nachläufer und den Migrationszyklus 1,2.
Zellpolarisation für eine effiziente Zellmigration wird durch räumliche Trennung von intrazellulären Signal geregelt. Cellular second messenger wie cAMP, vermitteln die Kompartimentierung der Signalereignisse , die für fein abgestimmte Richtungszellmigration 3,4. Bevorzugte Ansammlungen von cAMP und cAMP-abhängige Kinase PKA - Aktivität an der Vorderkante spielen Schlüsselrollen in Richtungszellmigration 5,6. Durch phosphorylating kleinen GTPasen wie Ras-bezogene C3 Botulinumtoxin Substrat (rac) und Zellteilungskontrollprotein 42 Homolog oder Cdc42, PKA aktiviert Aktin-verwandtes Protein 2/3 (Arp 2/3) an der Vorderkante und induziert die Bildung von Lamellipodien 7-9. PKA phosphoryliert auch eine anti-capping agent, stimuliert Vasodilatator Phosphoprotein (VASP), wodurch der 10,11 Schwingungszyklen von Membran Ausfahren und Einziehen steuert.
In den Zellen werden die cAMP - Spiegel durch drei wesentliche Prozesse geregelt: i) Synthese von Adenylatcyclase, ii) Abbau durch Phosphodiesterasen, und iii) Transport von membrangebundenen Efflux - Transporter 3. Multidrug resistance protein 4 (MRP4), ein Mitglied der ATP-bindende-Kassette (ABC) Familie von Membrantransportern, Funktionen als endogene Effluxtransporter cyclischer Nucleotide. Daher kann MRP4- intrazellulären cAMP - Spiegel regulieren und cAMP-abhängige zelluläre Signalgebung 13.11. Schneller c enthalten relativ höhere zyklische Nukleotide, Fibroblasten und wandern - / - Wir haben das in MRP4- zuvor gezeigt ,ompared zu MRP4 + / + 14 - Fibroblasten. Wir berichteten auch eine zweiphasige Wirkung zyklischer Nukleotide auf Fibroblasten-Migration. Basierend auf früheren Studien und unsere Feststellung , daß MRP4 - / - Fibroblasten im Verlauf der Migration polarisierter cAMP enthalten, die Hypothese aufgestellt , dass diese MRP4-vermittelte Regulation der Fibroblasten - Migration ist cAMP abhängig. Um den nachgeschalteten Mechanismus zu verstehen, haben wir einen direkten noch mehrdimensionalen Ansatz.
Um die Proteine im Zusammenhang und im Zusammenspiel mit MRP4- identifizieren, immunpräzipitierten wir MRP4- enthaltende makromolekulare Komplexe aus HEK293-Zellen, die über MRP4- auszudrücken. Mit Massenspektrometrie identifizierten wir mehrere MRP4--interagierende Proteine und analysiert, um ihre Vernetzung mit Ingenuity Pathway Analysis (IPA). IPA ist ein nützliches Werkzeug Protein-Protein-Wechselwirkungen (sowohl strukturelle als auch funktionelle) und erkunden ihre Beiträge insbesondere physiologischen und pathologischen AnalyseEreignisse auf der Grundlage der Literatur und experimentelle Beweise 15,16. IPA zeigte , dass F-Aktin ein Hauptziel von Downstream MRP4 im Rahmen der Zellmigration ist , wo cAMP und cGMP die Schlüssel sind Signalmoleküle 17. Diese Daten wurden weiter bestätigt durch High-Content-Mikroskopie. High-Content - Mikroskopie kann die Zell Verhaltensweisen wie Zellmigration in eine bequemere, präzise und mit hohem Durchsatz 18 Art und Weise zu erfassen und zu analysieren. Die High-Content - Mikroskopie Daten zeigten , dass die Wirkung von MRP4 auf Fibroblasten - Migration vollständig auf Unterbrechung des Actin - Cytoskeletts oder Hemmung von PKA 17 aufgehoben wird.
Darüber hinaus haben wir ein Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) -basierte PKA Sensor die PKA Dynamik bei der Migration von Zellen in Echtzeit zu überwachen. FRET-Kinase - Sensoren bestehen meist aus spezifischen Phosphorylierungssubstrat Peptiden flankiert von CFP und YFP Fluorophore 19-21. pmAKAR3 ist eine verbesserte und michmbrane gezielte FRET-basierten PKA - Sensor, der forkhead-assoziierte Domäne 1 (FHA1) und der PKA Substratsequenz LRRATLVD 5,22 enthält. Die Phosphorylierung von pmAKAR3 durch die PKA katalytische Untereinheit erhöht FRET - Signals zwischen CFP und YFP 19. Insertion einer Lipidmodifikation Bereich in den Sensor richtet es an die Plasmamembran für PKA Dynamik überwacht wird , speziell an der Membrankammer 23 auf .
Mit pmAKAR3 haben wir gezeigt , dass die Vorderkante MRP4- der Migration - / - Fibroblasten zeigten mehr polarisiert PKA - Aktivität als MRP4- + / + Fibroblasten, was wiederum die kortikalen Aktin Formation 17 an der Zelle Vorderkante erhöht. Zusammen führten diese Ereignisse zu einer besseren zellulären Polarisation und schnellere Richtungszellmigration in Abwesenheit von MRP4-. Unsere spezifischen und direkten Ansatz Schlüssel nachgelagerten Ziele für MRP4- identifiziert und stellt eine wichtige, aber wieaus bislang unerforschten Mechanismus für MRP4--abhängige Regulation von Fibroblasten-Migration.