14.3:
Voie de signalisation Hedgehog
The Hedgehog gene (Hh) was first discovered due to its control of the growth of disorganized, hair-like bristles phenotype in Drosophila, much like hedgehog spines. Hh plays a crucial role in the development of organs and the maintenance of homeostasis in both invertebrates and vertebrates. However, while Drosophila has only one Hh protein, mammals have multiple functional Hedgehog proteins – Sonic (Shh), Desert (Dhh), and Indian Hedgehog (Ihh). All of these homologous proteins have adapted to perform specialized functions in different developmental processes in mammals. Additionally, unlike in invertebrate Hh signaling, mammalian Hedgehog signaling is also reliant upon a microtubule-based organelle called the primary cilium that is present on the cell surface of most vertebrate cells.
The Hedgehog gene encodes for the Hedgehog precursor protein, which undergoes significant posttranslational modifications inside the endoplasmic reticulum. These lipid modifications of the Hedgehog protein play an essential role in the secretion of the active Hedgehog ligand from the signaling cell and its migration to the target cells. In the absence of active Hedgehog ligand, the Patched protein present on the target cell surface is the primary inhibitor of the downstream Hedgehog signaling. However, when the active Hedgehog ligand binds to the Patched protein, another transmembrane protein called Smoothened translocates to the cell surface. The Smoothened protein is then able to interrupt the activity of a multiprotein microtubule-associated complex in its degradation of Cubitus Interruptus. Cubitus Interruptus is the primary transcriptional activator in the Hh signaling pathway and subsequently translocates to the nucleus to turn on the expression of Hh target genes.
Hh signaling is crucial for organ development, and any disruptions to Hh during embryogenesis can lead to severe developmental abnormalities. Additionally, Hh signaling is essential for stem cell regeneration, which is responsible for the maintenance and regeneration of adult tissues. Abnormalities in the Hh signaling pathway can, therefore, lead to certain types of cancer, including pancreas, lung, prostate, breast, and brain tumors. Because of this, the Hh gene and signaling pathway is a valid therapeutic target for the pharmaceutical industry.
La signalisation Hedgehog est une voie de signalisation conservée qui régule la croissance cellulaire au cours du développement embryonnaire et de l’homéostasie tissulaire, chez les invertébrés comme chez les vertébrés.
La signalisation illimitée du hérisson peut entraîner plusieurs anomalies et maladies du développement humain, y compris des cancers.
Il y a trois acteurs clés dans la voie de signalisation du hérisson.
Le ligand actif Hedgehog modifié par les lipides qui agit comme un médiateur local, une protéine transmembranaire appelée Patched qui agit comme un récepteur pour le ligand Hedgehog et un régulateur de transcription appelé Cubitus Interruptus ou Ci qui agit comme la molécule effectrice primaire.
Le Ci peut exister sous deux formes différentes : une forme protéique intacte, qui agit comme un activateur transcriptionnel, et une forme clivée appelée Ci75 qui agit comme un répresseur transcriptionnel pour divers gènes sensibles à Hedgehog.
Le Ci intact existe en association avec un complexe multiprotéique lié à des microtubules constitués de kinase fusionnée et de Costal-2, une protéine de type kinésine.
En l’absence de ligand Hedgehog, la protéine Patched réprime en permanence l’activité de la protéine Smoothened – une protéine transmembranaire présente sur les vésicules cellulaires internes.
Cela provoque le traitement du Ci par trois kinases, PKA, GSK3 et CK1, qui le phosphorylent et le marquent pour un traitement ultérieur dans le protéasome, ce qui entraîne la génération de Ci75.
Ci75 se déplace ensuite vers le noyau et aide à la répression transcriptionnelle des gènes sensibles au hérisson en association avec un co-répresseur.
Cependant, lors de la liaison du ligand actif Hedgehog à la protéine Patched et à un corécepteur appelé iHog, la protéine Smoothened est activée et transportée vers la membrane cellulaire.
Ensuite, le lissage recrute les composants du complexe multiprotéique dans la membrane et interrompt la protéolyse de Cubitus Interruptus.
Le Cubitus Interruptus intact se déplace ensuite dans le noyau et recrute une autre molécule co-activatrice pour induire l’expression des gènes sensibles au hérisson.
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