Cdc42はアクチンと微小管の細胞骨格再編成を介してNC1ペプチドによって制御されたBTBダイナミクスに関与している

Cdc42 is involved in NC1 peptide-regulated BTB dynamics through actin and microtubule cytoskeletal reorganization.

• Wenhui Su
• C Yan Cheng

抄録

非コラーゲン性ドメイン1（NC1）ペプチドは、ラット精巣の基底膜の構造的構成タンパク質であるコラーゲンα3(IV)鎖のC末端領域に由来する生理活性ペプチドであり、マトリックスメタロプロテアーゼ9のタンパク質分解により切断されたものと考えられている。このNC1ペプチドは、セルトリ細胞の血液-精巣バリア（BTB）リモデリングを誘導することにより精巣機能を制御し、また、これらの細胞接着部位におけるアクチンおよび微小管（MT）ベースの細胞骨格の組織を破壊する効果を介して、伸長精巣剥離を誘導することが可能であることが研究により示されている。しかし、その基礎となる分子機構は不明である。NC1ペプチドは、小GTPase細胞分裂制御タンパク質42ホモログ（Cdc42）の活性化を介してその生物学的効果を発揮することが明らかになった。Cdc42-T17N（部位特異的変異誘発によりN末端のアミノ酸残基17がThrからAsnに変異し、構成的に不活性化したもの）]とNC1ペプチドを共発現させることで、NC1ペプチド誘導性セルトリ細胞タイトジャンクション-透過性バリアーの破壊をブロックすることができた。また、NC1ペプチドを共発現させることにより、BTB関連タンパク質の細胞-細胞界面での誤分配や、対応するアクチンおよびMT調節タンパク質の空間的発現の変化を介したF-アクチンおよびMTの細胞骨格組織の破壊をブロックした。興味深いことに、NC1ペプチドはまた、リン酸化された(p)-リボソームタンパク質S6(rpS6)のアップレギュレーション(すなわち、p-rpS6-S235/S236)およびそれに伴うp-Akt1/2のダウンレギュレーション(すなわち、p-Akt1-S473およびp-Akt2-S474)を誘導することが見出されたが、これらの変化はCdc42-T17Nの過剰発現によってブロックすることができなかった。より重要なことに、NC1ペプチド誘導性Cdc42活性化は、p-Akt1/2活性化剤SC79でセルトリ細胞上皮を処理することによって効果的にブロックされたが、これもまた、p-Akt1-S473およびp-Akt2/S474のNC1ペプチド誘導性ダウンレギュレーションをブロックすることができるが、p-rpS6-S235/S236のアップレギュレーションをブロックすることはできなかった。これらの知見は、ラパマイシン複合体1/rpS6/Akt1/2シグナル伝達経路の哺乳類標的の下流でCdc42が働いており、ラットを動物モデルとして用いて精巣のセルトーリ細胞機能に対するNC1ペプチド媒介効果をサポートしていることを示している。

Noncollagenous domain 1 (NC1)-peptide is a biologically active peptide derived from the C-terminal region of collagen α3(IV) chain, a structural constituent protein at the basement membrane in the rat testis, likely proteolytic cleavage of matrix metalloproteinase 9. Studies have shown that this NC1 peptide regulates testis function by inducing Sertoli cell blood-testis barrier (BTB) remodeling and is also capable of inducing elongate spermatid exfoliation through its disruptive effects on the organization of actin- and microtubule (MT)-based cytoskeletons at these cell adhesion sites. However, the underlying molecular mechanism remains unknown. NC1 peptide was found to exert its biologic effects through an activation of small GTPase cell division control protein 42 homolog (Cdc42) because cooverexpression of the dominant negative mutant of Cdc42 [namely, Cdc42-T17N ( a single mutation of amino acid residue 17 from the N terminus from Thr to Asn by site-directed mutagenesis, making it constitutively inactive)] and NC1 peptide was able to block the NC1 peptide-induced Sertoli cell tight junction-permeability barrier disruption. Their cooverexpression also blocked the NC1 peptide-induced misdistribution of BTB-associated proteins at the cell-cell interface and also disruptive cytoskeletal organization of F-actin and MTs through changes in spatial expression of the corresponding actin and MT regulatory proteins. Interestingly, NC1 peptide was also found to induce an up-regulation of phosphorylated (p)-ribosomal protein S6 (rpS6) (namely, p-rpS6-S235/S236) and a concomitant down-regulation of p-Akt1/2 (namely, p-Akt1-S473 and p-Akt2-S474), but these changes could not be blocked by overexpression of Cdc42-T17N. More importantly, NC1 peptide-induced Cdc42 activation was effectively blocked by treatment of Sertoli cell epithelium with a p-Akt1/2 activator SC79, which is also capable of blocking NC1 peptide-induced down-regulation of p-Akt1-S473 and p-Akt2/S474, but not p-rpS6-S235/S236 up-regulation. In summary, these findings illustrate that Cdc42 is working downstream of the mammalian target of rapamycin complex 1/rpS6/Akt1/2 signaling pathway to support NC1 peptide-mediated effects on Sertoli cell function in the testis using the rat as an animal model.-Su, W., Cheng, C. Y. Cdc42 is involved in NC1 peptide-regulated BTB dynamics through actin and microtubule cytoskeletal reorganization.