軸索翻訳されたRac1のプレニル化はNGF依存性軸索成長を制御する

Prenylation of Axonally Translated Rac1 Controls NGF-Dependent Axon Growth.

• Emily Scott-Solomon
• Rejji Kuruvilla

抄録

コンパートメント化されたシグナル伝達は、ニューロンにおける細胞の組織化と機能的成果の特異性に重要である。ここでは、軸索コンパートメントで新たに合成されたタンパク質の翻訳後脂質化が、外因性の手がかりに対する短期的かつ自律的な応答を可能にしていることを報告する。条件付き変異マウスを用いて、タンパク質のプレニル化が交感神経軸索の標的臓器への神経伝達に必須であることを明らかにした。我々は、交感神経軸索が神経トロフィンである神経成長因子（NGF）に反応して軸索の成長を促進するために、交感神経軸索のプレニル化が局在的に必要であることを明らかにした。NGFは軸索内のRac1 GTPaseを含むタンパク質のプレニル化を誘発するが、プレニル化は構成的なものであり、軸索のタンパク質合成に依存しているという一般的な見方に反している。新たにプレニル化されたタンパク質は、軸索内のTrkAを保持するエンドソームに局在し、軸索の成長に必要な受容体の輸送を促進する。このように、プレニル化と局所的なタンパク質合成の結合は、神経細胞の発生過程で空間的に分離された細胞機能のメカニズムを提示している。

Compartmentalized signaling is critical for cellular organization and specificity of functional outcomes in neurons. Here, we report that post-translational lipidation of newly synthesized proteins in axonal compartments allows for short-term and autonomous responses to extrinsic cues. Using conditional mutant mice, we found that protein prenylation is essential for sympathetic axon innervation of target organs. We identify a localized requirement for prenylation in sympathetic axons to promote axonal growth in response to the neurotrophin, nerve growth factor (NGF). NGF triggers prenylation of proteins including the Rac1 GTPase in axons, counter to the canonical view of prenylation as constitutive, and strikingly, in a manner dependent on axonal protein synthesis. Newly prenylated proteins localize to TrkA-harboring endosomes in axons and promote receptor trafficking necessary for axonal growth. Thus, coupling of prenylation to local protein synthesis presents a mechanism for spatially segregated cellular functions during neuronal development.

Published by Elsevier Inc.