ネスプリン-2によるBicD2の核内エンベロープへのリクルートがダイニン/キネシンを介した神経細胞の移動を制御している

Nesprin-2 Recruitment of BicD2 to the Nuclear Envelope Controls Dynein/Kinesin-Mediated Neuronal Migration In Vivo.

• João Carlos Gonçalves
• Sebastian Quintremil
• Julie Yi
• Richard B Vallee

抄録

脊椎動物の脳の発達は、細胞増殖と遊走の複雑なプログラムに依存している。発達中の大脳皮質における分裂後の神経細胞の移動にはネスプリン-2が関与しており、ネスプリン-2は細胞質ダイニン、キネシン、アクチンを他の細胞型の核エンベロープ（NE）に誘導している。しかし、神経細胞におけるこれらの相互作用の相対的な重要性については、これまであまり理解されていませんでした。これらの問題を解決するために、我々は、ネスプリン-2の機能を妨害するために、発生途上のラット脳への胎内エレクトロポレーションを行った。その結果、約800kDaのネスプリン-2タンパク質の約100kDaの"ミニ"形態が、ダイニンとキネシンを結合させ、神経細胞の移動をサポートするのに十分であることを発見しました。これらの細胞におけるダイニンの前方核移動における役割とは対照的に、キネシン-1の阻害は神経細胞の移動を促進することがわかり、移動速度の調節における反対方向の運動タンパク質の新しい役割を示唆している。線維芽細胞での研究とは対照的に、ネスプリン-2のアクチン結合ドメインは神経細胞の移動には不要であった。さらに、驚くべきことに、運動蛋白質はダイニン/キネシンの「アダプター」であるBicD2を介してネスプリン-2と相互作用し、神経細胞でも非分裂性線維芽細胞でも相互作用していることを発見した。さらに、他のシステムでは核エンベロープキネシンのリクルートに関与しているネスプリン-2のLEWD配列の変異は、BicD2の結合を妨害する。ネスプリン-2/BicD2相互作用を阻害すると、核内の動きは著しく抑制されたが、セントロソームの進行は妨げられず、セントロソームの進行には独立したメカニズムが存在することが示唆された。これらのデータは、ネスプリン-2がBicD2カーゴの新規かつ根本的に重要な形態であることを示唆しており、神経細胞の移動やヒトの疾患におけるBicD2の役割を説明するのに役立つものである。

Vertebrate brain development depends on a complex program of cell proliferation and migration. Post-mitotic neuronal migration in the developing cerebral cortex involves Nesprin-2, which recruits cytoplasmic dynein, kinesin, and actin to the nuclear envelope (NE) in other cell types. However, the relative importance of these interactions in neurons has remained poorly understood. To address these issues, we performed in utero electroporation into the developing rat brain to interfere with Nesprin-2 function. We find that an ∼100-kDa "mini" form of the ∼800-kDa Nesprin-2 protein, which binds dynein and kinesin, is sufficient, remarkably, to support neuronal migration. In contrast to dynein's role in forward nuclear migration in these cells, we find that kinesin-1 inhibition accelerates neuronal migration, suggesting a novel role for the opposite-directed motor proteins in regulating migration velocity. In contrast to studies in fibroblasts, the actin-binding domain of Nesprin-2 was dispensable for neuronal migration. We find further that, surprisingly, the motor proteins interact with Nesprin-2 through the dynein/kinesin "adaptor" BicD2, both in neurons and in non-mitotic fibroblasts. Furthermore, mutation of the Nesprin-2 LEWD sequence, implicated in nuclear envelope kinesin recruitment in other systems, interferes with BicD2 binding. Although disruption of the Nesprin-2/BicD2 interaction severely inhibited nuclear movement, centrosome advance proceeded unimpeded, supporting an independent mechanism for centrosome advance. Our data together implicate Nesprin-2 as a novel and fundamentally important form of BicD2 cargo and help explain BicD2's role in neuronal migration and human disease.

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