인테그린

Jul 28, 2023

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 680(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

망막 신경절 세포(RGC) 축삭은 시신경 유두에 모여 시신경을 형성합니다. 그러나 RGC 축삭 수렴의 메커니즘은 아직 파악하기 어렵습니다. 배아 망막에는 전기장(EF)이 존재하며 이 EF는 미래의 시신경 유두에 수렴됩니다. EF는 축삭을 음극쪽으로 향하게 하기 위해 시험관 내에서 입증되었습니다. 여기서는 EF가 세포외 Ca2+ 의존 방식으로 인테그린을 통해 RGC 축삭을 지시한다는 것을 보여줍니다. 인테그린 α6β1을 발현하는 배아 병아리 RGC 축삭의 음극 성장은 단일클론 항닭 인테그린 β1 항체에 의해 강화되었습니다. Mn2+는 Ca2+ 억제를 제거하기 위해 β1 하위 단위의 Ca2+ 의존성 음성 조절 부위를 차지하므로 Mn2+는 이러한 EF 효과를 폐지했습니다. 현재 연구는 방향성 Ca2+ 움직임과 비대칭 미세소관 안정화를 포함하는 인테그린 매개 전기 축삭 조향 모델을 제안합니다. 신경상피세포는 신경발생 동안 EF를 생성하기 때문에 전기 축삭 유도는 주로 중추신경계 발달에 사용될 수 있습니다.

망막을 포함한 중추신경계(CNS)가 발달하는 동안 첫 번째 뉴런은 결합 축삭 및 시신경과 같은 장거리 이동 축삭을 확장하지만 이러한 긴 첫 번째 축삭에 대한 유도 단서는 아직 알려지지 않았습니다. 현재 널리 알려진 믿음은 성장 원뿔이 장거리 화학유인물질의 농도 구배를 감지한다는 것입니다. 그러나 기울기 감지에 대한 근본적인 물리적 한계로 인해 기울기만으로는 충실도가 높은 방향 신호를 제공할 수 없습니다1. 실제로, 네트린은 처음에는 교련축삭에 대한 확산성 장거리 화학유인물질로 제안되었지만 이후 연구에서는 뇌와 척수의 성장 원뿔 접착을 촉진하여 국소적으로 작용하거나 시신경 유두의 단거리 단서로 작용하는 것으로 나타났습니다3 .

성장하는 축삭은 화학적 신호뿐만 아니라 갈바노트로피즘(galvanotropism)이라고 불리는 과정에서 전기장(EF)의 지시를 받습니다. 이 현상에 대한 첫 번째 실험적 증거는 조직 배양 기술이 발명된 후인 100년 전인 19205년에 보고되었습니다6. 그러나 전기 축삭 유도의 생리학적 관련성은 (1) 그 중요성에 대한 생체 내 증거가 부족하고 (2) 분자 메커니즘이 다소 불분명하기 때문에 두 가지 이유로 논란의 여지가 남아 있습니다.

망막은 CNS의 발달을 연구하는데 적합한 모델입니다. 배아 병아리 망막에는 신경 상피 세포의 나트륨 수송에 의해 생성되는 세포외 전압 구배가 있습니다7,8. 이 EF는 미래의 시신경 유두에 수렴하며 RGC 축삭7의 올바른 방향에 필수적입니다. 따라서 EF가 RGC 축삭에 대한 유도 단서 역할을 할 가능성이 제기되었습니다. 이 가능성은 배아 병아리 망막을 사용하여 본 연구에서 조사되었습니다. 분자 메커니즘도 다음과 같은 고려 사항을 기반으로 연구되었습니다.

EF는 세포외 공간에서 이온의 방향성 이동을 유발합니다. EF로 이동한 이온은 축색돌기의 양극쪽과 음극쪽에서 세포 표면 분자와 다르게 만나기 때문에 이러한 이온 움직임은 방향 신호가 될 수 있습니다. 움직이는 이온은 축삭 조종을 유발하는 세포 표면 분자를 비대칭적으로 조절할 수 있습니다. 이 역할에 대한 후보 분자로서 인테그린은 다음과 같은 이유로 고려되었습니다: (1) 배아 병아리 RGC 축삭은 인테그린 α6β19를 발현합니다. (2) 세포외 기질(ECM) 리간드에 대한 인테그린의 친화력은 세포외 Ca2+에 의해 동적으로 조절됩니다. 생리학적 농도 범위10,11, (3) 인테그린의 손실은 RGC 축삭의 해체를 초래하고12, (4) 인테그린은 EF에 의한 방향성 세포 이동을 매개하고13,14,15,16, (5) 세포외 Ca2+의 감소는 다음과 같이 작용합니다. 상처 치유 중 인테그린 매개 세포 이동에 대한 안내 신호입니다. 현재 연구는 EF가 인테그린을 통해 RGC 축삭의 방향을 지정하고 Ca2+ 종속 축삭 조향 모델을 제안한다는 것을 보여줍니다. CNS 개발에서 EF의 역할이 논의됩니다.