Mechanism of ECM regulation of actin nucleation during morphogenesis.
形态发生过程中 ECM 调节肌动蛋白成核的机制。
基本信息
- 批准号:8499354
- 负责人:
- 金额:$ 28.57万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-07-15 至 2014-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ActinsAddressAffectAnimal ModelAnimalsAntibodiesArchitectureAxonCaenorhabditis elegansCancer DetectionCancerousCell PolarityCell membraneCellsCloningColorectal CancerComplexCuesCytoskeletonDefectDevelopmentDisease modelECM receptorEmbryoEnhancersEnsureEpithelialExtracellular MatrixF-ActinFailureGenesGeneticGenetic ScreeningGoalsGrowthGuanosine Triphosphate PhosphohydrolasesHomologous GeneHumanHuman DevelopmentKnock-outKnowledgeLeadLearningMalignant - descriptorMalignant NeoplasmsMalignant neoplasm of lungMelanoma CellModelingMolecularMorphogenesisMovementMusMutationNeoplasm MetastasisNeuroblastomaNeuronsPhenotypeProcessProteinsPublic HealthReceptor SignalingRecruitment ActivityRegulationResearch DesignRoleSignal PathwaySignal TransductionTestingTissuesabstractinganticancer researchaxonal guidanceblastomere structurecancer cellcell motilityclinically relevantextracellularhuman diseaseinsightmetastatic colorectalmigrationmouse modelmutantneuroblastpolarized cellpreventreceptorresearch study
项目摘要
Project Summary/Abstract
The growth and spread of cancerous cells requires alterations in cell polarity, and in the
organization of the actin cytoskeleton. While our studies have identified complexes that
control the actin cytoskeleton, we now need to determine how these actin nucleation
complexes are polarized during development. We are identifying extracellular cues and
components of signaling pathways that regulate the ability of these complexes to organize
cytoskeletal polarity and initiate migrations. Using knockout mutants in a model organism,
C. elegans, we have shown that loss of the GTPase CED-10/Rac1, any component of the
actin nucleating Arp2/3 complex, or of its activator, the WAVE/SCAR complex, results in
the same phenotype: failure in embryonic cell migrations, morphogenesis and altered
epithelial polarity. We refer to the actin nucleation cassette encoded by Rac1-
WAVE/SCAR-Arp2/3 as the GEX (GTPase/Enhancer of nucleation/actin nucleation
eXecution) complex. Mammalian homologs of GEX molecules are misregulated in
cancers. For example, WAVE2 is misexpressed in malignant human lung cancers and
metastatic colorectal cancers (Semba et al. 2006; Iwaya et al. 2007). However, how these
actin nucleation proteins are misregulated during metastasis is not understood. We have
determined that some extracellular matrix (ECM) axonal guidance molecules, in addition to
their role in axons, affect embryonic migrations, and they regulate the levels of GEX
proteins.
Objective/Hypothesis: We hypothesize that ECM signals regulate cytoskeletal polarity by
recruiting, stabilizing, and/or activating GEX actin nucleation complexes in specific regions
of cells. We propose to identify the guidance cues and to analyze how these upstream
signals activate the GEX components to initiate migrations.
Specific Aims: (1) To determine whether extracellular matrix receptors regulate actin
nucleation. (2)To determine which tissues are sending and receiving the signals that lead
to cell migrations in the embryo. (3) To use targeted genetics to identify new regulators of
the GEX complex. Study design: In Aim 1 we determine the role of ECM receptors in
polarized F-actin enrichment, and test if ECM receptors require the GEX complex to affect
actin enrichment during morphogenesis. In Aim 2 we determine the architecture of tissue
signaling by testing which tissues require the activity of GEX and ECM components during
morphogenetic movements. In Aim 3 we identify new regulators of embryonic cell
migrations by molecularly cloning new gex mutants. Clinical relevance: The ability of
cancer cells to migrate is strongly correlated with malignant progression and metastasis.
The human homolog of one of the genes we have identified in C. elegans, WAVE3, is
down regulated in neuroblastomas and a mutation in WAVE3 has been connected to
neuroblastoma and to changes in the actin cytoskeleton. Our studies may identify genetic
targets for cancer detection and provide mechanistic insight into metastasis.
项目概要/摘要
癌细胞的生长和扩散需要细胞极性的改变,
肌动蛋白细胞骨架的组织。虽然我们的研究已经确定了复合物
控制肌动蛋白细胞骨架,我们现在需要确定这些肌动蛋白如何成核
复合体在发育过程中是极化的。我们正在识别细胞外线索
调节这些复合物组织能力的信号通路的组成部分
细胞骨架极性并启动迁移。在模型生物体中使用敲除突变体,
线虫,我们已经证明 GTPase CED-10/Rac1 的丢失,
肌动蛋白成核 Arp2/3 复合体或其激活剂 WAVE/SCAR 复合体导致
相同的表型:胚胎细胞迁移失败、形态发生和改变
上皮极性。我们指的是由 Rac1-编码的肌动蛋白成核盒
WAVE/SCAR-Arp2/3 作为 GEX(GTP 酶/成核增强子/肌动蛋白成核
执行)复杂。 GEX 分子的哺乳动物同源物在
癌症。例如,WAVE2 在人类恶性肺癌中错误表达,
转移性结直肠癌(Semba 等人,2006 年;Iwaya 等人,2007 年)。然而,这些如何
肌动蛋白成核蛋白在转移过程中的失调尚不清楚。我们有
确定一些细胞外基质(ECM)轴突引导分子,除了
它们在轴突中的作用,影响胚胎迁移,并调节 GEX 的水平
蛋白质。
目的/假设:我们假设 ECM 信号通过以下方式调节细胞骨架极性:
在特定区域招募、稳定和/或激活 GEX 肌动蛋白成核复合物
细胞。我们建议确定指导线索并分析这些上游如何
信号激活 GEX 组件以启动迁移。
具体目的:(1)确定细胞外基质受体是否调节肌动蛋白
成核。 (2)确定哪些组织正在发送和接收导致的信号
影响胚胎中的细胞迁移。 (3) 利用靶向遗传学来识别新的调控因子
GEX 综合体。研究设计:在目标 1 中,我们确定 ECM 受体在
极化 F-肌动蛋白富集,并测试 ECM 受体是否需要 GEX 复合物来影响
形态发生过程中肌动蛋白的富集。在目标 2 中,我们确定组织的结构
通过测试哪些组织需要 GEX 和 ECM 成分的活性来发出信号
形态发生运动。在目标 3 中,我们确定了胚胎细胞的新调节因子
通过分子克隆新的 gex 突变体进行迁移。临床相关性:
癌细胞的迁移与恶性进展和转移密切相关。
我们在秀丽隐杆线虫中鉴定出的基因之一 WAVE3 的人类同源物是
在神经母细胞瘤中下调,WAVE3 的突变与
神经母细胞瘤和肌动蛋白细胞骨架的变化。我们的研究可能会识别遗传
癌症检测的目标并提供对转移的机制洞察。
项目成果
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