DISC1支架样蛋白控制RhoA活性及相关突触效应的机制

背景：ARHGEF11编码PDZ-RhoGEF，一种富集于树突棘的RhoA特异性激活因子。谱系研究提示PDZ-RhoGEF活性增加导致双相障碍患者背外侧前额叶皮层功能障碍，包括树突棘丢失。这表明，减弱过度PDZ-RhoGEF活性的生化机制可能对维持基线RhoA活性和正常的神经表型至关重要。DISC1支架蛋白能够直接结合PDZ-RhoGEF。然而，DISC1与PDZ-RhoGEF的相互作用限制下游RhoA激活并可能影响树突棘稳定性的机制仍完全未知。方法：采用酶活性测定、蛋白质结构域作图、亚细胞分级和病毒介导的基因转移来阐明DISC1控制PDZ-RhoGEF结合并激活RhoA能力的生化机制。通过成像和分析研究了DISC1控制PDZ-RhoGEF对棘表型影响的机制。结果：在这里，我们确定了PDZ-RhoGEF介导的RhoA激活被DISC1抑制的两种生化过程：1) DISC1将RhoA与PDZ-RhoGEF隔离，2) DISC1直接降低PDZ-RhoGEF的催化活性。此外，我们证明干扰DISC1结合PDZ-RhoGEF的能力会导致RhoA激活和树突棘不稳定性的多倍增加。最后，我们表明体内DISC1敲低增加了RhoA激活的生化特征。结论：前额叶皮层中过度的PDZ-RhoGEF介导的RhoA激活被认为与双相障碍中树突棘丢失有关。因此，我们的机制性发现对于理解疾病介导的树突棘不稳定的病理生理学具有潜在的转化意义。