PNAS: KCTD家族成员是cAMP信号的主要调节者

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PNAS: KCTD家族成员是cAMP信号的主要调节者
; ^9 }' ~* t! }- u: t1.        KCTD家族
% y& }0 Z! T/ Y& ]' q来源：本站原创 2022-01-18 14:35: @: ^) A. c) ?& L  k. `" i
环磷酸腺苷(CAMP)是一种关键的第二信使，在神经元功能中起着至关重要的作用。腺苷酸环化酶(AC)合成cAMP受G蛋白偶联受体(GPCR)信号系统的调控。
, z% z! ~5 J6 F, a环磷酸腺苷(CAMP)是一种关键的第二信使，在神经元功能中起着至关重要的作用。腺苷酸环化酶(AC)合成cAMP受G蛋白偶联受体(GPCR)信号系统的调控。然而，参与这一过程的分子玩家网络还没有完全定义。# e+ r7 `" k, c) t0 o8 |& c7 l0 o

+ }4 d. ^2 e' _: j图片来源: https://doi.org/10.1073/pnas.21192371197 n, U  i; N" c0 u' q( d
作者对KCTD家族在天然纹状体神经元内源性环境中的系统分析表明，KCTD5在确定cAMP的gPCR信号方面起着重要作用。作者发现KCTD5通过两级机制发挥作用。首先，作者发现KCTD5通过G-αs/G-α以G-βγ依赖的方式调节G-PCR输入的效力和效力，从而调节AC的刺激。+ p3 c4 k9 G# T1 S+ i. u- T
这些作用与KCTD5作为G-βγ泛素连接酶的作用相一致，因此可能是由KCTD5直接调节G-βγ的稳定性所致。第二种机制是耐人寻味的，意想不到的，它揭示了调节神经元反应的神经调节系统。作者发现KCTD5是一个强大的锌离子对GPCR信号影响的调节剂，它通过控制Zip14的表达发挥作用，Zip14是一种调节锌离子通量的金属转运蛋白。
7 x- y: ^9 z  B. V作者发现KCTD5的丢失导致锌内流增加，进而降低AC上变构结合位点的有效性。这种影响的程度是惊人的：敲除KCTD5基本上消除了对Forskolin的反应而导致的cAMP积累。先前的研究支持Zip14在cAMP调节中的作用；然而，作者对这一调节背后的反应提供了一个机械上不同的解释。
( u# k! Z1 @, A% ?$ A作者的观察揭示了锌在调节纹状体GPCR输入中的基础作用，而不是锌在促进神经元活动和回路中所描述的作用。一般说来，谷氨酸能神经元将不稳定的锌装入带有谷氨酸的突触小泡中。神经递质共释放使Zn2+能够通过抑制NMDAR和GABAA等突触后关键分子来变构调节突触可塑性。
# W, k) {2 o8 c7 N% |3 o' A作者认为几种KCTD蛋白可能有共同的调节细胞信号的机制。所有KCTD蛋白都含有介导蛋白质相互作用的N-末端BTB结构域，其中包括结合伙伴，如GABA受体、CUL3和Gβγ。耐人寻味的是，KCTDs还能同源齐聚成四聚体和五聚体，这被认为能增强与结合伙伴的亲和力。
& D2 M4 F6 `2 ]- ]! Q7 W+ m9 a最近研究表明，KCT12和KCTD16形成功能性杂寡复合物。原则上，异源复合体组装在具有相同同源性的KCTD亚家族之间是可能的，并且可能组织了比GPCR信号更高水平的KCTD调控的复杂性。1 a) P- M' v* [5 S& H( e: I
最后，考虑已识别的KCTD介导的cAMP信号调节对于理解病理生理过程的意义是有趣的。与KCTD相关的损害包括运动障碍(KCTD17)、自闭症谱系障碍(KCTD13和KCTD21)、双相情感障碍(KCTD12)、癫痫(KCTD3和KCTD7)和阿尔茨海默病风险(KCTD2)。作者认为，大量KCTD在不同的病理过程中的作用突显了整个KCTD家族作为GPCR-cAMP信号的神经调节调节器的潜力，这取决于细胞类型特异性的KCTD在驱动神经网络中的作用。4 u8 O" M+ u2 c! e/ ?2 O

* @0 n0 {5 s$ \9 W1 @& `$ ]$ S& N' XKCTD通过G-βγ和Zip14介导对AC5活性的双重调节- `4 A+ e5 ?, ]9 w* F( {/ q$ }
图片来源: https://doi.org/10.1073/pnas.2119237119
3 m8 t$ [6 a# X/ D$ \& U8 h在这项研究中，作者报告了一个以前未知的KCTD成员在调节AC中的作用，对啮齿动物的神经元cAMP动力学和运动控制有重大影响。KCTD相互作用体的多样性，部分由它们的协作异寡体复合物组装定义，对cAMP调节的理解引入了一种独特的信号范式。希望未来的研究将进一步揭开纹状体GPCR药理谱系中的信号、物流和成分。（生物谷 Bioon.com）: ^0 e. f. D/ v
参考文献
0 w& B& P2 `  O1 }Brian S Muntean et al. Members of the KCTD family are major regulators of cAMP signaling. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jan 4;119(1): e2119237119. doi: 10.1073/pnas.2119237119.% L/ c( _/ a" w* {* _

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