The Rho GEF Trio is transported by microtubule plus-ends and involved in focal adhesion formation in migrating neural crest cells

Die gerichtete Zellmigration hängt von einem dynamischen Zytoskelett, der Bildung von Zellfortsätzen, der Zellkontraktion und dynamischen fokalen Adhäsionen ab. Diese Prozesse werden durch ein räumliches und zeitliches Feintuning der Aktivität von Rho-GTPasen reguliert. Der Rho-Guanin-Nukleotid-Austauschfaktor (GEF) Trio ist ein ausgezeichneter Kandidat, um die Aktivität von Rho-GTPasen zu kontrollieren, da er zwei katalytische GEFDomänen vereint und so die Kontrolle über Rac1 und RhoA in einem einzigen Protein ermöglicht. Allerdings ist eine strikte räumliche und zeitliche Regulation der Aktivität der Trio- GEF-Domänen auf zellulärer Ebene erforderlich. Wir konnten bereits zeigen, dass Trio für die Bildung von Zellfortsätzen sowie für die gerichtete Zellmigration in Xenopus- Neuralleistenzellen notwendig ist. In dieser Studie untersuchen wir die dynamische Lokalisation von Trio und deren Einfluss auf seine Funktion bei der Neuralleistenzellmigration. Die Lebendzellanalyse zeigte, dass die Trio-GEF2-Domäne mit EB3 an Miktotubuli-Plus- Enden kolokalisiert. Der Transport von Trio durch Mikrotubuli scheint für seine Funktion wichtig zu sein, denn ein mutiertes GEF2-Konstrukt, dem das Aminosäuremotiv SxIP fehlte, welches für die Bindung an Mikrotubuli-Plus-Enden verantwortlich ist, konnte den Trio-Verlust in Neuralleistenzellen in vivo und in vitro nicht ausgleichen, während das Wildtyp-GEF2- Konstrukt dazu in der Lage war. Darüber hinaus zeigte unsere Analyse der Mikrotubuli- Dynamik in migrierenden Neuralleistenzellen, dass der Trio-Knockdown zu einer Stabilisierung der Mikrotubuli an Zell-Zell-Kontakten führt, während sie an der Zellfront im Vergleich zur Kontrolle destabilisiert werden. Gleichzeitig deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Trio an der Dynamik der fokalen Adhäsionen beteiligt ist. Zusammenfassend zeigen wir hier, dass Trio über Mikrotubuli an spezifische subzelluläre Orte transportiert werden kann, wo es verschiedene Funktionen bei der Kontrolle der Mikrotubuli-Stabilität, der Ausbildung von Zellfortsätzen und der Zelladhäsion während der gerichteten Migration von Neuralleistenzellen ausübt. Weiterhin wurde bereits gezeigt, dass TRIO-Genmutationen zu neurologischen Entwicklungsstörungen und Gesichtsdysmorphien bei Patienten führen, möglicherweise durch eine beeinträchtigte Neuralleistenzellmigration. Ähnliche klinische Merkmale wurden bei Personen mit Mutationen in den Genen MAPRE2 und TUBB beobachtet. Wir konnten den Funktionsverlust von Mapre2 und Tubb in Xenopus Embryonen durch Injektion spezifischer translationsblockierender Morpholino Oligonukleotide nachahmen und zeigen, dass dieser in Xenopus, ähnlich wie in Patienten, zu Defekten in der Neuralleistenzellmigration und zu kraniofazialen Fehlbildungen führt. Diese Experimente dienen als Ausgangspunkt, um zu analysieren, ob Trio, Mapre2 und Tubb innerhalb der gleichen Signalkaskaden agieren, um die Mikrotubuli-Dynamik, die fokale Adhäsion und damit die Zellmotilität zu regulieren.