ネフリンのリン酸化は、アクトミオシンの収縮を介して移動する相分離ドメインを誘導する

Phosphorylation of nephrin induces phase separated domains that move through actomyosin contraction.

• Soyeon Kim
• Joseph M Kalappurakkal
• Satyajit Mayor
• Michael K Rosen

抄録

真核細胞の細胞膜は脂質とタンパク質のミクロドメインで構成されているが、その形成機構や機能は不明である。我々は、ネフリン/Nck/N-WASPアクチン制御系のタンパク質が、膜貫通タンパク質であるネフリンのリン酸化をトリガーにして、基底膜でミクロンスケールのドメインを形成していることを明らかにした。このドメインは難分解性であるが、周囲との成分交換が容易であり、その形成はNck SH3ドメインの数に依存しており、3つのタンパク質間の多価相互作用によって形成された相分離型ポリマーであることが示唆された。ドメインはアクチン細胞骨格とは無関係に形成されているが、アクトミオシンの収縮力により急速な横方向への移動が誘導される。また、ネフリンのリン酸化により、細胞外周部に大きなクラスターが形成され、これがアクチンの集合体と密なフィロポディアを形成することを示した。我々の研究では、細胞膜上のタンパク質間の多価相互作用がいかにシグナル分子のミクロン単位の組織化をもたらすか、また、その結果生じるクラスターがいかにアクチン細胞骨格に応答し、制御するかを明らかにしている。

The plasma membrane of eukaryotic cells is organized into lipid and protein microdomains, whose assembly mechanisms and functions are incompletely understood. We demonstrate that proteins in the nephrin/Nck/N-WASP actin-regulatory pathway cluster into micron-scale domains at the basal plasma membrane upon triggered phosphorylation of transmembrane protein nephrin. The domains are persistent but readily exchange components with their surroundings, and their formation is dependent on the number of Nck SH3 domains, suggesting they are phase separated polymers assembled through multivalent interactions among the three proteins. The domains form independent of the actin cytoskeleton, but acto-myosin contractility induces their rapid lateral movement. Nephrin phosphorylation induces larger clusters at the cell periphery, which are associated with extensive actin assembly and dense filopodia. Our studies illustrate how multivalent interactions between proteins at the plasma membrane can produce micron-scale organization of signaling molecules, and how the resulting clusters can both respond to and control the actin cytoskeleton.