分裂酵母の細胞極性とサイトカインシスの間のCdc42活性を制御するGEF間の新規な相互作用

A novel interplay between GEFs orchestrates Cdc42 activity during cell polarity and cytokinesis in fission yeast.

• Brian S Hercyk
• Julie Rich-Robinson
• Ahmad S Mitoubsi
• Marcus A Harrell
• Maitreyi E Das

抄録

細胞極性の保存的調節因子であるCdc42は、分裂酵母では2つのGEF、Gef1とScd1によって活性化されている。これらのGEFは部分的に冗長であり、同じGTPaseを活性化することを考えると、なぜ細胞が2つのGEFを必要とするのかは不明である。本研究では、細胞内でのGEFの局在パターンをパラダイムとして、Gef1とScd1がCdc42を空間的に調節していることを明らかにした。その結果、Gef1はCdc42のフィードフォワード経路を介して足場タンパク質Scd2のリクルートを介して、サイトカインシス中にScd1の分裂部位への局在化を促進することを発見した。同様に、間期においても、Gef1は新しい末端でのScd1のリクルートを促進し、単極成長から双極成長への移行を可能にしている。逆に、Scd1はGef1の局在を制限し、細胞分離を促進するサイトカインシス時の異所性Cdc42の活性化を防ぎ、間期の間に細胞の形状を維持する。我々の発見は、Gef1が新しい部位でCdc42の活性化を促進し、Scd1に依存した分極成長を開始する一方で、Scd1はGef1を分極部位に制限するというエレガントな制御パターンを明らかにした。この論文では、GEFs間のクロストークが、複雑な細胞プロセス中にCdc42活性化をオーケストレーションする保存されたメカニズムであることを提案しています。

Cdc42, a conserved regulator of cell polarity, is activated by two GEFs, Gef1 and Scd1, in fission yeast. Why the cell needs two GEFs is unclear, given that they are partially redundant and activate the same GTPase. Using the GEF localization pattern during cytokinesis as a paradigm, we report a novel interplay between Gef1 and Scd1 that spatially modulates Cdc42. We find that Gef1 promotes Scd1 localization to the division site during cytokinesis through recruitment of the scaffold protein Scd2, via a Cdc42 feedforward pathway. Similarly, during interphase Gef1 promotes Scd1 recruitment at the new end to enable the transition from monopolar to bipolar growth. Reciprocally, Scd1 restricts Gef1 localization to prevent ectopic Cdc42 activation during cytokinesis to promote cell separation, and to maintain cell shape during interphase. Our findings reveal an elegant regulatory pattern in which Gef1 primes Cdc42 activation at new sites to initiate Scd1-dependent polarized growth, while Scd1 restricts Gef1 to sites of polarization. We propose that crosstalk between GEFs is a conserved mechanism that orchestrates Cdc42 activation during complex cellular processes.This article has an associated First Person interview with the first author of the paper.

© 2019. Published by The Company of Biologists Ltd.