腸球のブラシ境界の組み立てを促進するために、接着複合体の足場であるANKS4Bを先端微小絨毛に標的としている

A cryptic sequence targets the adhesion complex scaffold ANKS4B to apical microvilli to promote enterocyte brush border assembly.

• Maura J Graves
• Samaneh Matoo
• Myoung Soo Choi
• Zachary A Storad
• Rawnag A El Sheikh Idris
• Brooke K Pickles
• Prashun Acharya
• Paula E Shinder
• Taylen O Arvay
• Scott William Crawley

抄録

腸球は、栄養分を運搬する腸球と腔内環境との間で、ブラシ境界と呼ばれる先端微小絨毛の密集した集合体を用いて相互作用している。ブラシ境界の組み立ては、ブラシ境界微小絨毛の先端に見られるプロトカドヘリンベースの複合体である、ブラシ境界微小絨毛間接着複合体（IMAC）によって制御されており、隣接する突起間の接着を媒介する。ANKS4BはIMACに必須の足場であることが知られているが、その機能的特性は十分には明らかにされていない。本研究では、ANKS4Bがブラシ境界に誘導されていることを報告した。ANKS4Bを単独で発現させた場合、この配列は他のIMACコンポーネントとの直接的な相互作用がない場合には微小絨毛を標的としていた。配列解析の結果、このターゲット領域内にコイルドコイルモチーフと膜結合性の基本的疎水性リピート配列が存在することが明らかになったが、これらはいずれも足場がブラシの境界をターゲットとし、ブラシの組み立てを媒介するために必要な配列であった。単離されたターゲティング配列のサイズ排除クロマトグラフィーとin vitroブラシ境界結合アッセイを組み合わせることで、この配列がオリゴマーとして機能することが示唆された。さらに、ANKS4Bの最も近いホモログであるUSH1Gに見られる対応する配列は、Usher複合体の一部として感覚上皮で機能する足場であるが、微小絨毛を標的とする固有の能力を欠いていることを明らかにした。本研究では、ANKS4Bが腸球の先端ドメインを標的にしてブラシの境界を形成するメカニズムをさらに解明し、IMACとUsher複合体に見られるアンキリンリピートベースの足場との機能的な分岐点を明らかにした。

Nutrient-transporting enterocytes interact with their luminal environment using a densely-packed collection of apical microvilli known as the brush border.  Assembly of the brush border is controlled by the intermicrovillar adhesion complex (IMAC), a protocadherin-based complex found at the tips of brush border microvilli that mediates adhesion between neighboring protrusions.  ANKS4B is known to be an essential scaffold within the IMAC, though its functional properties have not been thoroughly characterized.  We report here that ANKS4B is directed to the brush border using a non-canonical apical targeting sequence that maps to a previously unannotated region of the scaffold.  When expressed on its own, this sequence targeted to microvilli in the absence of any direct interaction with the other IMAC components.  Sequence analysis revealed a coiled-coil motif and a putative membrane-binding basic-hydrophobic repeat sequence within this targeting region, both of which were required for the scaffold to target and mediate brush border assembly.  Size exclusion chromatography of the isolated targeting sequence coupled with in vitro brush border binding assays suggests that it functions as an oligomer.  We further show that the corresponding sequence found in the closest homolog of ANKS4B, the scaffold USH1G that operates in sensory epithelia as part of the Usher complex, lacks the inherent ability to target to microvilli. This study further defines the underlying mechanism of how ANKS4B targets to the apical domain of enterocytes to drive brush border assembly, and identifies a point of functional divergence between the ankyrin repeat-based scaffolds found in the IMAC and Usher complex.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.