ポリシスティン-1は、ARHGAP35依存性のセントロソームRhoA活性化とROCKシグナルを制御しています

Polycystin-1 regulates ARHGAP35-dependent centrosomal RhoA activation and ROCK signalling.

• Andrew J Streets
• Philipp P Prosseda
• Albert Cm Ong

抄録

PKD1（ポリシスティン-1、PC1をコードする）の変異は、ADPKD患者の80～85％に認められる。我々は、PKD1変異によるアクチンダイナミクスの変化が、特異的なRhoGAP（ARHGAP）タンパク質を介したコンパートメント化されたセントロソームRhoAシグナルの調節障害を介して、複雑な細胞性嚢胞性表現型をもたらすという仮説を検証した。初期の研究では、PKD1患者由来の細胞ではアクチン細胞骨格が高度に乱れており、全細胞およびセントロソームRhoA活性化とROCKシグナルの増加と関連していることが明らかになった。繊毛長をセンチソームRhoA活性の表現型として用い、我々は正常なヒト腎尿細管細胞における繊毛形成の必須調節因子としてARHGAP5, 29, 35を同定した。重要なことは、セントロソームを標的とした近接ライゲーションアッセイと免疫蛍光標識を用いて、セントロソームARHGAP35の特異的な減少がPKD1ヌル細胞で観察されたことである。最後に、別のROCK阻害剤（ヒドロキシファスーディル）がヒトPKD1の3D嚢胞アッセイと誘導性Pkd1マウスモデルの両方で嚢胞拡大を減少させたことを示した。以上のことから、我々は、セントロソームのRhoA活性化とROCKシグナルの調節におけるPC1とARHGAP35の間の新しい相互作用を報告する。RhoA/ROCK経路を標的とすることで、in vitroおよびin vivoで嚢胞形成が抑制され、ADPKDの病態との関連性や、嚢胞形成を抑制する新しい治療法の開発につながることが示唆された。

Mutations in PKD1 (encoding for Polycystin-1, PC1) are found in 80-85% of patients with ADPKD. We tested the hypothesis that changes in actin dynamics result from PKD1 mutations through dysregulation of compartmentalised centrosomal RhoA signalling mediated by specific RhoGAP (ARHGAP) proteins resulting in the complex cellular cystic phenotype. Initial studies revealed that the actin cytoskeleton was highly disorganised in PKD1 patient-derived cells and was associated with an increase in total and centrosomal RhoA activation and ROCK signalling. Using cilia length as a phenotypic readout for centrosomal RhoA activity, we identified ARHGAP5, 29, 35 as essential regulators of ciliation in normal human renal tubular cells. Importantly, a specific decrease in centrosomal ARHGAP35 was observed in PKD1 null cells using a centrosome-targeted proximity ligation assay and by immunofluorescence labelling. Finally, we demonstrate that another ROCK inhibitor (hydroxyfasudil) reduced cyst expansion in both human PKD1 3D cyst assays and an inducible Pkd1 mouse model. In summary, we report a novel interaction between PC1 and ARHGAP35 in the regulation of centrosomal RhoA activation and ROCK signalling. Targeting the RhoA/ROCK pathway inhibited cyst formation in vitro and in vivo indicating its relevance to ADPKD pathogenesis and for developing new therapies to inhibit cyst initiation.