Identification and molecular analysis of the role of guanine nucleotide exchange factor RIC-8 in mouse development and neural function

Abstract

Lisaks tavapärasele G valkude ja nendega seotud retseptorite signalisatsioonile on hiljuti avastatud ka alternatiivne, retseptorist sõltumatu G valgu signalisatsiooni süsteem. Üheks oluliseks komponendiks sellise retseptorist sõltumatu G valgu signalisatsiooni aktivatsioonil on valk RIC-8, mis toimib nukleotiidivahetusfaktorina mitmetele Gα subühikutele. RIC-8 bioloogilist rolli on seostatud närvisüsteemis G valkude poolt vahendatud sünaptilise signaaliülekande regulatsiooniga ja rakkude asümmeetrilise jagunemise kontrollimisega. Käesoleva doktoritöö peamiseks eesmärgiks oli RIC-8 funktsiooni uurimine imetajates, kasutades mudelorganismina Ric-8 mutantseid hiiri. RIC-8 on ekspresseerunud hiire gastrulatsioonis (E6.5-E8.0) kogu embrüos, nii ekstra-embrüonaalsetes kudedes (ekstra-embrüonaalne mesoderm, ektoderm ja endoderm, amnion, allantois) kui embrüonaalsetes kudedes (mesoderm, endoderm, ektoderm). E9.5-E12.5 on Ric-8 ekspresseerunud peamiselt neuraalsetes kudedes nagu kraniaalganglionites, dorsaalsetes spinaalganglionites, sümpaatilises närvitüves, arenevas peaajus, neuraaltorus, arenevas silmas ja sisekõrvas ning vomeronasaalorganis. Täiskasvanud hiire peaajus on Ric-8 avaldunud neokorteksis, vöökäärus, juttkehas, hipokampuses, väikeajus ning käbinäärmes, mis on käitumuslikult tähtsad piirkonnad. Ric-8 haplopuudulikkusega (Ric-8+/-) loomadel esineb kõrgendatud ärevuskäitumine ja vähenenud ruumiline taju ning õppimisvõime. Seega RIC-8-l on oluline osa hiirte ruumilise mälu ja emotsionaalse käitumise regulatsioonis. Ric-8 välja lülitamine põhjustab Ric-8-/- hiirte gastrulatsioonis mitmesuguseid arenguhäireid, mis viivad embrüonaalse suremuseni vanuses E6.5-E8.5. Ric-8–/– embrüod on kasvult väiksemad ja arengus maha jäänud võrrelduna metsiktüüpi pesakonnakaaslastega. Ric-8–/– embrüod on võimelised implanteeruma emakasse ja initsieerima gastrulatsiooni, kuid ei ole võimelised gastrulatsiooni korrektselt läbima ja algatama organogeneesi. Ric-8–/– embrüotel esineb mitmeid arengudefekte nagu näiteks häired amnioni ja allantoisi moodustumisel ja kehaõõnsuste tekkimisel, basaalmembraani defektid, häired rakkude kinnitumisel ja migratsioonis, indutseeritud apoptoos embrüonaalses ektodermis, embrüo kehatelgede vale paiknemine emaka suhtes jpm. Seega, RIC-8 on imetajate gastrulatsioonis asendamatu regulaatorvalk.