一次繊毛媒介およびヘッジホッグシグナル伝達媒介小脳顆粒細胞増殖上のRAB23の多面的な機能

一次繊毛からのSonic Hedgehog（SHH）シグナルは、小脳顆粒細胞前駆体（GCP）増殖を駆動します。ハリネズミ（HH）経路リプレッサーの変異は、一般に、異常なGCP増殖から生じる最も一般的で悪性の小児脳腫瘍である髄芽腫を引き起こします。両方の性別のマウス脳におけるSHH経路リプレッサー-RAB23のネスチンCRE駆動型条件ノックアウト（CKO）は、小脳のフォリアの誤った粉砕と早期発達中のGCP増殖の上昇を引き起こしましたが、髄芽腫腫の一般的な発生がないことを実証します。大人の段階で。驚くべきことに、RAB2​​3枯渇GCPは、原発性繊毛の異常な繊毛形成を示したにもかかわらず、上方制御されたSHH経路活性を示しました。縮小された繊毛に沿って、RAB2​​3枯渇GCPは、SHHリガンドによるHH経路活性刺激に対して脱感作され、SAGに応答して一次繊毛でSMO局在化の減衰刺激を示しました。これらの結果は、HHシグナル伝達カスケードでのRAB23の多次元アクションに関係しています。RAB23は、SHHシグナル伝達の基礎レベルを抑制し、一次繊毛依存性の外因性SHHシグナル伝達活性化を促進します。集合的に、私たちの調査結果は、GCPの増殖と繊毛形成におけるRAB23の機器の役割を解明します。さらに、RAB2​​3の原発性繊毛およびSMOを通るSHHシグナル伝達経路の増強は、SMO/原発性シリア駆動型髄芽腫の潜在的な新しい治療戦略を示唆しています。増殖。SHHシグナル伝達経路の異常な過剰活性化は、GCPの増殖を異なり、髄芽腫と呼ばれる悪性小児腫瘍を引き起こします。しかし、GCP腫瘍形成の遺伝的および分子調節カスケードは不完全に理解されたままです。私たちの発見は、GCPにおけるヘッジホッグ（HH）シグナル伝達経路活性と細胞増殖の新規調節因子としてのRAB23を明らかにしています。興味深いことに、RAB2​​3はSHHシグナル伝達の調節において二重関数を付与することを実証しました。原発性の繊毛とShh/Smoothened（SMO）依存性シグナル伝達の活性化を増強し、基底レベルHH活性に拮抗します。私たちのデータは、SMOの上流の外因性SHHシグナル伝達の中で、以前に過小評価されていたRAB23の過小評価されていた側面を示しています。この研究は、SHHシグナル伝達媒介GCP増殖と腫瘍形成を支える機械的洞察に新たな光を当てています。

Sonic hedgehog (Shh) signaling from the primary cilium drives cerebellar granule cell precursor (GCP) proliferation. Mutations of hedgehog (Hh) pathway repressors commonly cause medulloblastoma, the most prevalent and malignant childhood brain tumor that arises from aberrant GCP proliferation. We demonstrate that Nestin Cre-driven conditional knock-out (CKO) of a Shh pathway repressor-Rab23 in the mouse brain of both genders caused mis-patterning of cerebellar folia and elevated GCP proliferation during early development, but with no prevalent occurrence of medulloblastoma at adult stage. Strikingly, Rab23-depleted GCPs exhibited upregulated basal level of Shh pathway activities despite showing an abnormal ciliogenesis of primary cilia. In line with the compromised ciliation, Rab23-depleted GCPs were desensitized against Hh pathway activity stimulations by Shh ligand and Smoothened (Smo) agonist-SAG, and exhibited attenuated stimulation of Smo-localization on the primary cilium in response to SAG. These results implicate multidimensional actions of Rab23 on Hh signaling cascade. Rab23 represses the basal level of Shh signaling, while facilitating primary cilium-dependent extrinsic Shh signaling activation. Collectively, our findings unravel instrumental roles of Rab23 in GCP proliferation and ciliogenesis. Furthermore, Rab23's potentiation of Shh signaling pathway through the primary cilium and Smo suggests a potential new therapeutic strategy for Smo/primary cilium-driven medulloblastoma.SIGNIFICANCE STATEMENT Primary cilium and Sonic hedgehog (Shh) signaling are known to regulate granule cell precursor (GCP) proliferation. Aberrant overactivation of Shh signaling pathway ectopically increases GCP proliferation and causes malignant childhood tumor called medulloblastoma. However, the genetic and molecular regulatory cascade of GCP tumorigenesis remains incompletely understood. Our finding uncovers Rab23 as a novel regulator of hedgehog (Hh) signaling pathway activity and cell proliferation in GCP. Intriguingly, we demonstrated that Rab23 confers dual functions in regulating Shh signaling; it potentiates primary cilium and Shh/Smoothened (Smo)-dependent signaling activation, while antagonizes basal level Hh activity. Our data present a previously underappreciated aspect of Rab23 in mediating extrinsic Shh signaling upstream of Smo. This study sheds new light on the mechanistic insights underpinning Shh signaling-mediated GCP proliferation and tumorigenesis.