Các biến đổi sau dịch mã O‐GlcNAc điều chỉnh việc tham gia của các tế bào thần kinh vào chương trình phân nhánh trục thần kinh

Nhiều protein trong tế bào chất và nhân thần kinh được sửa đổi sau dịch mã bằng cách bổ sung trái chiều O‐liên kết N‐acetylglucosamine (O‐GlcNAc) lên các serine và threonine. Các chức năng tế bào của các sửa đổi O‐GlcNAc trong phát triển thần kinh vẫn chưa được biết đến. Chúng tôi báo cáo rằng các protein được sửa đổi O‐GlcNAc phân bố không đồng đều trong các tế bào thần kinh vỏ não gà nuôi cấy nguyên phát, với sự nhuộm miễn dịch mạnh mẽ ở thân tế bào, nhuộm miễn dịch điểm ở các trục thần kinh và tất cả các quá trình, và tập trung ở filopodia/lamellipodia. Việc quá biểu hiện O‐GlcNAcase, enzym loại bỏ O‐GlcNAc khỏi các protein, đã làm tăng tỷ lệ tế bào thần kinh thể hiện phân nhánh trục thần kinh mà không làm thay đổi tần suất các nhánh trục thần kinh trên mỗi tế bào thần kinh, và đã tăng số lượng filopodia trục thần kinh. Ngược lại, việc tăng cường mức O‐GlcNAc trên các protein thông qua ức chế O‐GlcNAcase bằng thuốc 9d đã làm giảm số lượng filopodia trục thần kinh, nhưng không ảnh hưởng đến chiều dài hay nhánh trục. Việc điều trị bằng một ức chế O‐GlcNAcase khác, PUGNAc, cũng tương tự đã làm giảm số lượng filopodia trục thần kinh. Hơn nữa, phân nhánh trục thần kinh do hoạt hóa adenylyl cyclase forskolin gây ra đã bị ức chế bởi việc ức chế dược lý của O‐GlcNAcase. Phân tích Western cho thấy rằng mức O‐GlcNAc điều chỉnh sự phosphoryl hóa của một số cơ chất PKA ứng với forskolin. Những dữ liệu này cung cấp bằng chứng đầu tiên về ảnh hưởng cụ thể của sửa đổi O‐GlcNAc trong phát triển thần kinh trong nuôi cấy nguyên phát, và chỉ ra các vai trò cụ thể của O‐GlcNAc trong việc điều chỉnh hình thái trục thần kinh.