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Tissue inhibitor of metalloproteinase-2 promotes neuronal differentiation by acting as an anti-mitogenic signal.
Pérez-Martínez, Leonor; Jaworski, Diane M.
Afiliação
  • Pérez-Martínez L; Department of Anatomy and Neurobiology, University of Vermont College of Medicine, Burlington, Vermont 05405, USA. leonor@ibt.unam.mx
J Neurosci ; 25(20): 4917-29, 2005 May 18.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-15901773
ABSTRACT
Although traditionally recognized for maintaining extracellular matrix integrity during morphogenesis, the function of matrix metallo-proteinases (MMPs) and their inhibitors, the tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs), in the mature nervous system is essentially unknown. Here, we report that TIMP-2 induces pheochromocytoma PC12 cell-cycle arrest via regulation of cell-cycle regulatory proteins, resulting in differentiation and neurite outgrowth. TIMP-2 decreases cyclins B and D expression and increases p21Cip expression. Furthermore, TIMP-2 promotes cell differentiation via activation of the cAMP/Rap1/ERK (extracellular signal-regulated kinase) pathway. Expression of dominant-negative Rap1 blocks TIMP-2-mediated neurite outgrowth. Both the cell-cycle arrest and neurite outgrowth induced by TIMP-2 was independent of MMP inhibitory activity. Consistent with the PC12 cell data, primary cultures of TIMP-2 knock-out cerebral cortical neurons exhibit significantly reduced neurite length, which is rescued by TIMP-2. These in vitro results were corroborated in vivo. TIMP-2 deletion causes a delay in neuronal differentiation, as demonstrated by the persistence of nestin-positive progenitors in the neocortical ventricular zone. The interaction of TIMP-2 with alpha3beta1 integrin in the cerebral cortex suggests that TIMP-2 promotes neuronal differentiation and maintains mitotic quiescence in an MMP-independent manner through integrin activation. The identification of molecules responsible for neuronal quiescence has significant implications for the ability of the adult brain to generate new neurons in response to injury and neurological disorders, such as Alzheimer's and Parkinson's diseases.
Assuntos
Diferenciação Celular/efeitos dos fármacos; Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno/metabolismo; Mitose/efeitos dos fármacos; Neurônios/efeitos dos fármacos; Transdução de Sinais/efeitos dos fármacos; Inibidor Tecidual de Metaloproteinase-2/farmacologia; Adenina/análogos & derivados; Adenina/farmacologia; Animais; Animais Recém-Nascidos; Northern Blotting/métodos; Western Blotting/métodos; Bromodesoxiuridina/metabolismo; Ciclo Celular/efeitos dos fármacos; Ciclo Celular/fisiologia; Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo; Diferenciação Celular/fisiologia; Células Cultivadas; Córtex Cerebral/citologia; AMP Cíclico/metabolismo; Quinase 5 Dependente de Ciclina/metabolismo; Interações Medicamentosas; Ensaio de Desvio de Mobilidade Eletroforética/métodos; Ativação Enzimática/efeitos dos fármacos; Inibidores Enzimáticos/farmacologia; Citometria de Fluxo/métodos; Regulação da Expressão Gênica/efeitos dos fármacos; Proteínas de Fluorescência Verde/metabolismo; Imuno-Histoquímica/métodos; Imunoprecipitação/métodos; Isoquinolinas/farmacologia; Camundongos; Camundongos Endogâmicos C57BL; Camundongos Knockout; Mitose/fisiologia; Biologia Molecular/métodos; Fator de Crescimento Neural/farmacologia; Neurônios/citologia; Neurturina/efeitos dos fármacos; Fosfotransferases/metabolismo; Ratos; Sulfonamidas/farmacologia; Fatores de Tempo; Inibidor Tecidual de Metaloproteinase-2/deficiência; Inibidor Tecidual de Metaloproteinase-2/metabolismo; Transfecção/métodos; Proteínas rap1 de Ligação ao GTP/metabolismo; Proteínas Ativadoras de ras GTPase/metabolismo

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Transdução de Sinais / Diferenciação Celular / Inibidor Tecidual de Metaloproteinase-2 / Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno / Mitose / Neurônios Idioma: En Ano de publicação: 2005 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Transdução de Sinais / Diferenciação Celular / Inibidor Tecidual de Metaloproteinase-2 / Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno / Mitose / Neurônios Idioma: En Ano de publicação: 2005 Tipo de documento: Article