Semaphorin 3A Binds to the Perineuronal Nets via Chondroitin Sulfate Type E Motifs in Rodent Brains
Semaphorin 3A Binds to the Perineuronal Nets via Chondroitin Sulfate Type E Motifs in Rodent Brains
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DOI：
10.1074/jbc.m111.310029
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发表时间：
2013-09-20
影响因子：
4.8
通讯作者：
Kwok, Jessica C. F.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dick, Gunnar;Tan, Chin Lik;Kwok, Jessica C. F.
硫酸软骨素 (CS) 和富含 CS 的细胞外基质结构（称为神经周围网 (PNN)）限制中枢神经系统的可塑性和再生。通过软骨素酶 ABC 处理（从硫酸软骨素蛋白聚糖的核心蛋白中去除 CS）或通过阻止 PNN 的形成来增强可塑性，这表明 PNN 中的硫酸软骨素蛋白聚糖控制可塑性。最近，我们发现信号蛋白 3A (Sema3A) 是一种排斥性轴突引导分子，定位于 PNN，并通过软骨素酶 ABC 治疗去除（Vo, T.、Carulli, D.、Ehlert, E. M.、Kwok, J. C.、Dick, G.、Mecollari, V.、Moloney, E. B.、Neufeld, G.、de Winter, F., Fawcett, J. W. 和 Verhaagen, J. (2013) Mol。细胞。神经科学。 56C，186-200）。因此，Sema3A 是控制可塑性的 PNN 效应器的候选者。在这里，我们描述了 Sema3A 与 PNN 的 CS 的相互作用。重组 Sema3A 与 E 型 CS (CS-E) 相互作用，并且这种相互作用参与 Sema3A 与大鼠脑源性 PNN 糖胺聚糖的结合，如使用 CS-E 阻断抗体 GD3G7 所证明的那样。此外，我们通过生化和酶提取研究了大鼠脑中内源性 Sema3A 的释放。我们的结果证实了 Sema3A 与大鼠脑致密细胞外基质中含有糖胺聚糖的 CS-E 的相互作用。我们还证明，Sema3A 和 PNN GAG 的组合是轴突生长的有效抑制剂，并且这种抑制可被 CS-E 阻断抗体减弱。总之，Sema3A 与 PNN 中的 CS-E 结合可能是 PNN 限制生长和可塑性的机制，并且可能代表促进神经元可塑性的可能干预点。
Chondroitin sulfate (CS) and the CS-rich extracellular matrix structures called perineuronal nets (PNNs) restrict plasticity and regeneration in the CNS. Plasticity is enhanced by chondroitinase ABC treatment that removes CS from its core protein in the chondroitin sulfate proteoglycans or by preventing the formation of PNNs, suggesting that chondroitin sulfate proteoglycans in the PNNs control plasticity. Recently, we have shown that semaphorin3A (Sema3A), a repulsive axon guidance molecule, localizes to the PNNs and is removed by chondroitinase ABC treatment (Vo, T., Carulli, D., Ehlert, E. M., Kwok, J. C., Dick, G., Mecollari, V., Moloney, E. B., Neufeld, G., de Winter, F., Fawcett, J. W., and Verhaagen, J. (2013) Mol. Cell. Neurosci. 56C, 186-200). Sema3A is therefore a candidate for a PNN effector in controlling plasticity. Here, we characterize the interaction of Sema3A with CS of the PNNs. Recombinant Sema3A interacts with CS type E (CS-E), and this interaction is involved in the binding of Sema3A to rat brain-derived PNN glycosaminoglycans, as demonstrated by the use of CS-E blocking antibody GD3G7. In addition, we investigate the release of endogenous Sema3A from rat brain by biochemical and enzymatic extractions. Our results confirm the interaction of Sema3A with CS-E containing glycosaminoglycans in the dense extracellular matrix of rat brain. We also demonstrate that the combination of Sema3A and PNN GAGs is a potent inhibitor of axon growth, and this inhibition is reduced by the CS-E blocking antibody. In conclusion, Sema3A binding to CS-E in the PNNs may be a mechanism whereby PNNs restrict growth and plasticity and may represent a possible point of intervention to facilitate neuronal plasticity.