Aberrant ERK signaling in astrocytes impairs learning and memory in RASopathy-associated BRAF mutant mouse models
Minkyung Kang, Jihye Choi, Jeong Ho Han, Toshiyuki Araki, Soo-Whee Kim, Hyun-Hee Ryu, Min-Gyun Kim, Seoyeon Kim, Han-Byul Jang, Sun Yong Kim, Kyoung-Doo Hwang, Soobin Kim, Myeongjong Yoo, Jaegeon Lee, Kitae Kim, Pojeong Park, Ja Eun Choi, Dae Hee Han, Yujin Kim, Jeongyeon Kim, Sunghoe Chang, Bong-Kiun Kaang, Jung Min Ko, Keun‐Ah Cheon, Joon‐Yong An, Sang Jeong Kim, Hyungju Park, Benjamin G. Neel, Chul Hoon Kim, Yong‐Seok Lee
IF 14.3 (2025)
Journal of Clinical Investigation
RAS/MAPK 경로의 돌연변이는 종종 두개안면 이형성, 심혈관 결손, 피부과적 이상, 지적 장애와 같이 특징이 중첩되는 RAS병증(RASopathies)을 유발한다. B-Raf proto-oncogene(BRAF) 돌연변이는 심장-안면-피부(cardiac-facio-cutaneous, CFC) 증후군 및 누난(Noonan) 증후군과 연관되어 있으나, 이러한 돌연변이가 인지 기능을 어떻게 손상시키는지는 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 RAS병증 환자에서 발견된 기능획득형 BRAF 돌연변이(K499E)를 보유한 여러 마우스 모델을 이용하여, 그 기저 신경 기전을 조사하였다. Nestin-Cre 프로모터(Nestin;BRAF^KE/+ )의 통제를 받는 신경줄기세포에서 BRAF K499E(KE)를 발현시키면 해마 기억 결손이 유발되었으나, 흥분성 또는 억제성 뉴런에서는 그러지 않았다. 신경줄기세포에서의 BRAF KE 발현은 비정상적인 반응성 성상교증(astrocytosis), 성상교세포 Ca2+의 변동 증가, 그리고 마우스에서 해마 장기억제(long-term depression, LTD)의 감소를 초래하였다. 일관되게, BRAF KE를 발현하는 3차원 사람 대뇌 피질 오가노이드(spheroids)에서도 반응성 성상교증이 관찰되었다. 성상교세포 특이적 아데노연관바이러스- BRAF KE(AAV-BRAF^KE) 전달은 기억 결손 및 반응성 성상교증을 유발하고, 성상교세포 Ca2+ 변동을 증가시켰다. 특히, 성상교세포에서 세포외 신호 조절 키나아제(extracellular signal-regulated kinase, ERK) 활성을 감소시키면 Nestin;BRAF^KE/+ 마우스의 기억 결손과 성상교세포 Ca2+ 활성 변화가 회복되었다. 또한 성상교세포 Ca2+ 활성을 감소시키면 BRAF KE를 발현하는 마우스의 공간 기억 손상이 구제되었다. 본 연구 결과는 ERK 과활성이 Ca2+ 조절 이상과 연관된 성상교세포 기능장애에 기여하며, 그 결과 BRAF 연관 RAS병증의 기억 결손이 발생함을 보여준다.
https://doi.org/10.1172/jci176631
Mutant
MAPK/ERK pathway
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