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PLoS One ; 9(3): e92917, 2014.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-24667437

RESUMO

It has been proposed that differential activation kinetics allows cells to use a common set of signaling pathways to specify distinct cellular outcomes. For example, nerve growth factor (NGF) and epidermal growth factor (EGF) induce different activation kinetics of the Raf/MEK/ERK signaling pathway and result in differentiation and proliferation, respectively. However, a direct and quantitative linkage between the temporal profile of Raf/MEK/ERK activation and the cellular outputs has not been established due to a lack of means to precisely perturb its signaling kinetics. Here, we construct a light-gated protein-protein interaction system to regulate the activation pattern of the Raf/MEK/ERK signaling pathway. Light-induced activation of the Raf/MEK/ERK cascade leads to significant neurite outgrowth in rat PC12 pheochromocytoma cell lines in the absence of growth factors. Compared with NGF stimulation, light stimulation induces longer but fewer neurites. Intermittent on/off illumination reveals that cells achieve maximum neurite outgrowth if the off-time duration per cycle is shorter than 45 min. Overall, light-mediated kinetic control enables precise dissection of the temporal dimension within the intracellular signal transduction network.


Assuntos
MAP Quinases Reguladas por Sinal Extracelular/metabolismo , Luz , Sistema de Sinalização das MAP Quinases/efeitos da radiação , Neuritos/metabolismo , Neuritos/efeitos da radiação , Quinases raf/metabolismo , Animais , Diferenciação Celular/efeitos dos fármacos , Diferenciação Celular/efeitos da radiação , Membrana Celular/efeitos dos fármacos , Membrana Celular/metabolismo , Membrana Celular/efeitos da radiação , Criptocromos/química , Criptocromos/metabolismo , Relação Dose-Resposta à Radiação , Ativação Enzimática/efeitos dos fármacos , Ativação Enzimática/efeitos da radiação , Cinética , MAP Quinase Quinase Quinases/metabolismo , Sistema de Sinalização das MAP Quinases/efeitos dos fármacos , Camundongos , Células NIH 3T3 , Fator de Crescimento Neural/farmacologia , Neuritos/efeitos dos fármacos , Células PC12 , Estrutura Terciária de Proteína , Transporte Proteico/efeitos dos fármacos , Transporte Proteico/efeitos da radiação , Proteínas Proto-Oncogênicas c-raf , Ratos
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