Signaling pathways of the early differentiation of neural stem cells by neurotrophin-3

Abstract

Neurotrophin-3 (NT-3) is well known to play an important role in facilitating neuronal survival and differentiation during development.However, the mechanisms by which neurotrophin-3 promotes prolonged Akt/MAPK signaling at an early stage are not well understood. Here, we report that NT-3 works at an early stage of neuronal differentiation in mouse neural stem cells (NSCs). After treatment with NT-3 for 12 h, more NSCs differentiated into neurons than did untreated cells. These findings demonstrated that stimulation with NT-3 causes NSCs to differentiate into neurons through a phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt signaling pathway and the phosphorylated extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway. In addition, treatment with NT-3 induced neurite outgrowth by specific phosphorylation of p38 MAPK, which was accompanied by neuronal differentiation. Taken together, these results suggest that NT-3, along with the Trk C receptors in NSCs, might lead to the survival and neuronal differentiation of NSCs via two distinct downstream signaling pathways at an early stage of neuronal differentiation.;Neurotrophin-3 (NT-3)은 신경 발달 동안에 뉴런의 생존과 분화에 중요한 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, Neurotrophin-3 (NT-3)이 초기 분화 단계인 뉴런의 분화를 조절하고 그것에 관련된 메커니즘인 Akt/MAPK signaling이 조절한다는 것에 관한 연구는 잘 알려져 있지 않은 상태이다. 따라서 우리는, NT-3가 신경줄기세포에 초기 단계에서 뉴런으로의 분화에 관련된 메커니즘을 연구하고자 하였다. 각 시간대 별로 3, 6, 9, 12, 24시간 NT-3를 처리하였을 때, 12시간에서 신경줄기세포가 통제 군과 비교하여 뉴런으로의 분화가 유의적으로 증가되는 것을 확인할 수가 있었다. 또한 NT-3 처리시 phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt signaling pathway 과 the phosphorylated extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway를 통하여 초기 단계에 뉴런으로의 분화를 있었다. 게다가, NT-3 처리시 초기 단계에 neurite outgrowth가 p38에 의하여 유도되는 것을 확인할 수가 있었다. 그것을 좀더 확인하고자 각 각의 inhibition을 처리하여 신경돌기와 뉴런의 분화에 어떠한 영향을 미치는지 확인하는 실험을 실시 하였다. PI3K inhibitor인 LY294002를 처리한 결과 완전히 억제된 것을 확인할 수가 있었고, 반면에 Pd98059를 처리한 결과 NT-3에 의하여 유도된 뉴런의 분화가 억제된 것을 확인할 수가 있었다. 따라서 우리는, NT-3에 의하여 초기 단계에 신경줄기세포가 뉴런으로의 분화를 유도하는 것을 확인 할 수가 있었고, 또한 그것에 관련된 메커니즘을 확인 할 수가 있었다.