The axon initial segment (AIS) is essential for maintaining neuronal polarity, modulating protein transport into the axon, and action potential generation. These functions are supported by a distinctive actin and microtubule cytoskeleton that controls axonal trafficking and maintains a high density of voltage-gated ion channels linked by scaffold proteins to the AIS cytoskeleton. However, our knowledge of the mechanisms and proteins involved in AIS cytoskeleton regulation to maintain or modulate AIS structure is limited. In this context, formins play a significant role in the modulation of actin and microtubules. We show that pharmacological inhibition of formins modifies AIS actin and microtubule characteristics in cultured hippocampal neurons, reducing F-actin density and decreasing microtubule acetylation. Moreover, formin inhibition diminishes sodium channels, ankyrinG and βIV-spectrin AIS density, and AIS length, in cultured neurons and brain slices, accompanied by decreased neuronal excitability. We show that genetic downregulation of the mDia1 formin by interference RNAs also decreases AIS protein density and shortens AIS length. The ankyrinG decrease and AIS shortening observed in pharmacologically inhibited neurons and neuron-expressing mDia1 shRNAs were impaired by HDAC6 downregulation or EB1-GFP expression, known to increase microtubule acetylation or stability. However, actin stabilization only partially prevented AIS shortening without affecting AIS protein density loss. These results suggest that mDia1 maintain AIS composition and length contributing to the stability of AIS microtubules.

轴突初始段 (AIS) 对于维持神经元极性、调节蛋白质向轴突的转运和动作电位的产生至关重要。这些功能由一种独特的肌动蛋白和微管细胞骨架支持，该细胞骨架控制轴突运输并维持由支架蛋白连接到 AIS 细胞骨架的高密度电压门控离子通道。然而，我们对参与 AIS 细胞骨架调节以维持或调节 AIS 结构的机制和蛋白质的了解是有限的。在这种情况下，福尔马明在肌动蛋白和微管的调节中起重要作用。我们表明，福尔马林的药理抑制作用会改变培养的海马神经元中的 AIS 肌动蛋白和微管特征，降低 F-肌动蛋白密度并降低微管乙酰化。而且，抑制福尔马明会减少培养的神经元和脑切片中的钠通道、锚定蛋白和 βIV-Spectrin AIS 密度和 AIS 长度，并伴有神经元兴奋性降低。我们表明干扰 RNA 对 mDia1 形式的遗传下调也会降低 AIS 蛋白密度并缩短 AIS 长度。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。和 AIS 长度，在培养的神经元和脑切片中，伴随着神经元兴奋性降低。我们表明干扰 RNA 对 mDia1 形式的遗传下调也会降低 AIS 蛋白密度并缩短 AIS 长度。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。和 AIS 长度，在培养的神经元和脑切片中，伴随着神经元兴奋性降低。我们表明干扰 RNA 对 mDia1 形式的遗传下调也会降低 AIS 蛋白密度并缩短 AIS 长度。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。我们表明干扰 RNA 对 mDia1 形式的遗传下调也会降低 AIS 蛋白密度并缩短 AIS 长度。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。我们表明干扰 RNA 对 mDia1 形式的遗传下调也会降低 AIS 蛋白密度并缩短 AIS 长度。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。在药理学抑制的神经元和表达神经元的 mDia1 shRNA 中观察到的锚定减少和 AIS 缩短受到 HDAC6 下调或 EB1-GFP 表达的损害，已知这会增加微管乙酰化或稳定性。然而，肌动蛋白稳定仅部分阻止了 AIS 缩短，而不影响 AIS 蛋白质密度损失。这些结果表明，mDia1 维持 AIS 的组成和长度，有助于 AIS 微管的稳定性。