在神经系统的发育过程中,细胞外导向因子的梯度可以引导神经元的轴突在生长时发生转向,最终到达正确的靶细胞。过去的研究表明,细胞内的钙离子和Rho 家族的鸟苷三磷酸酶(Rho family of small GTPases,Rho GTPases)均可以介导轴突导向的信号通路,但两者之间的相互关系尚不清楚。利用生物化学、钙成像和神经元生长锥转向分析技术,我们发现在转染了野生型Rho GTPases 的人胚胎肾细胞系(Human embryonic kidney 293T cells,HEK293T cells)和原代培养的小脑颗粒细胞(Cultured cerebellar granule cells)中,直接升高细胞内的钙离子浓度可以升高Cdc42/Rac 的活性,同时降低RhoA 的活性。不对称升高爪蟾胚胎脊髓神经元生长锥内的钙离子浓度可以使生长锥朝钙离子浓度高的一侧转向,这种偏转可以被细胞内表达的突变型Cdc42 阻断,而不受突变型的RhoA 影响。细胞内钙离子浓度升高引起的Rho GTPases活性的变化同时伴随着蛋白激酶C(Protein Kinase C,PKC)的激活,另外也需要钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(Calcium/calmodulin-dependent protein kinase II,CaMK-II)的本底活性。因此,Rho GTPases 可以作为纽带连接它的上游——导向因子引起的钙离子浓度升高和下游——细胞骨架分子的重组,引导神经元生长锥转向。