A family of Ran binding proteins that includes nucleoporins.

Ran, a small nuclear GTP binding protein, is essential for the translocation of nuclear proteins through the nuclear pore complex. We show that several proteins, including the Saccharomyces cerevisiae Nup2p and Caenorhabditis elegans F59A2.1 nucleoporins, contain domains similar to the previously characterized murine Ran binding protein (RBP, termed RBP1). To test the significance of this similarity, we have used the corresponding domains of Nup2p and a putative S. cerevisiae RBP in Ran binding assays and the yeast two-hybrid system. Both proteins bind S. cerevisiae Ran, but only the putative S. cerevisiae RBP binds human Ran. Two-hybrid analysis revealed Ran-Ran interactions and that yeast and human Rans can interact. These data identify Nup2p as a target for Ran in the nuclear pore complex, suggesting a direct role for it in nuclear-cytoplasmic transport. We discuss the possibility that proteins harboring Ran binding domains link the Ran GTPase cycle to specific functions in the nucleus.

Stimulation of human monocytes with macrophage colony-stimulating factor induces a Grb2-mediated association of the focal adhesion kinase pp125FAK and dynamin.

Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) is required for the growth and differentiation of mononuclear phagocytes. In the present studies using human monocytes, we show that M-CSF induces interaction of the Grb2 adaptor protein with the focal adhesion kinase pp125FAK. The results demonstrate that tyrosine-phosphorylated pp125FAK directly interacts with the SH2 domain of Grb2. The findings indicate that a pYENV site at Tyr-925 in pp125FAK is responsible for this interaction. We also demonstrate that the Grb2-FAK complex associates with the GTPase dynamin. Dynamin interacts with the SH3 domains of Grb2 and exhibits M-CSF-dependent tyrosine phosphorylation in association with pp125FAK. These findings suggest that M-CSF-induced signaling involves independent Grb2-mediated pathways, one leading to Ras activation and another involving pp125FAK and a GTPase implicated in receptor internalization.

The retinoblastoma protein binds to RIZ, a zinc-finger protein that shares an epitope with the adenovirus E1A protein.

The retinoblastoma protein (Rb) is a target of viral oncoproteins. To explore the hypothesis that viral proteins may be structural mimics of cellular proteins, we have searched cDNA libraries for Rb-binding proteins. We report here the cloning of a cDNA for the protein RIZ from rat and human cells. RIZ is a 250-kDa nuclear protein containing eight zinc-finger motifs. It contains an Rb-binding motif that shares an antigenic epitope with the C terminus of E1A. A domain is conserved between RIZ and the PRDI-BF1/Blimp-1 differentiation factor. Other motifs of RIZ include putative GTPase and SH3 (src homology domain 3) domains. RIZ is preferentially expressed in both adult and embryonic rat neuroendocrine tissues. It is also expressed in human retinoblastoma cells and at low levels in all other human cell lines examined. While the function of RIZ is not yet clear, its structure and pattern of expression suggest a role for RIZ in transcriptional regulation during neuronal differentiation and pathogenesis of retinoblastoma.

L'implication de la Cycline B dans le processus de cytocinèse

Un dérèglement du cycle cellulaire peut causer le cancer. Lors de la cytocinèse un anneau contractile d’actine et de myosine se forme, se contracte, et donne un anneau du midbody qui mène à l’abscision. Le processus de cytocinèse est sous le contrôle de protéines telles que la GTPase Rho qui active la cytocinèse et les cyclines-Cdks qui l'inhibent. La Drosophile possède 3 cyclines mitotiques CycA/ CycB/ CycB3 qui sont successivement dégradées en fin de mitose et permettent l'initiation de la cytocinèse. La dernière étape d’abscission est un phénomène qui reste encore peu connu. Les protéines Vps4 et CHMP4C liées à ANCHR vont, sous la dépendance de la kinase Aurora B, promouvoir l’abscision mais, suite à quelques études récentes, il semble y avoir une implication de la cycline B. Ici, le but était de tester l’implication de cette cycline dans les processus de cytocinèse et d’abscision, elle a été menée par microscopie à haute résolution en temps réel avec des cellules S2 de l’organisme Drosophila melanogaster par le suivi de protéines recombinantes fluorescentes. L’étude a été divisée en deux axes : gain et perte de fonction par l’intermédiaire respectivement de la protéine Cycline B recombinante stable, non dégradable (CycBstable-GFP) et l’inhibition par l’utilisation d’ARN double brin (ARNdb) sur l’endogène. La CycBstable-GFP a perturbé la cytocinèse en induisant plusieurs anneaux contractiles et midbodies. En revanche la réduction de l’expression de CycB n'a pas eu d’effet observable, et elle ne semble pas avoir d’action sur l’abscission malgré le recrutement de CycB-GFP au midbody tardif. En revanche la protéine Cdk1 semble avoir un rôle dans l'abscision puisque sa réduction d’expression a induit un délai. Elle a donc une implication potentielle sur la cytocinèse.

Bases moléculaires et cellulaires d’un trouble neurodéveloppemental causé par l’haploinsuffisance de SYNGAP1

La déficience intellectuelle est la cause d’handicap la plus fréquente chez l’enfant. De nombreuses évidences convergent vers l’idée selon laquelle des altérations dans les gènes synaptiques puissent expliquer une fraction significative des affections neurodéveloppementales telles que la déficience intellectuelle ou encore l’autisme. Jusqu’à récemment, la majorité des mutations associées à la déficience intellectuelle a été liée au chromosome X ou à la transmission autosomique récessive. D’un autre côté, plusieurs études récentes suggèrent que des mutations de novo dans des gènes à transmission autosomique dominante, requis dans les processus de la plasticité synaptique peuvent être à la source d’une importante fraction des cas de déficience intellectuelle non syndromique. Par des techniques permettant la capture de l’exome et le séquençage de l’ADN génomique, notre laboratoire a précédemment reporté les premières mutations pathogéniques dans le gène à transmission autosomique dominante SYNGAP1. Ces dernières ont été associées à des troubles comportementaux tels que la déficience intellectuelle, l’inattention, des problèmes d’humeur, d’impulsivité et d’agressions physiques. D’autres patients sont diagnostiqués avec des troubles autistiques et/ou des formes particulières d’épilepsie généralisée. Chez la souris, le knock-out constitutif de Syngap1 (souris Syngap1+/-) résulte en des déficits comme l’hyperactivité locomotrice, une réduction du comportement associée à l’anxiété, une augmentation du réflexe de sursaut, une propension à l’isolation, des problèmes dans le conditionnement à la peur, des troubles dans les mémoires de travail, de référence et social. Ainsi, la souris Syngap1+/- représente un modèle approprié pour l’étude des effets délétères causés par l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur le développement de circuits neuronaux. D’autre part, il est de première importance de statuer si les mutations humaines aboutissent à l’haploinsuffisance de la protéine. SYNGAP1 encode pour une protéine à activité GTPase pour Ras. Son haploinsuffisance entraîne l’augmentation des niveaux d’activité de Ras, de phosphorylation de ERK, cause une morphogenèse anormale des épines dendritiques et un excès dans la concentration des récepteurs AMPA à la membrane postsynaptique des neurones excitateurs. Plusieurs études suggèrent que l’augmentation précoce de l’insertion des récepteurs AMPA au sein des synapses glutamatergiques contribue à certains phénotypes observés chez la souris Syngap1+/-. En revanche, les conséquences de l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur les circuits neuronaux GABAergiques restent inconnues. Les enjeux de mon projet de PhD sont: 1) d’identifier l’impact de mutations humaines dans la fonction de SYNGAP1; 2) de déterminer si SYNGAP1 contribue au développement et à la fonction des circuits GABAergiques; 3) de révéler comment l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux circuits GABAergiques affecte le comportement et la cognition. Nous avons publié les premières mutations humaines de type faux-sens dans le gène SYNGAP1 (c.1084T>C [p.W362R]; c.1685C>T [p.P562L]) ainsi que deux nouvelles mutations tronquantes (c.2212_2213del [p.S738X]; c.283dupC [p.H95PfsX5]). Ces dernières sont toutes de novo à l’exception de c.283dupC, héritée d’un père mosaïque pour la même mutation. Dans cette étude, nous avons confirmé que les patients pourvus de mutations dans SYNGAP1 présentent, entre autre, des phénotypes associés à des troubles comportementaux relatifs à la déficience intellectuelle. En culture organotypique, la transfection biolistique de l’ADNc de Syngap1 wild-type dans des cellules pyramidales corticales réduit significativement les niveaux de pERK, en fonction de l’activité neuronale. Au contraire les constructions plasmidiques exprimant les mutations W362R, P562L, ou celle précédemment répertoriée R579X, n’engendre aucun effet significatif sur les niveaux de pERK. Ces résultats suggèrent que ces mutations faux-sens et tronquante résultent en la perte de la fonction de SYNGAP1 ayant fort probablement pour conséquences d’affecter la régulation du développement cérébral. Plusieurs études publiées suggèrent que les déficits cognitifs associés à l’haploinsuffisance de SYNGAP1 peuvent émerger d’altérations dans le développement des neurones excitateurs glutamatergiques. Toutefois, si, et auquel cas, de quelle manière ces mutations affectent le développement des interneurones GABAergiques résultant en un déséquilibre entre l’excitation et l’inhibition et aux déficits cognitifs restent sujet de controverses. Par conséquent, nous avons examiné la contribution de Syngap1 dans le développement des circuits GABAergiques. A cette fin, nous avons généré une souris mutante knockout conditionnelle dans laquelle un allèle de Syngap1 est spécifiquement excisé dans les interneurones GABAergiques issus de l’éminence ganglionnaire médiale (souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+). En culture organotypique, nous avons démontré que la réduction de Syngap1 restreinte aux interneurones inhibiteurs résulte en des altérations au niveau de leur arborisation axonale et dans leur densité synaptique. De plus, réalisés sur des coupes de cerveau de souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+, les enregistrements des courants inhibiteurs postsynaptiques miniatures (mIPSC) ou encore de ceux évoqués au moyen de l’optogénétique (oIPSC) dévoilent une réduction significative de la neurotransmission inhibitrice corticale. Enfin, nous avons comparé les performances de souris jeunes adultes Syngap1+/-, Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ à celles de leurs congénères contrôles dans une batterie de tests comportementaux. À l’inverse des souris Syngap1+/-, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ ne présentent pas d’hyperactivité locomotrice, ni de comportement associé à l’anxiété. Cependant, elles démontrent des déficits similaires dans la mémoire de travail et de reconnaissance sociale, suggérant que l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux interneurones GABAergiques dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale récapitule en partie certains des phénotypes cognitifs observés chez la souris Syngap1+/-. Mes travaux de PhD établissent pour la première fois que les mutations humaines dans le gène SYNGAP1 associés à la déficience intellectuelle causent la perte de fonction de la protéine. Mes études dévoilent, également pour la première fois, l’influence significative de ce gène dans la régulation du développement et de la fonction des interneurones. D’admettre l’atteinte des cellules GABAergiques illustre plus réalistement la complexité de la déficience intellectuelle non syndromique causée par l’haploinsuffisance de SYNGAP1. Ainsi, seule une compréhension raffinée de cette condition neurodéveloppementale pourra mener à une approche thérapeutique adéquate.

Modulation allostérique du récepteur FP dans le cancer colorectal

Les prostaglandines modulent d’importants rôles physiologiques. Elles sont aussi impliquées dans le développement d’une variété de conditions pathologiques telles l’inflammation, la douleur et le cancer. La prostaglandine PGF2α et son récepteur (récepteur FP) se trouvent impliqué dans la modulation de nombreuses pathologies tels lors de l’accouchement préterme et le cancer colorectal. Récemment, nous avons fait partie d’un groupe de recherche ayant développé des modulateurs allostériques du récepteur FP. Dans une première étude, l’action du PGF2α sur le déclenchement des contractions myométriales a été évaluée, car peu d’information est connue sur la signalisation de cette prostaglandine lors de l’accouchement. Ainsi, nous avons utilisé un peptidomimétique de la deuxième boucle extracellulaire, dénommée PDC113.824. Nos résultats ont démontré que le PDC113.824 permettait de retarder la mise bas chez des souris gestantes, mais agissait de manière différente sur les multiples voies de signalisation de la PGF2α. Ainsi, le PDC113.824 inhibait la voie RhoA-ROCK, dépendante de l’activation de la protéine Gα12 par le. Les protéines RhoA-ROCK sont des acteurs clés dans le remodelage du cytosquelette d’actine et des contractions myométriales lors de l’accouchement. De plus, le PDC113.824 en présence de PGF2α agit comme un modulateur positif sur la voie dépendante de l’activation de la protéine Gαq. Le PDC113.824 serait donc un modulateur allostérique non compétitif possédant des actions à la fois de modulateurs positifs et négatifs sur la signalisation du récepteur FP Dans une seconde étude, des analogues du PDC113.824 ont été conçus et analysés dans un second modèle pathologique, le cancer colorectal. Ce cancer possède de hauts niveaux de récepteur FP. Nous avons donc étudié le rôle du récepteur FP dans le développement et la progression du cancer colorectal et l’effet de modulateurs allostériques. Il est généralement accepté que dans le cancer colorectal, la prostaglandine PGE2 permet la croissance et l’invasion tumorale, ainsi que l’angiogenèse. Toutefois, peu d’informations sont connues sur le rôle du PGF2α dans le cancer colorectal. C’est dans ce contexte que nous avons décidé d’examiner la contribution de ce récepteur dans la progression du cancer colorectal et cherché à déterminer si la modulation des fonctions du récepteur FP a un impact sur la croissance de tumeurs colorectales. Nos recherches ont révélé que l’activation du récepteur FP permet la migration et la prolifération de plusieurs lignées cellulaires humaines et murines d’adénocarcinomes colorectaux. Dans ce contexte, nos expériences ont démontré que la migration des cellules cancéreuses était dépendante de l’activation de la voie Rho. Nos résultats démontrent qu’en effet, l’activation de RhoA, une petite GTPase clé de la voie Gα12, est inhibée de façon sélective par nos composés. De plus, nos molécules allostériques sont également efficaces pour inhiber la voie de signalisation de la ß-caténine, une protéine impliquée dans la genèse du cancer colorectal. In vivo, le traitement de souris avec un des ces modulateurs a permis une inhibition effective de la croissance tumorale. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent donc que les modulateurs allostériques des récepteurs FP pourraient constituer une nouvelle classe de médicaments utilisés pour le traitement du cancer colorectal.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.

Direct cadherin-activated cell signaling: a view from the plasma membrane

Classical cadherin adhesion molecules are key determinants of cell recognition and tissue morphogenesis, with diverse effects on cell behavior. Recent developments indicate that classical cadherins are adhesion-activated signaling receptors. In particular, early-immediate Rac signaling is emerging as a mechanism to coordinate cadherin-actin integration at the plasma membrane.

Effector ExoU from the type III secretion system is an important modulator of gene expression in lung epithelial cells in response to Pseudomonas aeruginosa infection

Pseudomonas aeruginosa is an important pathogen in immunocompromised patients and secretes a diverse set of virulence factors that aid colonization and influence host cell defenses. An important early step in the establishment of infection is the production of type III-secreted effectors translocated into host cells by the bacteria. We used cDNA microarrays to compare the transcriptomic response of lung epithelial cells to P. aeruginosa mutants defective in type IV pili, the type III secretion apparatus, or in the production of specific type III-secreted effectors. Of the 18,000 cDNA clones analyzed, 55 were induced or repressed after 4 It of infection and could be classified into four different expression patterns. These include (i) host genes that are induced or repressed in a type III secretion-independent manner (32 clones), (ii) host genes induced specifically by ExoU (20 clones), and (iii) host genes induced in an ExoU-independent but type III secretion dependent manner (3 clones). In particular, ExoU was essential for the expression of immediate-early response genes, including the transcription factor c-Fos. ExoU-dependent gene expression was mediated in part by early and transient activation of the AN transcription factor complex. In conclusion, the present study provides a detailed insight into the response of epithelial cells to infection and indicates the significant role played by the type III virulence mechanism in the initial host response.

The LFA-1-associated molecule PTA-1 (CD226) on T cells forms a dynamic molecular complex with protein 4.1G and human discs large

Clustering of the T cell integrin, LFA-1, at specialized regions of intercellular contact initiates integrin-mediated adhesion and downstream signaling, events that are necessary for a successful immunological response. But how clustering is achieved and sustained is not known. Here we establish that an LFA-1-associated molecule, PTA-1, is localized to membrane rafts and binds the carboxyl-terminal domain of isoforms of the actin-binding protein 4.1G. Protein 4.1 is known to associate with the membrane-associated guanylate kinase homologue, human discs large. We show that the carboxyl-terminal peptide of PTA-1 also can bind human discs large and that the presence or absence of this peptide greatly influences binding between PTA-1 and different isoforms of 4.1G. T cell stimulation with phorbol ester or PTA-1 cross-linking induces PTA-1 and 4.1G to associate tightly with the cytoskeleton, and the PTA-1 from such activated cells now can bind to the amino-terminal region of 4.1G. We propose that these dynamic associations provide the structural basis for a regulated molecular adhesive complex that serves to cluster and transport LFA-1 and associated molecules.

APPL proteins link Rab5 to nuclear signal transduction via an endosomal compartment

Signals generated in response to extracellular stimuli at the plasma membrane are transmitted through cytoplasmic transduction cascades to the nucleus. We report the identification of a pathway directly linking the small GTPase Rab5, a key regulator of endocytosis, to signal transduction and mitogenesis. This pathway operates via APPL1 and APPL2, two Rab5 effectors, which reside on a subpopulation of endosomes. In response to extracellular stimuli such as EGF and oxidative stress, APPL1 translocates from the membranes to the nucleus where it interacts with the nucleosome remodeling and histone deacetylase multiprotein complex NuRD/MeCP1, an established regulator of chromatin structure and gene expression. Both APPL1 and APPL2 are essential for cell proliferation and their function requires Rab5 binding. Our findings identify an endosomal compartment bearing Rab5 and APPL proteins as an intermediate in signaling between the plasma membrane and the nucleus.

The Rab5 effector rabankyrin-5 regulates and coordinates different endocytic mechanisms

The small GTPase Rab5 is a key regulator of clathrin-mediated endocytosis. On early endosomes, within a spatially restricted domain enriched in phosphatydilinositol-3-phosphate [PI(3)P], Rab5 coordinates a complex network of effectors that functionally cooperate in membrane tethering, fusion, and organelle motility. Here we discovered a novel PI(3)P-binding Rab5 effector, Rabankyrin-5, which localises to early endosomes and stimulates their fusion activity. In addition to early endosomes, however, Rabankyrin-5 localises to large vacuolar structures that correspond to macropinosomes in epithelial cells and fibroblasts. Overexpression of Rabankyrin-5 increases the number of macropinosomes and stimulates fluid-phase uptake, whereas its downregulation inhibits these processes. In polarised epithelial cells, this function is primarily restricted to the apical membrane. Rabankyrin-5 localises to large pinocytic structures underneath the apical surface of kidney proximal tubule cells, and its overexpression in polarised Madin-Darby canine kidney cells stimulates apical but not basolateral, non-clathrin-mediated pinocytosis. in demonstrating a regulatory role in endosome fusion and (macro) pinocytosis, our studies suggest that Rab5 regulates and coordinates different endocytic mechanisms through its effector Rabankyrin-5. Furthermore, its active role in apical pinocytosis in epithelial cells suggests an important function of Rabankyrin-5 in the physiology of polarised cells.

Mammalian GRIP domain proteins differ in their membrane binding properties and are recruited to distinct domains of the TGN

The four mammalian golgins, p230/golgin-245, golgin-97, GCC88 and GCC185 are targeted to trans-Golgi network ITGN) membranes by their C-terminal GRIP domain in a G-protein-dependent process. The Arf-like GTPase, Arl1, has been shown to mediate TGN recruitment of p230/golgin245 and golgin-97 by interaction with their GRIP domains; however, it is not known whether all the TGN golgins bind to Arl1 and whether they are all recruited to the same or different TGN domains. Here we demonstrate differences in membrane binding properties and TGN domain recruitment of the mammalian GRIP domain proteins. Overexpression of full-length GCC185 resulted in the appearance of small punctate structures dispersed in the cytoplasm of transfected cells that were identified as membrane tubular structures by immunoelectron microscopy. The cytoplasmic GCC185-labelled structures were enriched for membrane binding determinants of GCC185 GRIP, whereas the three other mammalian GRIP family members did not colocalize with the GCC185-labelled structures. These GCC185-labelled structures included the TGN resident protein alpha2,6 sialyltransferase and excluded the recycling TGN protein, TGN46. The Golgi stack was unaffected by overexpression of GCC185. Overexpression of both full-length GCC185 and GCC88 showed distinct and nonoverlapping structures. We also show that the GRIP domains of GCC185 and GCC88 differ in membrane binding properties from each other and, in contrast to p230/golgin245 and golgin-97, do not interact with Arl1 in vivo. Collectively these results show that GCC88, GCC185 and p230/golgin245 are recruited to functionally distinct domains of the TGN and are likely to be important for the maintenance of TGN subdomain structure, a critical feature for mediating protein sorting and membrane transport.

Subcellular localization determines MAP kinase signal output

The Raf-MEK-ERK MAP kinase cascade transmits signals from activated receptors into the cell to regulate proliferation and differentiation. The cascade is controlled by the Ras GTPase, which recruits Raf from the cytosol to the plasma membrane for activation. In turn, MEK, ERK, and scaffold proteins translocate to the plasma membrane for activation. Here, we examine the input-output properties of the Raf-MEK-ERK MAP kinase module in mammalian cells activated in different cellular contexts. We show that the MAP kinase module operates as a molecular switch in vivo but that the input sensitivity of the module is determined by subcellular location. Signal output from the module is sensitive to low-level input only when it is activated at the plasma membrane. This is because the threshold for activation is low at the plasma membrane, whereas the threshold for activation is high in the cytosol. Thus, the circuit configuration of the module at the plasma membrane generates maximal outputs from low-level analog inputs, allowing cells to process and respond appropriately to physiological stimuli. These results reveal the engineering logic behind the recruitment of elements of the module from the cytosol to the membrane for activation.