Molekulare Funktion von Cortactin in der Signaltransduktion und Pathogenese von gastrischen Epithelzellen

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2009

Cortactin is associated with perineural invasion in the deep invasive front area of laryngeal carcinomas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Distinct ligand preferences of Src homology 3 domains from Src, Yes, Abl, Cortactin, p53bp2, PLCgamma, Crk, and Grb2.

Src homology 3 (SH3) domains are conserved protein modules 50-70 amino acids long found in a variety of proteins with important roles in signal transduction. These domains have been shown to mediate protein-protein interactions by binding short proline-rich regions in ligand proteins. However, the ligand preferences of most SH3 domains and the role of these preferences in regulating SH3-mediated protein-protein interactions remain poorly defined. We have used a phage-displayed library of peptides of the form X6PXXPX6 to identify ligands for eight different SH3 domains. Using this approach, we have determined that each SH3 domain prefers peptide ligands with distinct sequence characteristics. Specifically, we have found that the Src SH3 domain selects peptides sharing the consensus motif LXXRPLPXpsiP, whereas Yes SH3 selects psiXXRPLPXLP, Abl SH3 selects PPXthetaXPPPpsiP, Cortactin SH3 selects +PPpsiPXKPXWL, p53bp2 SH3 selects RPXpsiPpsiR+SXP, PLCgamma SH3 selects PPVPPRPXXTL, Crk N-terminal SH3 selects psiPpsiLPpsiK, and Grb2 N-terminal SH3 selects +thetaDXPLPXLP (where psi, theta, and + represent aliphatic, aromatic, and basic residues, respectively). Furthermore, we have compared the binding of phage expressing peptides related to each consensus motif to a panel of 12 SH3 domains. Results from these experiments support the ligand preferences identified in the peptide library screen and evince the ability of SH3 domains to discern subtle differences in the primary structure of potential ligands. Finally, we have found that most known SH3-binding proteins contain proline-rich regions conforming to the ligand preferences of their respective SH3 targets.

Cortactin recruitment by enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 during infection in vitro and ex vivo

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 is an important human pathogen that colonizes the gut mucosa via attaching and effacing (A/E) lesions; A/E lesion formation in vivo and ex vivo is dependent on the type III secretion system (T3SS) effector Tir. Infection of cultured cells by EHEC leads to induction of localized actin polymerization, which is dependent on Tir and a second T3SS effector protein, TccP, also known as EspF(U). Recently, cortactin was shown to bind both the N terminus of Tir and TccP via its SH3 domain and to play a role in EHEC-triggered actin polymerization in vitro. In this study, we investigated the recruitment of cortactin to the site of EHEC adhesion during infection of in vitro-cultured cells and mucosal surfaces ex vivo (using human terminal ileal in vitro organ cultures [IVOC]). We have shown that cortactin is recruited to the site of EHEC adhesion in vitro downstream of TccP and N-WASP. Deletion of the entire N terminus of Tir or replacing the N-terminal polyproline region with alanines did not abrogate actin polymerization or cortactin recruitment. In contrast, recruitment of cortactin to the site of EHEC adhesion in IVOC is TccP independent. These results imply that cortactin is recruited to the site of EHEC adhesion in vitro and ex vivo by different mechanisms and suggest that cortactin might have a role during EHEC infection of mucosal surfaces.

Vascular proinflammatory responses by aldosterone are mediated via c-Src trafficking to cholesterol-rich microdomains: role of PDGFR

Aims We demonstrated c-Src activation as a novel non-genomic signalling pathway for aldosterone in vascular smooth muscle cells (VSMCs). Here, we investigated molecular mechanisms and biological responses of this phenomenon, focusing on the role of lipid rafts/caveolae and platelet-derived growth factor receptor (PDGFR) in c-Src-regulated proinflammatory responses by aldosterone. Methods and results Studies were performed in cultured VSMCs from Wistar-Kyoto (WKY) rats and caveolin-1 knockout (Cav 1(-/-)) and wild-type mice. Aldosterone stimulation increased c-Src phosphorylation and trafficking to lipid rafts/caveolae. Cholesterol depletion with methyl-beta-cyclodextrin abrogated aldosterone-induced phosphorylation of c-Src and its target, Pyk2. Aldosterone effects were recovered by cholesterol reload. Aldosterone-induced c-Src and cortactin phosphorylation was reduced in caveolin-1-silenced and Cav 1(-/-) VSMCs. PDGFR is phosphorylated by aldosterone within cholesterol-rich fractions of VSMCs. AG1296, a PDGFR inhibitor, prevented c-Src phosphorylation and translocation to cholesterol-rich fractions. Aldosterone induced an increase in adhesion molecule protein content and promoted monocyte adhesion to VSMCs, responses that were inhibited an by cholesterol depletion, caveolin-1 deficiency, AG1296 and PP2, a c-Src inhibitor. Mineralocorticoid receptor (MR) content in flotillin-2-rich fractions and co-immunoprecipitation with c-Src and PDGFR increased upon aldosterone stimulation, indicating MR-lipid raft/signalling association. Conclusion We demonstrate that aldosterone-mediated c-Src trafficking/activation and proinflammatory signalling involve lipid rafts/caveolae via PDGFR.

Les rôles distincts des isoformes de myosine II non-musculaire dans des processus cellulaires impliquant le cytosquelette d'actine.

Le complexe actomyosine, formé de l’association de la myosine II avec les filaments d’actine, stabilise le cytosquelette d’actine et génère la contraction cellulaire nécessaire à plusieurs processus comme la motilité et l’apoptose dans les cellules non-musculaires. La myosine II est un hexamère formé d’une paire de chaînes lourdes (MHCs) et de deux paires de chaînes légères MLC20 et MLC17. La régulation de l’activité de la myosine II, c'est-à-dire son interaction avec les filaments d’actine, est directement liée à l’état de phosphorylation des MLC20, mais il reste beaucoup à découvrir sur l’implication des MHCs. Il existe trois isoformes de MHCs de myosine II, MHCIIA, MHCIIB et MHCIIC qui possèdent des fonctions à la fois communes et distinctes. Notre but est de mettre en évidence les différences de fonction entre les isoformes de myosine II, au niveau structurale, dans la stabilisation du cytosquelette d’actine, et au niveau de leur activité contractile, dans la génération des forces de tension. Nous nous sommes intéressés au rôle des isoformes des MHCs dans l’activité du complexe actomyosine qui est sollicité durant le processus de contraction cellulaire de l’apoptose. Dans quatre lignées cellulaires différentes, le traitement conjoint au TNFα et à la cycloheximide causait la contraction et le rétrécissement des cellules suivi de leur détachement du support de culture. Par Western blot, nous avons confirmé que la phosphorylation des MLC20 est augmentée suite au clivage de ROCK1 par la caspase-3, permettant ainsi l’interaction entre la myosine II et les filaments d’actine et par conséquent, la contraction des cellules apoptotiques. Cette contraction est bloquée par l’inhibition des caspases et de ROCK1. MHCIIA est dégradée suite à l’activation de la caspase-3 alors que MHCIIB n’est pas affectée. En utilisant une lignée cellulaire déficiente en MHCIIB, ou MHCIIB (-/-), nous avons observé que la contraction et le détachement cellulaires durant l’induction de l’apoptose se produisaient moins rapidement que dans la lignée de type sauvage (Wt) ce qui suggère que l’isoforme B est impliquée dans la contraction des cellules apoptotiques. Parallèlement, la kinase atypique PKCζ, qui phosphoryle MHCIIB et non MHCIIA, est activée durant l’apoptose. PKCζ joue un rôle important puisque son inhibition bloque la contraction des cellules apoptotiques. Par la suite, nous nous sommes intéressés à la modulation de la morphologie cellulaire par la myosine II. Les fibroblastes MHCIIB (-/-), présentent un large lamellipode dont la formation semble dû uniquement à l’absence de l’isoforme MHCIIB, alors que les fibroblastes Wt ont une morphologie cellulaire étoilée. La formation du lamellipode dans les fibroblastes MHCIIB (-/-) est caractérisée par l’association de la cortactine avec la membrane plasmique. L’observation en microscopie confocale nous indique que MHCIIA interagit avec la cortactine dans les fibroblastes Wt mais très peu dans les fibroblastes MHCIIB (-/-). Le bFGF active la voie des MAP kinases dans les fibroblastes Wt et MHCIIB (-/-) et induit des extensions cellulaires aberrantes dans les fibroblastes MHCIIB (-/-). Nos résultats montrent que l’implication de l’isoforme B de la myosine II dans la modulation de la morphologie cellulaire. L’ensemble de nos résultats participe à distinguer la fonction structurale et contractile de chacune des isoformes de myosine II dans la physiologie cellulaire.

Rôles des protéines d’échafaudage Gab dans la signalisation et l’angiogenèse médiées par le VEGF

La protéine d’échafaudage Gab1 amplifie la signalisation de plusieurs récepteurs à fonction tyrosine kinase (RTK). Entre autres, elle promeut la signalisation du VEGFR2, un RTK essentiel à la médiation de l’angiogenèse via le VEGF dans les cellules endothéliales. En réponse au VEGF, Gab1 est phosphorylé sur tyrosine, ce qui résulte en la formation d’un complexe de protéines de signalisation impliqué dans le remodelage du cytosquelette d’actine et la migration des cellules endothéliales. Gab1 est un modulateur essentiel de l’angiogenèse in vitro et in vivo. Toutefois, malgré l’importance de Gab1 dans les cellules endothéliales, les mécanismes moléculaires impliqués dans la médiation de ses fonctions, demeurent mal définis et la participation du second membre de la famille, Gab2, reste inconnue. Dans un premier temps, nous avons démontré que tout comme Gab1, Gab2 est phosphorylé sur tyrosine, qu’il s’associe de façon similaire avec des protéines de signalisation et qu’il médie la migration des cellules endothéliales en réponse au VEGF. Cependant, contrairement à Gab1, Gab2 n’interagit pas avec le VEGFR2 et n’est pas essentiel pour l’activation d’Akt et la promotion de la survie cellulaire. En fait, nous avons constaté que l’expression de Gab2 atténue l’expression de Gab1 et l’activation de la signalisation médiée par le VEGF. Ainsi, Gab2 semble agir plutôt comme un régulateur négatif des signaux pro-angiogéniques induits par Gab1. La migration cellulaire est une des étapes cruciales de l’angiogenèse. Nous avons démontré que Gab1 médie l’activation de la GTPase Rac1 via la formation et la localisation d’un complexe protéique incluant la GEF VAV2, la p120Caténine et la Cortactine aux lamellipodes des cellules endothéliales en réponse au VEGF. De plus, nous montrons que l’assemblage de ce complexe corrèle avec la capacité du VEGF à induire l’invasion des cellules endothéliales et le bourgeonnement de capillaires, deux phénomènes essentiels au processus angiogénique. La régulation des RhoGTPases est également régulée par des inactivateurs spécifiques les « Rho GTPases activating proteins », ou GAPs. Nous décrivons ici pour la première fois le rôle de la GAP CdGAP dans les cellules endothéliales et démontrons son importance dans la médiation de la signalisation du VEGF via la phosphorylation sur tyrosine de Gab1 et l’activation des RhoGTPases Rac1 et Cdc42. Ainsi, dù à son importance sur l’activation de voies de signalisation du VEGF, CdGAP représente un régulateur crucial de la promotion de diverses activités biologiques essentielles à l’angiogenèse telles que la migration cellulaire, et le bourgeonnement de capillaires in vitro et d’aortes de souris ex vivo. De plus, les embryons de souris CdGAP KO présentent des hémorragies et de l’œdème, et ces défauts vasculaires pourraient être responsables de la mortalité de 44% des souris CdGAP knock-out attendues. Nos études amènent donc une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires induits par le VEGF et démontrent l’implication centrale de Gab1 et des régulateurs des RhoGTPases dans la promotion de l’angiogenèse. Cette meilleure compréhension pourrait mener à l’identification de nouvelles cibles ou approches thérapeutiques afin d’améliorer le traitement des patients souffrant de maladies associées à une néovascularisation incontrôlée telles que le cancer.

Role of MMP9 on Invadopodia Formation in Cells From Adenoid Cystic Carcinoma. Study by Laser Scanning Confocal Microscopy

Migration, invasion and protease activity are essential for tumor progression and metastasis. Metastatic cells rely on invadopodia to degrade and invade extracellular matrix (ECM). Invadopodia are membrane protrusions with enzymes required for ECM degradation. These protrusions contain cortactin and membrane type I matrix metalloproteinase (MT1-MMP) superimposed to areas of digested matrix. Here we characterized invadopodia in a cell line (CAC2) derived from human adenoid cystic carcinoma. We carried out fluorescent-substrate degradation assay to assess in situ protease activity of CAC2 cells. Digestion spots in fluorescent substrate appear as black areas in green background. Cells were cultured on Matrigel-gelatin-FITC and fixed after 1 h and 3 h. CAC2 cells were double labeled to actin and cortactin. Cells were also double stained to actin and MT1-MMR Samples were studied by laser scanning confocal microscopy. In all time points CAC2 cells showed actin, cortactin, and MT1-MMP colocalized with digestion spots in fluorescent substrate. We searched for other proteases involved in invadopodia activity. We have previously demonstrated that MMP9 influences adenoid cystic carcinoma behavior. This prompted us to investigate role played by MMP9 on invadopodia formation. CAC2 cells had MMP9 silenced by siRNA. After I h in fluorescent substrate, cells with silenced MMP9 showed clear decrease in matrix digestion compared with controls. No differences were found in cells with silenced MMP9 grown for 3 h on fluorescent substrate. Our results showed that CAC2 cells exhibit functional invadopodia containing cortactin and MT1-MMR Furthermore, MMP9 would be required in the initial steps of invadopodia formation. Microsc. Res. Tech. 73:99-108, 2010. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.