Ezrin-Radixin-Moesin-binding Sequence of PSGL-1 Glycoprotein Regulates Leukocyte Rolling on Selectins and Activation of Extracellular Signal-regulated Kinases.

P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) mediates the capture (tethering) of free-flowing leukocytes and subsequent rolling on selectins. PSGL-1 interactions with endothelial selectins activate Src kinases and spleen tyrosine kinase (Syk), leading to α(L)β(2) integrin-dependent leukocyte slow rolling, which promotes leukocyte recruitment into tissues. In addition, but through a distinct pathway, PSGL-1 engagement activates ERK. Because ezrin, radixin and moesin proteins (ERMs) link PSGL-1 to actin cytoskeleton and because they serve as adaptor molecules between PSGL-1 and Syk, we examined the role of PSGL-1 ERM-binding sequence (EBS) on cell capture, rolling, and signaling through Syk and MAPK pathways. We carried out mutational analysis and observed that deletion of EBS severely reduced 32D leukocyte tethering and rolling on L-, P-, and E-selectin and slightly increased rolling velocity. Alanine substitution of Arg-337 and Lys-338 showed that these residues play a key role in supporting leukocyte tethering and rolling on selectins. Importantly, EBS deletion or Arg-337 and Lys-338 mutations abrogated PSGL-1-induced ERK activation, whereas they did not prevent Syk phosphorylation or E-selectin-induced leukocyte slow rolling. These studies demonstrate that PSGL-1 EBS plays a critical role in recruiting leukocytes on selectins and in activating the MAPK pathway, whereas it is dispensable to phosphorylate Syk and to lead to α(L)β(2)-dependent leukocyte slow rolling.

Moesin interacts with the cytoplasmic region of intercellular adhesion molecule-3 and is redistributed to the uropod of T Lymphocytes during cell polarization

During activation, T lymphocytes become motile cells, switching from a spherical to a polarized shape. Chemokines and other chemotactic cytokines induce lymphocyte polarization with the formation of a uropod in the rear pole, where the adhesion receptors intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), ICAM-3, and CD44 redistribute. We have investigated membrane-cytoskeleton interactions that play a key role in the redistribution of adhesion receptors to the uropod. Immunofluorescence analysis showed that the ERM proteins radixin and moesin localized to the uropod of human T lymphoblasts treated with the chemokine RANTES (regulated on activation, normal T cell expressed, and secreted), a polarization-inducing agent; radixin colocalized with arrays of myosin II at the neck of the uropods, whereas moesin decorated the most distal part of the uropod and colocalized with ICAM-1, ICAM-3, and CD44 molecules. Two other cytoskeletal proteins, ß-actin and ¿-tubulin, clustered at the cell leading edge and uropod, respectively, of polarized lymphocytes. Biochemical analysis showed that moesin coimmunoprecipitates with ICAM-3 in T lymphoblasts stimulated with either RANTES or the polarization- inducing anti-ICAM-3 HP2/19 mAb, as well as in the constitutively polarized T cell line HSB-2. In addition, moesin is associated with CD44, but not with ICAM-1, in polarized T lymphocytes. A correlation between the degree of moesin-ICAM-3 interaction and cell polarization was found as determined by immunofluorescence and immunoprecipitation analysis done in parallel. The moesin-ICAM-3 interaction was specifically mediated by the cytoplasmic domain of ICAM-3 as revealed by precipitation of moesin with a GST fusion protein containing the ICAM-3 cytoplasmic tail from metabolically labeled Jurkat T cell lysates. The interaction of moesin with ICAM-3 was greatly diminished when RANTES-stimulated T lymphoblasts were pretreated with the myosin-disrupting drug butanedione monoxime, which prevents lymphocyte polarization. Altogether, these data indicate that moesin interacts with ICAM-3 and CD44 adhesion molecules in uropods of polarized T cells; these data also suggest that these interactions participate in the formation of links between membrane receptors and the cytoskeleton, thereby regulating morphological changes during cell locomotion.

Ezrin/moesin in motile Walker 256 carcinosarcoma cells: signal-dependent relocalization and role in migration

Rat Walker 256 carcinosarcoma cells spontaneously develop front-tail polarity and migrate in the absence of added stimuli. Constitutive activation of phosphatidylinositol-3 kinase (PI 3-kinase), Rac, Rho and Rho kinase are essential for these processes. Ezrin and moesin are putative targets of these signaling pathways leading to spontaneous migration. To test this hypothesis, we used specific siRNA probes that resulted in a downregulation of ezrin and moesin by about 70% and in a similar reduction in the fraction of migrating cells. Spontaneous polarization however was not affected, indicating a more subtle role of ezrin and moesin in migration. We provide furthermore evidence that endogenous ezrin and moesin colocalize with F-actin at the contracted tail of polarized cells, similar to ectopically expressed green fluorescent protein-tagged ezrin. Our results suggest that myosin light chain and ezrin are markers of front and tail, respectively, even in the absence of morphological polarization. We further show that endogenous ezrin and moesin are phosphorylated and that activities of PI-3 kinase, Rho and Rac, but not of Rho-kinase, are required for this C-terminal phosphorylation. Activation of protein kinase C in contrast suppressed phosphorylation of ezrin and moesin. Inhibition of ezrin phosphorylation prevented its membrane association.

Ezrin/radixin/moesin: Versatile controllers of signaling molecules and of the cortical cytoskeleton

Ezrin, radixin and moesin (ERM) proteins are widely distributed proteins located in the cellular cortex, in microvilli and adherens junctions. They feature an N-terminal membrane binding domain linked by an alpha-helical domain to the C-terminal actin-binding domain. In the dormant state, binding sites in the N-terminal domain are masked by interactions with the C-terminal region. The alpha-helical domain also contributes to masking of binding sites. A specific sequence of signaling events results in dissociation of these intramolecular interactions resulting in ERM activation. ERM molecules have been implicated in mediating actin-membrane linkage and in regulating signaling molecules. They are involved in cell membrane organization, cell migration, phagocytosis and apoptosis, and may also play cell-specific roles in tumor progression. Their precise involvement in these processes has yet to be elucidated.

Ezrin/Radixin/Moesin proteins and flotillins cooperate to promote uropod formation in T cells

T cell uropods are enriched in specific proteins including adhesion receptors such as P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1), lipid raft-associated proteins such as flotillins and ezrin/radixin/moesin (ERM) proteins which associate with cholesterol-rich raft domains and anchor adhesion receptors to the actin cytoskeleton. Using dominant mutants and siRNA technology we have tested the interactions among these proteins and their role in shaping the T cell uropod. Expression of wild type (WT) ezrin-EGFP failed to affect the morphology of human T cells or chemokine-induced uropod recruitment of PSGL-1 and flotillin-1 and -2. In contrast, expression of constitutively active T567D ezrin-EGFP induced a motile, polarized phenotype in some of the transfected T cells, even in the absence of chemokine. These cells featured F-actin-rich ruffles in the front and uropod enrichment of PSGL-1 and flotillins. T567D ezrin-EGFP was itself strongly enriched in the rear of the polarized T cells. Uropod formation induced by T567D ezrin-EGFP was actin-dependent as it was attenuated by inhibition of Rho-kinase or myosin II, and abolished by disruption of actin filaments. While expression of constitutively active ezrin enhanced cell polarity, expression of a dominant-negative deletion mutant of ezrin, 1-310 ezrin-EGFP, markedly reduced uropod formation induced by the chemokine SDF-1, T cell front-tail polarity, and capping of PSGL-1 and flotillins. Transfection of T cells with WT or T567D ezrin did not affect chemokine-mediated chemotaxis whereas 1-310 ezrin significantly impaired spontaneous 2D migration and chemotaxis. siRNA-mediated downregulation of flotillins in murine T cells attenuated moesin capping and uropod formation, indicating that ERM proteins and flotillins cooperate in uropod formation. In summary, our results indicate that activated ERM proteins function together with flotillins to promote efficient chemotaxis of T cells by structuring the uropod of migrating T cells.

Regulation of F-Actin Binding to Platelet Moesin In Vitro by Both Phosphorylation of Threonine 558 and Polyphosphatidylinositides

Activation of human platelets with thrombin transiently increases phosphorylation at 558threonine of moesin as determined with phosphorylation state-specific antibodies. This specific modification is completely inhibited by the kinase inhibitor staurosporine and maximally promoted by the phosphatase inhibitor calyculin A, making it possible to purify the two forms of moesin to homogeneity. Blot overlay assays with F-actin probes labeled with either [32P]ATP or 125I show that only phosphorylated moesin interacts with F-actin in total platelet lysates, in moesin antibody immunoprecipitates, and when purified. In the absence of detergents, both forms of the isolated protein are aggregated. Phosphorylated, purified moesin co-sediments with α- or β/γ-actin filaments in cationic, but not in anionic, nonionic, or amphoteric detergents. The interaction affinity is high (Kd, ∼1.5 nM), and the maximal moesin:actin stoichiometry is 1:1. This interaction is also observed in platelets extracted with cationic but not with nonionic detergents. In 0.1% Triton X-100, F-actin interacts with phosphorylated moesin only in the presence of polyphosphatidylinositides. Thus, both polyphosphatidylinositides and phosphorylation can activate moesin’s high-affinity F-actin binding site in vitro. Dual regulation by both mechanisms may be important for proper cellular control of moesin-mediated linkages between the actin cytoskeleton and the plasma membrane.

Merlin, a "Magic" Linker between Extracellular Cues and Intracellular Signaling Pathways that Regulate Cell Motility, Proliferation, and Survival.

Genetic alterations of neurofibromatosis type 2 (NF2) gene lead to the development of schwannomas, meningiomas, and ependymomas. Mutations of NF2 gene were also found in thyroid cancer, mesothelioma, and melanoma, suggesting that it functions as a tumor suppressor in a wide spectrum of cells. The product of NF2 gene is merlin (moesin-ezrin-radixin-like protein), a member of the Band 4.1 superfamily proteins. Merlin shares significant sequence homology with the ERM (Ezrin-Radixin-Moesin) family proteins and serves as a linker between transmembrane proteins and the actin-cytoskeleton. Merlin is a multifunctional protein and involved in integrating and regulating the extracellular cues and intracellular signaling pathways that control cell fate, shape, proliferation, survival, and motility. Recent studies showed that merlin regulates the cell-cell and cell-matrix adhesions and functions of the cell surface adhesion/extracellular matrix receptors including CD44 and that merlin and CD44 antagonize each other's function and work upstream of the mammalian Hippo signaling pathway. Furthermore, merlin plays important roles in stabilizing the contact inhibition of proliferation and in regulating activities of several receptor tyrosine kinases. Accumulating data also suggested an emerging role of merlin as a negative regulator of growth and progression of several non-NF2 associated cancer types. Together, these recent advances have improved our basic understanding about merlin function, its regulation, and the major signaling pathways regulated by merlin and provided the foundation for future translation of these findings into the clinic for patients bearing the cancers in which merlin function and/or its downstream signaling pathways are impaired or altered.

Initiation de l'adhésion leucocytaire : rôle des fucosyltransférases et des ligands des sélectines

RESUME La dissémination extramédullaire des cellules blastiques est une complication majeure des leucémies myéloïdes (LMA) ou lymphoïdes aiguës (LLA). La migration des cellules blastiques dépend de mécanismes semblables à ceux qui régulent la migration des leucocytes dans un site d'inflammation. Parmi ceux-ci, les oligosaccharides fucosylés décorant les ligands des sélectines jouent un rôle clé en interagissant avec les sélectines. PSGL-1 (P-Selectin Glycoprotein Ligand-1) est une protéine de 240 kD, exprimée à la surface des leucocytes, permettant de soutenir le roulement leucocytaire sur les sélectines, le long de la paroi vasculaire. L'interaction de PSGL-1 avec les sélectines nécessite des modifications post-traductionnelles de type sialylation, sulfatation , N et 0-glycosylation. Parmi les enzymes impliqués, les α1,3-fucosyltransférases jouent un rôle important dans la biosynthèse d'oligosaccharides fucosylés, ligands des sélectines (sLex, Lex, VIM-2, CLA). Comme l'expression des α1,3-fucosyltransférases par les cellules blastiques leucémiques n'a pas été étudiée précédemment, nous l'avons recherchée dans 120 cas de leucémies aiguës. Les ARNm des FucT-IV et -VII ont été détectés, par RT-PCR, dans tous les cas testés. L'ARNm de la FucT-IX n'a été observé que dans 40% des leucémies aiguës (48/120). L'ARNm de la FucT-IX est détecté dans 65% des LMA (47/72) et, moins fréquemment, dans 26% des LLA (11/42). A noter que les cas de LLA exprimant la FucT-IX correspondent essentiellement à des LLA secondaires à la transformation d'une leucémie myéloïde chronique ou des LLA de la lignée B de type leucémie/lymphome de Burkitt. L'expression de PSGL-1 et des oligosaccharides fucosylés par les blastes varie significativement parmi les LMA et les LLA : Lex, VIM-2 et sLex étant exprimés plus fréquemment par les myéloblastes que par les lymphoblastes. Le rôle des FucT-IV, -VII et -IX dans la synthèse des Lex, VIM-2, CLA et sLex a été examiné en exprimant l'ADNc de chaque FucT dans des cellules CHO. L'immunophénotypisation des transfectants indique que la FucT-VII synthétise sLex et CLA, mais pas Lex et VIM-2. Lex et VIM-2 sont générés par la FucT-IV. La FucT-IX ne participe qu'à la synthèse de Lex, sa capacité de synthèse de VIM-2 dans les cellules CHO est très faible. Le rôle de la FucT-IX dans la régulation du roulement cellulaire dépendant des sélectines a été testé dans des conditions de flux. Les vitesses de roulement des cellules CHO co-exprimant la FucT-LX, la core-2 01,6-N-acetylglucosaminyltransferase et PSGL-1 sont très élevées sur la P-sélectine (médiane : 497.95 µm/s, n=96) alors qu'elles sont beaucoup plus lentes sur la E-sélectine (médiane 7 µm/s, n=64). Les recrutements sur la E-sélectine des cellules CHO-C2F9PSGL¬1 et des CHO-C2F7PSGL-1 sont similaires (moyenne ± SEM : 127.44 ± 4.38 vs. 151.16 ± 3.16 cellules/min/mm2, n=5). Celui des cellules CHO-C2F4PSGL-1 est par contre plus faible (54.20 ± 2.13 cellules/min/mm2, n=5). Ces résultats indiquent que la FucT-IX est impliquée dans la biosynthèse de Lex, VIM-2 et CLA et qu'elle régule l'interaction des cellules CHO avec la E-sélectine. Contrairement aux FucT-IV et -VII, la FucT-IX ne joue qu'un rôle mineur dans la régulation du roulement cellulaire sur la L- et la P-sélectine. L'expression fréquente de la FucT-IX par les myéloblastes suggère qu'elle pourrait participer avec les FucT-IV et -VII à la régulation de la migration cellulaire dépendant de la E-sélectine. Finalement, ce travail de thèse a été étendu à l'identification des protéines cytoplasmiques qui interagissent avec le domaine cytoplasmique de PSGL-1 et qui pourraient être impliquées dans la transmission de signaux intracellulaires. Les ligands intracellulaires de PSGL-1 seront identifiés par la technique du double hybride qui nous a déjà permis de confirmer que syk et la N-moésine se lient au domaine cytoplasmique de PSGL-1. Des ligands supplémentaires seront identifiés employant une librairie provenant des cellules souches hématopoïétiques comme proie. ABSTRACT Blast cell dissemination is a major complication of acute myeloblastic (AML) and lymphoblastic leukemia (ALL). Blast cell migration is dependent on mechanisms that are similar to those which regulate leukocyte migration into inflammatory lesions. Among them, fticosylated oligosaccharides that decorate selectin ligands play a key role by interacting with selectins. PSGL-1 (P-Selectin Glycoprotein Ligand-1) is a 240 kD glycoprotein constitutively expressed on leucocytes and which supports leukocyte rolling on selectins. PSGL-1 interaction with selectins is dependent on post-translational modifications such as sialylation, sulfation, N- and 0-glycosylation. Among the involved enzymes, the α1,3-fucosyltransferases (FucT) play a major role in generating cell surface glycoconjugates carrying fucosylated oligosaccharides which interact with selectins (sLex, Lex, VIM-2, CLA). Since no information is available on the expression of α1,3-fucosyltransferases by leukemic blast cells, we examined it in 120 cases of acute leukemia. FucT-IV and -VII mRNAs were detected, by RT-PCR, in all tested cases. In contrast, the presence of FucT-IX mRNA was shown in only 40% of patients with acute leukemia (48/120). FucT-IX mRNA was detected in 65% of AML (47/72) and, less frequently, in 26% of ALL (11/42). Importantly, all ALL cases expressing FucT-IX were either secondary leukemia resulting from the transformation of chronic myelocytic leukemia in acute lymphoblastic leukemia or mature B-ALL (FAB L3 subtype or Burkitt lymphoma/leukemia according to WHO classification). FucT-IX was not detected in precursor B or T-ALL. The expression of PSGL-1 and fucosylated epitopes was significantly different among AML and ALL, Lex, VIM-2 and sLex being more frequently expressed by myeloblasts than by lymphoblasts. The role of FucT-IV, -VII and -IX in the biosynthesis of Lex, VIM-2, CLA and sLex was examined by expressing the cDNA of each α1,3-FucT in CHO cells. Immunophenotypic analysis of CHO transfectants indicated that FucT-VII synthesizes sLex and CLA but not Lex or VIM-2. Lex and CLA were generated by both FucT-IV and -IX. FucT-IV and FucT-IX differed in their ability to synthesize VIM-2, FucT-IX being less efficient than FucT-IV. The role of FucT-IX in regulating selectin-dependent rolling was assessed under hydrodynamic flow conditions. P-selectin-dependent interactions were transient and occurred at high velocities (median: 497.95 1,µm/s, n=96). In contrast, much slower rolling velocities were observed on E-selectin (median: 7 µm/s, n=64). The recruitment of CHO-C2F9PSGL-1 and CHO-C2F7PSGL-1 cells was similar on E-selectin (mean ± SEM: 127.44 ± 4.38, n=5 vs 151.16 ± 3.16 cells/min/mm2, n=5). In the other hand, CHO-C2F4PSGL-1 cells were less efficiently recruited on E-selectin (54.20 ± 2.13 cells/min/mm2, n=5). This results indicate that FucT-IX is involved in the biosynthesis of Lex, VIM-2 and CLA and that it confers E-selectin binding activity to CHO cells. By contrast to FucT-IV and -VII, FucT-IX had a minor role in regulating P- and L-selectin-dependent rolling on CHO transfectants. The frequent expression of FucT-IX in myeloblasts suggests that it may participate with FucT-IV and -VII in regulating E-selectin-dependent cell migration into tissues. Finally, this thesis work was extended to the identification of the cytoplasmic proteins interacting with cytoplasmic domain of PSGL-1 that may be involved in transducing intracellular signals. We planned to identify these intracellular ligands of PSGL-1 by using the double hybrid technique and already confirmed that syk and N-moesin bind to the cytoplasmic domain of PSGL-1. Additional PSGL-1 ligands will be sought by the same technique using a CD34+ stem cell library as pray. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC : L'adhésion et la migration leucocytaire sont nécessaires à de nombreux processus cellulaires comme la régulation de l'hématopoïèse, mais aussi dans la pathogenèse de l'artériosclérose, des maladies inflammatoires et de la métastatisation des cellules cancéreuses. Les molécules impliquées constituent depuis peu des cibles pour la thérapie du cancer. La migration leucocytaire vers un site d'inflammation dépend de mécanismes complexes, se déroulant en plusieurs étapes, nécessitant l'interaction séquentielle de molécules d'adhésion leucocytaires et endothéliales. Ainsi, chronologiquement, suite à un stimulus inflammatoire, les leucocytes « roulent » sur les cellules endothéliales, sont activées, s'arrêtent et traversent la paroi endothéliale (diapédèse) pour migrer dans les tissus environnants inflammés selon un gradient chimiotactique. La première étape de roulement met en jeu deux molécules principales : PSGL-1 (P-Sélectine Glycoprotéine Ligand-1) du coté des leucocytes et les sélectines du coté de l'endothélium de la paroi vasculaire. L'interaction entre ces deux molécules nécessite des décorations de ces protéines par des sucres, des résidus sulfates et des acides sialiques. Le sucre essentiel à la liaison demeure le fucose qui est attaché aux protéines grâce à des enzymes de la famille des fucosyltransferases. Actuellement, neuf fucosyltransférases humaines ont été identifiées et désignées sous FucT-I à IX. La FucT-IX, dernière fucosyltransférase clonée, a un faible degré d'homologie avec les autres fucosyltransférases mais sa séquence est extrêmement conservée entre les espèces. Ceci traduit son importance par une forte résistance à la pression évolutive. L'examen de son expression au sein de 120 cas de leucémies aiguës a mis en évidence son comportement atypique. En effet, alors que les autres FucTs sont toujours présentes, la FucT¬IX ne s'exprime que dans un cas sur deux en moyenne avec une préférence plus importante pour les leucémies myéloïdes. Ainsi, une étude plus approfondie de cet enzyme à mis en évidence sa capacité à induire une interaction cellulaire plus spécifique de la E-sélectine. Elle décore non seulement des protéines de surface, mais aussi certainement les glycolipides constituant la membrane cellulaire.

Regulation of P-selectin glycoprotein ligand 1 (PSGL-1) interactions with selectins : role of the decameric repeats and of the cytoplasmic domain

SUMMARY BACKGROUND: P-selectin glycoprotein ligand 1 (PSGL-1) is a major selectin ligand, mediating leukocyte rolling along inflamed vascular wall. It is a mucin-like homodimer composed of a N-terminal domain which binds selectins, followed by 14-16 decameric repeats (DR), a transmembrane domain and a cytoplasmic tail, which may be involved in regulating leukocyte rolling and in generating intracellular signals, through its binding to moesin and Syk. P- and L-selectin binding is dependent on core-2 O-glycosylation and tyrosine sulfation of PSGL-1 N-terminus. However, a minor part of E-selectin-mediated rolling is dependent on N-terminal O-glycans; additional binding sites may thus be involved. In this project, we studied whether (1) PSGL-1 DR and (2) PSGL-1 cytoplasmic residues which bind moesin, were also involved in the regulation of selectin-dependent rolling. METHODS: Several mutated cDNAs were obtained: (1) PSGL-1 DR were either deleted, or substituted by platelet GPlba macroglycopeptide, (2) Ser-336, -348, Lys-337 and Arg-338 were mutated to alanine; moreover, truncation mutants retaining only 6 or 2 cytoplasmic residues were also generated. Transfected CHO expressing mutant PSGL-1 were tested for their ability to bind soluble selectin chimeras and to support selectin-dependent rolling under flow conditions. RESULTS: (1) Deletion of the DR had a dramatic effect on P- and L-selectin-dependent cell recruitment and rolling stability, which could only partially be compensated for, by GPlba substitution. In addition, we observed that DR create a binding site for E-selectin and thus support PSGL-1-dependent rolling. (2) Flow assays revealed that the moesin-binding site, in particular Ser-336, plays a crucial role in regulating the recruitment, velocity and rolling stability of PSGL-1-expressing cells on P- and L-selectin. CONCLUSIONS: Data presented here highlight the structure -function relationship of PSGL-1 DR. Moreover, they reveal a crucial role for the moesin-binding residues in regulating P-and L-selectin-dependent rolling. RÉSUMÉ CONTEXTE: PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand 1) est un ligand majeur des sélectines permettant le roulement des leucocytes le long de la paroi vasculaire enflammée. C'est un homodimère de type mucine, composé d'un domaine N-terminal liant les sélectines, suivi de 14-16 répétitions décamèriques (RD), d'un domaine transmembranaire et d'une queue cytoplasmique qui pourrait être impliquée dans la régulation du roulement leucocytaire et la génération de signaux intracellulaires, via sa liaison à la moésine et à Syk. La liaison à la Pet à la L-sélectine dépend de la présentation par le N-terminus de PSGL-1 de O-glycans sur des structures core-2 et de tyrosines sulfatées. Cependant, une fraction mineure du roulement médié par la E-sélectine dépend des O-glycans N-terminaux; des sites de liaisons supplémentaires pourraient donc être impliqués. Dans ce projet, nous avons étudié si (1) les RD de PSGL-1 ainsi que (2) les résidus cytoplasmiques liant la moésine, étaient impliqués dans la régulation du roulement dépendant des sélectines. MÉTHODES: Plusieurs ADN codant des formes mutées de PSGL-1 ont été obtenus: (1) Les RD de PSGL-1 ont été soit ôtées, soit remplacées par le macroglycopeptide de la GPlba plaquettaire, (2) les Ser-336, -348, la Lys-337 et l'Arg-338 ont été mutées en alanine; par ailleurs, des mutants tronqués ne retenant plus que 6 ou 2 résidus cytoplasmiques ont également été générés. Des CHO transfectées exprimant PSGL-1 muté ont été testées pour leur capacité à lier des sélectines chimériques solubles et à soutenir un roulement dépendant des sélectines dans des conditions de flux. RÉSULTATS: (1) La perte des RD a eu un effet dramatique sur le recrutement cellulaire et la stabilité de roulement dépendant des P- et L-sélectine, qui n'a pu être que partiellement compensé par la substitution par la GPlba. De plus, nous avons observé que les RD forment un site de liaison pour la E-sélectine et soutiennent ainsi le roulement dépendant de PSGL-1. (2) Les tests de flux ont révélé que le site de liaison à la moésine, notamment la Ser-336, joue un rôle crucial dans la régulation du recrutement, de la vitesse et de la stabilité du roulement des cellules exprimant PSGL-1 sur les P- et L-sélectine. CONCLUSIONS; Les données présentées ici ont permis d'éclaircir la relation structure -fonction des RD de PSGL-1. Par ailleurs, elles révèlent un rôle crucial pour les résidus liant la moésine dans le roulement dépendant des P- et L-sélectine. RÉSUMÉ DESTINÉ À UN LARGE PUBLIC Pour accomplir ses fonctions, le sang circule sur un réseau de 96'000 kilomètres; ainsi, il approvisionne les cellules de l'organisme en énergie, il transporte diverses substances, il assure la défense contre les pathogènes et il participe à la régulation de la température corporelle. Le sang contient plusieurs types de cellules: la grande majorité sont les globules rouges, auxquels il faut ajouter les plaquettes (dont le rôle est de colmater les lésions vasculaires) et les globules blancs (leucocytes) qui, bien que présents en très faible quantité (moins de 0.01 %), jouent un rôle crucial en cas d'infection ou d'inflammation. Une attaque par un pathogène provoque plusieurs changements (rougeur, chaleur, gonflement, douleur), qui sont des manifestations de l'inflammation. Pour atteindre l'agent infectieux, des globules blancs spécialisés (les granulocytes) doivent quitter la circulation sanguine. Afin de faciliter leur capture, les vaisseaux sanguins vont exprimer des protéines telles que les sélectines, qui sont reconnues par une protéine leucocytaire appelée PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand 7). L'interaction des sélectines avec PSGL-1 soutient le roulement du globule blanc le long de la paroi vasculaire, à une vitesse très inférieure à celle du flux sanguin. Ce roulement conduit à l'activation du globule blanc par des molécules de l'inflammation, permettant son adhésion ferme, puis son arrêt. Finalement, le granulocyte va migrer à travers la paroi du vaisseau pour atteindre et éliminer les causes de l'inflammation. L'adhésion est un processus intéressant à caractériser, car outre l'inflammation, il est également impliqué dans l'artériosclérose, l'infarctus, la métastatisation et la thrombose. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à définir les rôles des différents domaines de PSGL-1 dans la régulation de son interaction avec les sélectines. En effet, en plus de son extrémité extracellulaire de haute affinité pour les sélectines, PSGL-1 est composé de plusieurs séquences répétées hautement glycosylées et d'une courte région intracellulaire, dont les fonctions n'avaient pas été étudiées auparavant. En créant des formes mutées de PSGL-1, nous avons pu montrer qu'un roulement efficace des leucocytes nécessite la présence des régions répétitives et du domaine intracellulaire au complet.

Régulation de la kinase Ste20 Slik de Drosophila par phosphorylation de la boucle d'activation

Les kinases constituent une famille majeure de protéines qui régulent divers processus par la phosphorylation de leurs substrats, mais aussi par leur activité non- catalytique. Ce rôle indépendant de l’activité kinase a été observé chez quelques protéines dont des membres de la famille Sterile-20. La kinase Ste20 Slik de Drosophila aide au maintien de l’intégrité des tissus épithéliaux en phosphorylant l’ERM Moesin et peut aussi induire une prolifération cellulaire non-autonome indépendamment de son activité catalytique. La méthode de régulation de ces deux rôles était jusqu’ici inconnue. Nous avons identifié 19 sites de phosphorylation chez Slik par spectrométrie de masse. À l’aide de mutants, nous démontrons que les deux fonctions de Slik sont régulées par la phosphorylation d’au moins 2 résidus conservés de son segment d’activation par un mécanisme d’auto- et/ou trans-phosphorylation. Cette étude amène une meilleure compréhension de la régulation de l’intégrité épithéliale et de la croissance, deux processus clés qui sont souvent déréglés dans le cancer et certaines maladies génétiques.

La petite GTPase Rab11 et ses interacteurs orchestrent la migration cellulaire collective et la cytocinèse chez la Drosophile

Le trafic vésiculaire permet un échange coordonné de molécules entre les différents organites de la cellule et dépend largement des petites GTPases de la famille des Rabs dont le nombre varie entre 27 chez la Drosophile et 70 chez l’Homme. Un des prochains défis consiste donc à élucider les mécanismes cellulaires qui coordonnent l’activité de ces Rabs, laquelle garantit un transport vésiculaire ordonné au sein de la cellule. Les Rabs agissent comme des interrupteurs moléculaires grâce à leur capacité à cycler entre un état actif et inactif. L’activité des Rabs est contrôlée par des protéines régulatrices puis des effecteurs en aval coordonnent leurs différentes fonctions. La petite GTPase Rab11 est essentielle au développement de plusieurs organismes incluant la Drosophile, C. elegans et la souris puisqu’elle se retrouve au cœur de différentes voies de transport. D’ailleurs, le trafic de molécules dépendant de Rab11 est perturbé dans plusieurs pathologies. Malgré son rôle central dans le trafic vésiculaire, la régulation de Rab11 reste peu comprise in vivo. Cette thèse se penche sur les mécanismes moléculaires contrôlant les fonctions de Rab11 et de ses effecteurs lors de la migration cellulaire collective et lors de la cytocinèse. Nous avons identifié Evi5 comme un nouvel acteur clé de la migration cellulaire collective, et nous montrons qu’elle possède une activité Rab11-GAP essentielle pour maintenir les récepteurs de guidance actifs de façon polarisée au front de migration. Nous avons ensuite déterminé que Rab11 régule la communication cellulaire lors de la migration collective par l’entremise de son interaction avec la Moésine. Une question reste toutefois en suspens : sachant que Rab11 compte plus de 13 effecteurs, quels sont les mécanismes assurant la spécificité de l’interaction entre cette GTPase et un effecteur particulier? Une partie de la réponse provient peut-être de nos observations que les membres des Rab11-FIPs de classe I, une famille d’effecteurs de Rab11, interagissent avec les protéines d’échafaudage 14-3-3. Chez la Drosophile, Rip11 est le seul représentant des Rab11-FIPs de classe I et nous montrons que Rip11 aurait des fonctions inattendues durant la cytocinèse qui seraient coordonnées par 14-3-3. Nos recherches permettent de dresser un portrait plus authentique des mécanismes moléculaires régulant les différentes fonctions de Rab11 et de ses effecteurs in vivo.

A glimpse of the ERM proteins

In all eukaryotes, the plasma membrane is critically important as it maintains the architectural integrity of the cell. Proper anchorage and interaction between the plasma membrane and the cytoskeleton is critical for normal cellular processes. The ERM (ezrin-radixin-moesin) proteins are a class of highly homologous proteins involved in linking the plasma membrane to the cortical actin cytoskeleton. This review takes a succinct look at the biology of the ERM proteins including their structure and function. Current reports on their regulation that leads to activation and deactivation was examined before taking a look at the different interacting partners. Finally, emerging roles of each of the ERM family members in cancer was highlighted.

FERM domain interaction with myosin negatively regulates FAK in cardiomyocyte hypertrophy

Focal adhesion kinase (FAK) regulates cellular processes that affect several aspects of development and disease. The FAK N-terminal FERM (4.1 protein-ezrin-radixin-moesin homology) domain, a compact clover-leaf structure, binds partner proteins and mediates intramolecular regulatory interactions. Combined chemical cross-linking coupled to MS, small-angle X-ray scattering, computational docking and mutational analyses showed that the FAK FERM domain has a molecular cleft (similar to 998 angstrom(2)) that interacts with sarcomeric myosin, resulting in FAK inhibition. Accordingly, mutations in a unique short amino acid sequence of the FERM myosin cleft, FP-1, impaired the interaction with myosin and enhanced FAK activity in cardiomyocytes. An FP-1 decoy peptide selectively inhibited myosin interaction and increased FAK activity, promoting cardiomyocyte hypertrophy through activation of the AKT-mammalian target of rapamycin pathway. Our findings uncover an inhibitory interaction between the FAK FERM domain and sarcomeric myosin that presents potential opportunities to modulate the cardiac hypertrophic response through changes in FAK activity.

Identificazione dei meccanismi molecolari responsabili del ruolo oncosoppressivo della molecola CD99 nell'osteosarcoma

CD99, glicoproteina di membrana codificata dal gene MIC2, è coinvolta in numerosi processi cellulari, inclusi adesione, migrazione, apoptosi, differenziamento e regolazione del trafficking intracellulare di proteine, in condizioni fisiologiche e patologiche. Nell’osteosarcoma risulta scarsamente espressa ed ha ruolo oncosoppressivo. L’isoforma completa (CD99wt) e l’isoforma tronca (CD99sh), deleta di una porzione del dominio intracellulare, influenzano in modo opposto la malignità tumorale. In questo studio, comparando cellule di osteosarcoma caratterizzate da differenti capacità metastatiche e diversa espressione di CD99, abbiamo valutato la modulazione dei contatti cellula-cellula, la riorganizzazione del citoscheletro di actina e la modulazione delle vie di segnalazione a valle del CD99, al fine di identificare i meccanismi molecolari regolati da questa molecola e responsabili del comportamento migratorio e invasivo delle cellule di osteosarcoma. L'espressione forzata di CD99wt induce il reclutamento di N-caderina e β-catenina a livello delle giunzioni aderenti ed inibisce l'espressione di molecole cruciali nel processo di rimodellamento del citoscheletro di actina, come ACTR2, ARPC1A, Rho-associated, coiled–coil-containing protein kinase 2 (ROCK2), nonché di ezrina, membro della famiglia ezrin/radixin/moesin e chiaramente associata con la progressione tumorale e la metastatizzazione dell’OS. Gli studi funzionali identificano ROCK2 come mediatore fondamentale nella regolazione della migrazione e della diffusione metastatica dell’osteosarcoma. Mantenendo cSRC in una conformazione inattiva, CD99wt inibisce la segnalazione mediata da ROCK2 inducendo una diminuzione dell’ezrina a livello della membrana accompagnata dalla traslocazione in membrana di N-caderina e β-catenina, principali ponti molecolari per il citoscheletro di actina. La ri-espressione di CD99wt, generalmente presente negli osteoblasti, ma perso nelle cellule di osteosarcoma, attraverso l'inibizione dell'attività di cSrc e ROCK2, aumenta la forza di contatto e riattiva i segnali anti-migratori ostacolando l’azione pro-migratoria, altrimenti dominante, dell’ezrina nell’osteosarcoma. Abbiamo infine valutato la funzione di ROCK2 nel sarcoma di Ewing: nonostante il ruolo oncogenico esercitato da CD99, ROCK2 guida la migrazione cellulare anche in questa neoplasia.