Characterization of the protein phosphatase 1E (PPM1E) - Localisation and truncation in brain tissue and effects on neuronal morphology in primary neuronal culture

Die Alzheimer sche Erkrankung (Alzheimer s disease, AD) ist eine progressive, neurodegenerative Krankheit, die durch frühe Defizite im Lernen und Gedächtnis, mit letztendlichem Verlust von höheren kognitiven Funktionen, charakterisiert ist. Obwohl erhebliche Fortschritte im Verstehen der histologischen Veränderungen während der Krankheit gemacht wurden, sind alle heute zur Verfügung stehenden Therapien symptomatisch und die Mechanismen, die dem initialen Entstehen von AD zu Grunde liegen sind immer noch unklar. In einem Screen von humanem Gehirngewebe aus verschiedenen AD Stadien, wie repräsentiert durch die Braak Einstufung, ist die gehirnspezifische Proteinphosphatase 1E (PPM1E) durch ihre starke Hochregulation in frühen AD-Stadien aufgefallen. PPM1E wurde nie zuvor mit neurologischen Erkrankungen oder Demenz in Verbindung gebracht, allerdings war es bekannt, dass PPM1E die Ca2+/calmodulin-abhängigen Kinasen (CaMK) IV und II und die p21-aktivierte Kinase (PAK) 1 negativ reguliert. Diese Kinasen sind wichtige Regulatoren des Aktinzytoskeletts in dendritischen Spines und neuronalen Dendriten. Der Verlust an dendritischen Spines und Dystrophie von Dendriten kann im AD-beeinträchtigten Gehirn beobachtet werden. Eine negative Regulation der CaMKII, CaMKIV und PAK1 Kinasen könnte potentiell mit diesen frühen Veränderungen zusammenhängen. Die vorliegende Studie hat den Einfluss von PPM1E auf neuronale Morphologie in primärer Neuronenkultur evaluiert und versucht die zuvor wenig verstandene Phosphatase ausführlicher zu charakterisieren. Die vorliegende Studie zeigte, dass die Erhöhung der PPM1E mRNA Level in humanen Gehirngewebeproben in frühen Stadien der Alzheimer schen Erkrankung sich auch auf der Proteinebene widerspiegelte. PPM1E zeigte konservierte subzelluläre, prädominant zytoplasmatische Lokalisation und Proteintrunkierung in humanem Gehirngewebe in verschiedenen Braak Stadien, in Rattengehirngeweben und in maturierter, dissoziierter Rattenprimärkultur. Die subzelluläre Lokalisation von PPM1E veränderte sich graduell während der Maturierung der dissoziierten Primärkultur, von einer hauptsächlich kernbasierten Lokalisation in Richtung einer zytoplasmatischen Lokalisation in weiter maturierter Primärkultur. Außerdem war PPM1E angereichert an Stellen mit hoher Mitochondriendichte in den Dendriten der maturierten, dissoziierten hippocampalen Kultur. Obwohl vorgeschlagen worden war, dass CaMKIIα, CaMKIV and PAK1 durch PPM1E dephosphoryliert werden, hat die vorliegende Studie gefunden, dass erhöhte PPM1E Level keinen signifikanten Effekt auf den Phosphorylierungszustand der Kinase in maturierten dissoziierten Primärneuronen haben, während sie die Gesamtexpression der CaMKIV signifikant beeinflussen. Ferner hatten erhöhte Werte von PPM1E einen degenerativen Effekt auf die Anzahl von dendritischen, pilzförmigen Spines in maturierter Neuronenkultur, während Herunterregulation von PPM1E zu einer Erhöhung der Zahl von stummeligen Spines führte. Die Anzahl der Primärdendriten wurde sowohl von einer Herunter- als auch von einer Hochregulation von PPM1E in diesen dissoziierten Kulturen negativ beeinflusst. Folglich könnte eine frühe Dysregulation von PPM1E in der Alzheimer schen Erkrankung die Dendritenmorphogenese und die Morphogenese von dendritischen Spines oder deren Homöostase negativ beeinflussen. Eine Inhibition von PPM1E in früheren Alzheimer Stadien könnte den fortschreitenden kognitiven Abbau verzögern oder bestenfalls sogar stoppen. PPM1E könnte daher ein vielversprechendes neues Drug-Target für neurodegenerative Erkrankungen und besonders für AD sein

The WTX/AMER1 gene family: evolution, signature and function

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p><it>WTX </it>is a novel gene mutated in a proportion of Wilms' tumors and in patients suffering from sclerosing bone dysplasia. On the molecular level WTX has been shown to act as an antagonist of canonical <it>Wnt/β-catenin </it>signaling in fish and mammals thus linking it to an essential pathway involved in normal development and cancer formation. Interestingly, WTX seems to also localize to an intranuclear component called paraspeckles. In spite of the growing interest of molecular biologists in <it>WTX</it>, little is known about its paralogs and its phylogenetic history.</p> <p>Results</p> <p>Using the amino-acid sequence of <it>WTX/AMER1 </it>as a tool for the assignment of orthology and paralogy, we here identify two novel proteins, <it>AMER2 </it>and <it>AMER3</it>, as "<it>WTX</it>" related. This <it>Amer </it>gene family is present in all currently available vertebrate genome sequences, but not invertebrate genomes and is characterized by six conserved blocks of sequences. The phylogenetic analysis suggests that the <it>protoAmer </it>gene originated early in the vertebrate lineage and was then duplicated due to whole genome duplications (WGD) giving rise to the three different <it>Amer </it>genes.</p> <p>Conclusion</p> <p>Our study represents the first phylogenetic analysis of <it>Amer </it>genes and reveals a new vertebrate specific gene family that is likely to have played an important role in the evolution of this subphylum. Divergent and conserved molecular functions of <it>Wtx/Amer1</it>, <it>Amer2 </it>and <it>Amer3 </it>are discussed.</p

Wnt5a induces ROR1 to complex with HS1 to enhance migration of chronic lymphocytic leukemia cells.

ROR1 (receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 1) is a conserved, oncoembryonic surface antigen expressed in chronic lymphocytic leukemia (CLL). We found that ROR1 associates with hematopoietic-lineage-cell-specific protein 1 (HS1) in freshly isolated CLL cells or in CLL cells cultured with exogenous Wnt5a. Wnt5a also induced HS1 tyrosine phosphorylation, recruitment of ARHGEF1, activation of RhoA and enhanced chemokine-directed migration; such effects could be inhibited by cirmtuzumab, a humanized anti-ROR1 mAb. We generated truncated forms of ROR1 and found its extracellular cysteine-rich domain or kringle domain was necessary for Wnt5a-induced HS1 phosphorylation. Moreover, the cytoplamic, and more specifically the proline-rich domain (PRD), of ROR1 was required for it to associate with HS1 and allow for F-actin polymerization in response to Wnt5a. Accordingly, we introduced single amino acid substitutions of proline (P) to alanine (A) in the ROR1 PRD at positions 784, 808, 826, 841 or 850 in potential SH3-binding motifs. In contrast to wild-type ROR1, or other ROR1P→︀A mutants, ROR1P(841)A had impaired capacity to recruit HS1 and ARHGEF1 to ROR1 in response to Wnt5a. Moreover, Wnt5a could not induce cells expressing ROR1P(841)A to phosphorylate HS1 or activate ARHGEF1, and was unable to enhance CLL-cell motility. Collectively, these studies indicate HS1 plays an important role in ROR1-dependent Wnt5a-enhanced chemokine-directed leukemia-cell migration

TGF-β Signaling in Breast Cancer Cell Invasion and Bone Metastasis

The contribution of transforming growth factor β (TGF-β) signaling to breast cancer has been studied for more than two decades. In an early phase TGF-β may act as a tumour suppressor, while later, when cells have become resistant to its anti-mitogenic effects, the role of TGF-β switches towards malignant conversion and progression. TGF-β stimulates cell invasion and modifies the microenvironment to the advantage of cancer cells. Studies have shown that TGF-β promotes bone and lung metastasis via different mechanisms. The therapeutic strategies to target the TGF-β pathway in breast cancer are becoming increasingly clear. This review will focus on the role TGF-β in breast cancer invasion and metastasis