Die Rolle von Drosophila Dynamin, Graf und der nicht-Rezeptor Tyrosinkinase Fes/Fer bei der Internalisierung von N-Cadherin in adhärierenden Founderzellen und fusionskompetenten Myoblasten

Während der Embryonalentwicklung in Drosophila melanogaster fusionieren zwei Typen von Myoblasten, Founderzellen und fusionskompetente Myoblasten, und bilden dadurch die spätere Körperwandmuskulatur (Önel und Renkawitz-Pohl, 2009). Dabei trägt neben den Proteinen der Immunoglobulin-Superfamilie auch das Calcium-abhängige Transmembranprotein N-Cadherin zur Adhäsion zwischen den Myoblasten bei. Für eine Annäherung der Zellmembranen müssen die Kontaktstellen jedoch nahezu frei von Proteinen sein, weshalb N-Cadherin, welches die Membranen auf Abstand zueinander hält, wahrscheinlich vor der Fusion internalisiert wird. Genetische Interaktionsstudien weisen darauf hin, dass der Arf1-Gunanin-Nukleotidaustauschfaktor (GEF) Schizo diesen Prozess reguliert (Dottermusch-Heidel et al., 2012). In der vorliegenden Arbeit sollte analysiert werden, über welchen Mechanismus N-Cadherin endocytiert wird. Durch Literaturanalysen wurden Proteine identifiziert, welche an der Endocytose von N-Cadherin beteiligt sein könnten. Dazu gehörten neben den Dynaminen auch Graf sowie die nicht-Rezeptor Tyrosinkinase Fps85D. In Vertebraten konnte gezeigt werden, dass Graf1 zusammen mit Arf1 an verschiedenen Endocytoseprozessen beteiligt ist (Doherty und Lundmark, 2009). Im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Zellkulturstudien zeigen, dass mCherry-Graf in Drosophila S2 Zellen mit Schizo eGFP und Arf1-eGFP in vesikulären Strukturen co-lokalisiert. Mittels Live-Imaging Studien wurde zudem eine Co-Lokalisation zwischen mCherry-Graf und N-CadherinTMintra-eGFP an der Zellmembran der S2 Zellen beobachtet. Eine Interaktion auf Proteinebene zwischen N-Cadherinintra und Graf, für welche die SH3-Domäne von Graf essentiell ist, wurde mithilfe des Hefe 2 Hybridsystems gezeigt. Die Ergebnisse unterstützen die Vermutung einer Beteiligung von Graf an der Schizo-vermittelten Endocytose von N-Cadherin. Weiterhin interagieren sowohl Schizo als auch Graf im Hefe 2 Hybridsystem mit dem Scar/WAVE-Komplex-Protein Abi, wodurch eine Verbindung zwischen N Cadherin und dem Aktincytoskelett hergestellt werden könnte. Die nicht-Rezeptor Tyrosinkinase Fes/Fer/Fps ist in Vertebraten in die Regulation der Adhäsionsstärke der N-Cadherin-vermittelten Adherens Junctions involviert (El-Sayegh et al., 2005). In Zellkulturstudien co-lokalisiert das Fusionsprotein des Drosophila Orthologs, Fps85D-mCherry, sowohl mit N-CadherinTMintra-eGFP als auch mit Schizo-eGFP und Arf1-eGFP in vesikulären Strukturen. Im Embryo konnte zudem eine Co-Lokalisation zwischen Fps85D-mCherry und N Cadherin während der fusionsrelevanten Stadien an den Membranen der Myoblasten detektiert werden, was eine Funktion von Fps85D bei der Myoblastenfusion denkbar macht. Weiterhin deuten erste Interaktionsstudien im Embryo auf eine genetische Interaktion zwischen N-cadherin und fps85D hin und lassen die Vermutung auf eine ähnliche Regulation wie in Vertebraten zu

Negative regulation of MAP kinase signaling in Drosophila by Ptp61F/PTP1B.

International audiencePTP1B is an important negative regulator of insulin and other signaling pathways in mammals. However, the role of PTP1B in the regulation of RAS-MAPK signaling remains open to deliberation, due to conflicting evidence from different experimental systems. The Drosophila orthologue of mammalian PTP1B, PTP61F, has until recently remained largely uncharacterized. To establish the potential role of PTP61F in the regulation of signaling pathways in Drosophila and particularly to help resolve its fundamental function in RAS-MAPK signaling, we generated a new allele of Ptp61F as well as employed both RNA interference and overexpression alleles. Our results validate recent data showing that the activity of insulin and Abl kinase signaling is increased in Ptp61F mutants and RNA interference lines. Importantly, we establish negative regulation of the RAS/MAPK pathway by Ptp61F activity in whole animals. Of particular interest, our results document the modulation of hyperactive MAP kinase activity by Ptp61F alleles, showing that the phosphatase intervenes to directly or indirectly regulate MAP kinase itself

Role of LAMMER kinases and PTP1B/PTP61F phosphases in the regulation of pathways mediated by insulin

Le diabète de type 2 et le cancer représentent des problèmes majeurs de santé publique. Une cible thérapeutique importante de ces affections est la protéine tyrosine phosphatase PTP1B. Cette dernière est connue pour réguler la voie de l’insuline en déphosphorylant le récepteur de l’insuline, IR ou le substrat du récepteur de l’insuline, IRS. Cependant lesfonctions de PTP1B, le mécanisme par lequel cette phosphatase est régulée restent très ou pas connus. Deux études ont notamment décrites des effets opposés de l’activité de PTP1B suite à la phosphorylation sur résidu de Ser50 de PTP1B par CLK1/CLK2, des kinases LAMMER d’une part et AKT d’autre part. AKT a aussi été montré de phosphoryler la kinase LAMMER CLK1. Par ailleurs, le rôle de PTP1B dans la régulation de la voie Ras/MAPK et donc dans le cancer est un sujet très controversé. L’objectif premier de ce travail de thèse a été d’analyser, le rôle de Ptp61F (l’orthologue de Drosophile de PTP1B) dans la voie de l’insuline de Drosophile, l’interaction entre la phosphatase et la kinase LAMMER de Drosophile, DOA, le rôle de cette phosphatase dans la voie RAS/MAPK. Pour se faire, nous avons utilisé la puissance génétique de laDrosophile pour générer un mutant du gène Ptp61F qui a été caractérisé et son rôle dans les voies de signalisation a été étudié. Cette étude a montrée que, Ptp61F interagit avec IR comme PTP1B chez les mammifères. Elle montre que Ptp61F régule les acteurs clés de la voie de l’insuline Pi3K/Akt. Elle a également montrée que Ptp61F pouvait réguler les fonctions du gène de la kinase LAMMER de Drosphile, Doa. Elle montre enfin que Ptp61F interagit avec nombreuses composantes de la voie RASMAPK de Drosophile (Egfr, Ras, rl (ERK humain)) en réprimant la fonction de chacun de ces gènes et que Rl serait un substrat direct de PTP61F. Les informations selon lesquelles, Ptp61F interagit avec Akt et le gène de la kinaseLAMMER de Drosophile, Doa ont été utilisées dans la deuxième étude pour montrer le rôle que les kinases LAMMER (notamment CLK2, Cdc-like kinase 2) pouvaient jouer dans la voie de signalisation de l’insuline au niveau moléculaire en utilisant les cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y. Il en ressort que la kinase CLK2 joue un rôle importantdans cette voie de signalisation. CLK2 est induit par l’insuline et son expression augmente avec le temps. PTP1B interagit in vitro et in vivo avec CLK2. La surexpression de CLK2 induit la baisse de la phosphorylation de AKT par un mécanisme qui pourrait passer par PTP1B, puisque in vitro, CLK2 phosphoryle PTP1B et ce dernier interagit avec AKT in vivo. C’est le résidu de Ser50 de PTP1B qui est phosphorylé et cette phoshphorylation réprime l’activité de PTP1B in vitro. On n’observe cependant pas AKT capable de phosphoryler PTP1B in vitro suggérant que la phosphorylation de PTP1B par AKT serait dépendante du contexte cellulaire.Type 2 diabetes and cancer represent the major public health problems. One important therapeutic target for these pathologies is the protein tyrosin phosphatase PTP1B. The phosphatase is known to negatively regulates the insulin signaling pathway by dephosphorylating the insulin receptor, IR or the insulin receptor substrate, IRS. However,PTP1B functions and its regulation mechanism remain poorly known. Two studies has notably described opposite effects of PTP1B activity following phosphorylation of its Ser50 residue either by CLK1/CLK2, LAMMER kinases or by AKT. Furthermore, AKT, a main insulin signaling pathway component, has been shown to phosphorylate the LAMMER kinaseCLK1 following insulin stimulation. In addition, the role of PTP1B in the regulation of the RAS/MAPK signaling pathway and hence in cancer is a very controversial subject. The first objective of this work was to analyse, the role of Ptp61F (the Drosophila ortholog of human PTP1B) in the Drosophila insulin pathway, the interaction between the phosphatase and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, the role of Ptp61F in the RAS/MAPK signaling pathway. To achieve these, we took advantage of the genetic powerful of Drosophila to generate a Ptp61F gene mutant which has been characterized and its role in signaling pathways has been studied. This study showed that Ptp61F interacts with IR like PTP1B in mammals. It shows that Ptp61F regulates key components of insulin signaling pathway Pi3K/Akt. It also shows that Ptp61F is able to regulate the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa. Finally, we noted that Ptp61F interacts by inhibiting the activity of severalcomponent of the RAS/MAPK signaling pathway of Drosophila (Egfr, Ras, rl (human ERK)) and conclude that Rl coud be a direct substrate of PTP61F. The data showing that Ptp61F interacts with Akt and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, were the basis for the second study in order to show the role that the mammal LAMMER kinase CLK2 (Cdc-like kinase 2) could play in the insulin signaling pathway at molecular level using the human neuroblastoma cell line SH-SY5Y. From this second study, we show that CLK2 play an important role in insulin signaling. CLK2 is induced by insulin and its expression increases with time. PTP1B interacts in vivo and in vitro with CLK2. Overexpression of CLK2 impairs AKT phosphorylation by a mechanism which could involved PTP1B, since in vitro, CLK2 phosphorylates PTP1B and the latter interacts withAKT in vivo. It is the Ser50 residue of PTP1B being phosphorylated by CLK2 and this phosphorylation event represses PTP1B activity in vitro. AKT cannot phosphorylates PTP1B in vitro, suggesting that the phosphorylation of PTP1B by AKT could be cellular environment dependant

Rôle des kinases LAMMER et des phosphatases PTP1B/PTP61F dans la régulation des voies de signalisation médiées par l'insuline

Type 2 diabetes and cancer represent the major public health problems. One important therapeutic target for these pathologies is the protein tyrosin phosphatase PTP1B. The phosphatase is known to negatively regulates the insulin signaling pathway by dephosphorylating the insulin receptor, IR or the insulin receptor substrate, IRS. However,PTP1B functions and its regulation mechanism remain poorly known. Two studies has notably described opposite effects of PTP1B activity following phosphorylation of its Ser50 residue either by CLK1/CLK2, LAMMER kinases or by AKT. Furthermore, AKT, a main insulin signaling pathway component, has been shown to phosphorylate the LAMMER kinaseCLK1 following insulin stimulation. In addition, the role of PTP1B in the regulation of the RAS/MAPK signaling pathway and hence in cancer is a very controversial subject. The first objective of this work was to analyse, the role of Ptp61F (the Drosophila ortholog of human PTP1B) in the Drosophila insulin pathway, the interaction between the phosphatase and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, the role of Ptp61F in the RAS/MAPK signaling pathway. To achieve these, we took advantage of the genetic powerful of Drosophila to generate a Ptp61F gene mutant which has been characterized and its role in signaling pathways has been studied. This study showed that Ptp61F interacts with IR like PTP1B in mammals. It shows that Ptp61F regulates key components of insulin signaling pathway Pi3K/Akt. It also shows that Ptp61F is able to regulate the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa. Finally, we noted that Ptp61F interacts by inhibiting the activity of severalcomponent of the RAS/MAPK signaling pathway of Drosophila (Egfr, Ras, rl (human ERK)) and conclude that Rl coud be a direct substrate of PTP61F. The data showing that Ptp61F interacts with Akt and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, were the basis for the second study in order to show the role that the mammal LAMMER kinase CLK2 (Cdc-like kinase 2) could play in the insulin signaling pathway at molecular level using the human neuroblastoma cell line SH-SY5Y. From this second study, we show that CLK2 play an important role in insulin signaling. CLK2 is induced by insulin and its expression increases with time. PTP1B interacts in vivo and in vitro with CLK2. Overexpression of CLK2 impairs AKT phosphorylation by a mechanism which could involved PTP1B, since in vitro, CLK2 phosphorylates PTP1B and the latter interacts withAKT in vivo. It is the Ser50 residue of PTP1B being phosphorylated by CLK2 and this phosphorylation event represses PTP1B activity in vitro. AKT cannot phosphorylates PTP1B in vitro, suggesting that the phosphorylation of PTP1B by AKT could be cellular environment dependant.Le diabète de type 2 et le cancer représentent des problèmes majeurs de santé publique. Une cible thérapeutique importante de ces affections est la protéine tyrosine phosphatase PTP1B. Cette dernière est connue pour réguler la voie de l’insuline en déphosphorylant le récepteur de l’insuline, IR ou le substrat du récepteur de l’insuline, IRS. Cependant lesfonctions de PTP1B, le mécanisme par lequel cette phosphatase est régulée restent très ou pas connus. Deux études ont notamment décrites des effets opposés de l’activité de PTP1B suite à la phosphorylation sur résidu de Ser50 de PTP1B par CLK1/CLK2, des kinases LAMMER d’une part et AKT d’autre part. AKT a aussi été montré de phosphoryler la kinase LAMMER CLK1. Par ailleurs, le rôle de PTP1B dans la régulation de la voie Ras/MAPK et donc dans le cancer est un sujet très controversé. L’objectif premier de ce travail de thèse a été d’analyser, le rôle de Ptp61F (l’orthologue de Drosophile de PTP1B) dans la voie de l’insuline de Drosophile, l’interaction entre la phosphatase et la kinase LAMMER de Drosophile, DOA, le rôle de cette phosphatase dans la voie RAS/MAPK. Pour se faire, nous avons utilisé la puissance génétique de laDrosophile pour générer un mutant du gène Ptp61F qui a été caractérisé et son rôle dans les voies de signalisation a été étudié. Cette étude a montrée que, Ptp61F interagit avec IR comme PTP1B chez les mammifères. Elle montre que Ptp61F régule les acteurs clés de la voie de l’insuline Pi3K/Akt. Elle a également montrée que Ptp61F pouvait réguler les fonctions du gène de la kinase LAMMER de Drosphile, Doa. Elle montre enfin que Ptp61F interagit avec nombreuses composantes de la voie RASMAPK de Drosophile (Egfr, Ras, rl (ERK humain)) en réprimant la fonction de chacun de ces gènes et que Rl serait un substrat direct de PTP61F. Les informations selon lesquelles, Ptp61F interagit avec Akt et le gène de la kinaseLAMMER de Drosophile, Doa ont été utilisées dans la deuxième étude pour montrer le rôle que les kinases LAMMER (notamment CLK2, Cdc-like kinase 2) pouvaient jouer dans la voie de signalisation de l’insuline au niveau moléculaire en utilisant les cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y. Il en ressort que la kinase CLK2 joue un rôle importantdans cette voie de signalisation. CLK2 est induit par l’insuline et son expression augmente avec le temps. PTP1B interagit in vitro et in vivo avec CLK2. La surexpression de CLK2 induit la baisse de la phosphorylation de AKT par un mécanisme qui pourrait passer par PTP1B, puisque in vitro, CLK2 phosphoryle PTP1B et ce dernier interagit avec AKT in vivo. C’est le résidu de Ser50 de PTP1B qui est phosphorylé et cette phoshphorylation réprime l’activité de PTP1B in vitro. On n’observe cependant pas AKT capable de phosphoryler PTP1B in vitro suggérant que la phosphorylation de PTP1B par AKT serait dépendante du contexte cellulaire