Gamma-Secretase-Dependent and -Independent Effects of Presenilin1 on β-Catenin·Tcf-4 Transcriptional Activity

Presenilin1 (PS1) is a component of the γ-secretase complex mutated in cases of Familial Alzheimer's disease (FAD). PS1 is synthesized as a 50 kDa peptide subsequently processed to two 29 and 20 kDa subunits that remain associated. Processing of PS1 is inhibited by several mutations detected in FAD patients. PS1 acts as negative modulator of β-catenin·Tcf-4 transcriptional activity. In this article we show that in murine embryonic fibroblasts (MEFs) the mechanisms of action of the processed and non-processed forms of PS1 on β-catenin·Tcf-4 transcription are different. Whereas non-processed PS1 inhibits β-catenin·Tcf-4 activity through a mechanism independent of γ-secretase and associated with the interaction of this protein with plakoglobin and Tcf-4, the effect of processed PS1 is prevented by γ-secretase inhibitors, and requires its interaction with E- or N-cadherin and the generation of cytosolic terminal fragments of these two cadherins, which in turn destabilize the β-catenin transcriptional cofactor CBP. Accordingly, the two forms of PS1 interact differently with E-cadherin or β-catenin and plakoglobin: whereas processed PS1 binds E-cadherin with high affinity and β-catenin or plakoglobin weakly, the non-processed form behaves inversely. Moreover, contrarily to processed PS1, that decreases the levels of c-fos RNA, non-processed PS1 inhibits the expression c-myc, a known target of β-catenin·Tcf-4, and does not block the activity of other transcriptional factors requiring CBP. These results indicate that prevention of PS1 processing in FAD affects the mechanism of repression of the transcriptional activity dependent on β-catenin

p120-catenina: un element essencial de la ruta de senyalització de Wnt

L'E-cadherina és una proteïna transmembrana que constitueix el nucli de les unions adherents, aquesta uneix proteïnes idèntiques en cèl·lules epitelials veïnes. La funció de l'E-cadherina és controlada per una altra família de proteïnes anomenades catenines. Dins d'aquesta família, β-catenina és necessària pel reclutament del citoesquelet d'actina. A part de ser un component estructural de les unions adherents, β-catenina és un element central de la ruta de senyalització de Wnt. Quan s'allibera de les unions adherents, β-catenina es transloca al nucli on interacciona amb factors de transcripció de la família Tcf i regula l'expressió de diferents gens. Aquesta translocació al nucli de β-catenina és estimulada pels lligands Wnt, que prevenen la degradació citoplasmàtica de β-catenina. La ruta de Wnt té diferents papers en el desenvolupament embrionari així com també en malalties humanes tals com el càncer.Una altra proteïna associada a l'E-cadherina és la p120-catenina. Aquesta catenina uneix el domini citoplasmàtic d'E-cadherina en una regió diferent de β-catenina i és necessària per a l'estabilització d'E-cadherina a la membrana plasmàtica. A més, p120-catenina està també involucrada en la regulació de la transcripció. Aquesta catenina interacciona amb el repressor transcripcional Kaiso i allibera la repressió causada per Kaiso en gens diana de Wnt. Tot i que la modificació de varis residus tirosina, serina i treonina han estat descrits en p120-catenina, només en uns pocs casos es coneix la rellevància d'aquestes modificacions en la interacció de p120-catenina amb diferents cofactors.En aquest treball es descriu com CK1ε es troba constitutivament unida i fosforila a p120-catenina. CK1ε fosforila les serines 268 i 269 de p120-catenina, disminuint-ne l'afinitat per E-cadherina. Aquesta fosforilació de CK1ε en el residu Ser268 de p120-catenina s'estimula pels lligands de Wnt. Aquest estudi també mostra com p120-catenina esta involucrada en la formació del signalosoma de Wnt, degut a que aquesta proteïna interacciona amb LRP5/6 i és necessària per a l'activació de CK1ε induïda per Wnt. Aquesta interacció està mitjançada per E-cadherina, establint-se així una unió física inesperada entre les unions adherents i el receptor de Wnt. La depleció de p120-catenina impedeix la unió de CK1ε a LRP5/6 i disminueix l'activació d'aquesta quinasa en resposta a l'estimulació per Wnt. L'eliminació de p120-catenina també bloqueja les respostes primerenques de Wnt, tals com la fosforilació de Dvl-2, així com també l'estabilització de β-catenina.En aquest treball es descriu com aquesta modificació també incrementa l'associació de p120-ctn a Kaiso, impedint els efectes d'aquest repressor transcripcional en els seus gens diana. A més, la fosforilació de p120-catenina induïda per Wnt incrementa la unió a Kaiso, prevenint la interacció i inhibició de Kaiso sobre el factor de transcripció Tcf4. Tot i així, p120-catenina no modifica la unió de Kaiso al DNA metilat. L'efecte de la sobreexpressió de p120-catenina en la localització subcel·lular de Kaiso és depenent de la línia cel·lular; mentre que algunes línies responen amb l'export nuclear de Kaiso, en altres aquest export no es troba alterat. La localització de Kaiso al nucli és sensible als lligands Wnt en les cèl·lules que responen a p120-catenina; per exemple, en la línia cel·lular SW480 l'estímul de Wnt provoca una translocació gairebé completa de Kaiso al citoplasma; aquesta translocació és sensible a la depleció de p120-catenina o CK1ε. Aquests resultats indiquen que l'efecte repressor de Kaiso sobre el factor de transcripció Tcf4 és regulat per Wnt a través de la fosforilació de p120-catenina per CK1ε. Es mostra doncs un paper nou i crucial de p120-catenina en la senyalització de Wnt descobrint punts addicionals de regulació per aquest factor de l'activitat transcripcional de β-catenina diferents de l'estabilitat d'aquesta catenina.The transmembrane protein E-cadherin constitutes the core of adherens junctions, through its interaction with identical proteins from neighbor cells. E-cadherin function is controlled by a family of proteins named catenins that bind to its cytosolic domain. Among these, β-catenin is required for recruiting the actin cytoskeleton. In addition to its function in cell adhesion, β-catenin is a central player in the Wnt pathway. When released from the junctional complex, β-catenin translocates to the nucleus, where it interacts with the Tcf-family of transcriptional factors and regulates the expression of a variety of genes. The translocation of β-catenin to the nucleus is stimulated by Wnt ligands that prevent the degradation of cytosolic β-catenin. The Wnt pathway plays diverse roles in embryonic development and is implicated in human diseases including cancer.Another E-cadherin-associated protein, p120-catenin, binds to a distinct site of the cytosolic E-cadherin domain than β-catenin and is necessary for the stabilization of E-cadherin in the cell membrane. Moreover, p120-catenin is also involved in the regulation of transcription. p120-catenin interacts with the transcriptional repressor Kaiso and relieves the repression caused by Kaiso on Wnt target genes. Although the modification of many different tyrosine, serine and threonine residues has been described, only in a few cases the relevance of these modifications in the interaction of p120-catenin with the different cofactors is known. We have described that CK1ε is constitutively bound and phosphorylates p120-catenin. CK1ε phosphorylates p120-catenin in serines 268 and 269, decreasing its affinity for E-cadherin. Phosphorylation of p120-catenin Ser268 by CK1ε is stimulated by Wnt ligands. We also show that p120-catenin is necessary for the formation of the Wnt signalosome since it interacts with LRP5/6 and is required for CK1ε activation by Wnt. This interaction is mediated by E-cadherin, showing an unexpected physical link between adherens junctions and the Wnt receptor. Depletion of p120-catenin abolishes CK1ε binding to LRP5/6 and greatly decreases CK1ε activation upon Wnt stimulation. Elimination of p120-catenin also prevents some early responses to Wnt, such as Dvl-2 phosphorylation, as well as β-catenin stabilization.We have also reported that this modification increases binding of p120-catenin to Kaiso, preventing part of the effects of this transcriptional repressor on target genes. Therefore, Wnt-induced phosphorylation of p120-catenin up-regulates its association with Kaiso, preventing Kaiso interaction and inhibition of Tcf-4 transcriptional factor. However, p120-catenin does not modify Kaiso binding to methylated DNA. The effect of p120-catenin over-expression on Kaiso subcellular localization is cell dependent and some cell lines respond with a Kaiso translocation to the cytosol, whereas others are not affected. Kaiso localization in the nucleus is sensitive to Wnt ligands in p120-catenin-responsive cells; for instance SW-480 cells respond to this stimulus with an almost complete translocation of this factor, sensitive to CK1ε or p120-catenin depletion. These results indicate that Kaiso repressive effect on Tcf-4 transcriptional factor is regulated by Wnt ligands through the phosphorylation of p120-catenin by CK1ε. Therefore, these results demonstrate a novel and crucial function of p120-catenin in Wnt signaling and unveil additional points of regulation by this factor of β-catenin transcriptional activity different of β-catenin stability

p120-catenina : un element essencial de la ruta de senyalització de Wnt /

Descripció del recurs: el 10 d'agost de 2010L'E-cadherina és una proteïna transmembrana que constitueix el nucli de les unions adherents, aquesta uneix proteïnes idèntiques en cèl·lules epitelials veïnes. La funció de l'E-cadherina és controlada per una altra família de proteïnes anomenades catenines. Dins d'aquesta família, β-catenina és necessària pel reclutament del citoesquelet d'actina. A part de ser un component estructural de les unions adherents, β-catenina és un element central de la ruta de senyalització de Wnt. Quan s'allibera de les unions adherents, β-catenina es transloca al nucli on interacciona amb factors de transcripció de la família Tcf i regula l'expressió de diferents gens. Aquesta translocació al nucli de β-catenina és estimulada pels lligands Wnt, que prevenen la degradació citoplasmàtica de β-catenina. La ruta de Wnt té diferents papers en el desenvolupament embrionari així com també en malalties humanes tals com el càncer. Una altra proteïna associada a l'E-cadherina és la p120-catenina. Aquesta catenina uneix el domini citoplasmàtic d'E-cadherina en una regió diferent de β-catenina i és necessària per a l'estabilització d'E-cadherina a la membrana plasmàtica. A més, p120-catenina està també involucrada en la regulació de la transcripció. Aquesta catenina interacciona amb el repressor transcripcional Kaiso i allibera la repressió causada per Kaiso en gens diana de Wnt. Tot i que la modificació de varis residus tirosina, serina i treonina han estat descrits en p120-catenina, només en uns pocs casos es coneix la rellevància d'aquestes modificacions en la interacció de p120-catenina amb diferents cofactors. En aquest treball es descriu com CK1ε es troba constitutivament unida i fosforila a p120-catenina. CK1ε fosforila les serines 268 i 269 de p120-catenina, disminuint-ne l'afinitat per E-cadherina. Aquesta fosforilació de CK1ε en el residu Ser268 de p120-catenina s'estimula pels lligands de Wnt. Aquest estudi també mostra com p120-catenina esta involucrada en la formació del signalosoma de Wnt, degut a que aquesta proteïna interacciona amb LRP5/6 i és necessària per a l'activació de CK1ε induïda per Wnt. Aquesta interacció està mitjançada per E-cadherina, establint-se així una unió física inesperada entre les unions adherents i el receptor de Wnt. La depleció de p120-catenina impedeix la unió de CK1ε a LRP5/6 i disminueix l'activació d'aquesta quinasa en resposta a l'estimulació per Wnt. L'eliminació de p120-catenina també bloqueja les respostes primerenques de Wnt, tals com la fosforilació de Dvl-2, així com també l'estabilització de β-catenina. En aquest treball es descriu com aquesta modificació també incrementa l'associació de p120-ctn a Kaiso, impedint els efectes d'aquest repressor transcripcional en els seus gens diana. A més, la fosforilació de p120-catenina induïda per Wnt incrementa la unió a Kaiso, prevenint la interacció i inhibició de Kaiso sobre el factor de transcripció Tcf4. Tot i així, p120-catenina no modifica la unió de Kaiso al DNA metilat. L'efecte de la sobreexpressió de p120-catenina en la localització subcel·lular de Kaiso és depenent de la línia cel·lular; mentre que algunes línies responen amb l'export nuclear de Kaiso, en altres aquest export no es troba alterat. La localització de Kaiso al nucli és sensible als lligands Wnt en les cèl·lules que responen a p120-catenina; per exemple, en la línia cel·lular SW480 l'estímul de Wnt provoca una translocació gairebé completa de Kaiso al citoplasma; aquesta translocació és sensible a la depleció de p120-catenina o CK1ε. Aquests resultats indiquen que l'efecte repressor de Kaiso sobre el factor de transcripció Tcf4 és regulat per Wnt a través de la fosforilació de p120-catenina per CK1ε. Es mostra doncs un paper nou i crucial de p120-catenina en la senyalització de Wnt descobrint punts addicionals de regulació per aquest factor de l'activitat transcripcional de β-catenina diferents de l'estabilitat d'aquesta catenina.The transmembrane protein E-cadherin constitutes the core of adherens junctions, through its interaction with identical proteins from neighbor cells. E-cadherin function is controlled by a family of proteins named catenins that bind to its cytosolic domain. Among these, β-catenin is required for recruiting the actin cytoskeleton. In addition to its function in cell adhesion, β-catenin is a central player in the Wnt pathway. When released from the junctional complex, β-catenin translocates to the nucleus, where it interacts with the Tcf-family of transcriptional factors and regulates the expression of a variety of genes. The translocation of β-catenin to the nucleus is stimulated by Wnt ligands that prevent the degradation of cytosolic β-catenin. The Wnt pathway plays diverse roles in embryonic development and is implicated in human diseases including cancer. Another E-cadherin-associated protein, p120-catenin, binds to a distinct site of the cytosolic E-cadherin domain than β-catenin and is necessary for the stabilization of E-cadherin in the cell membrane. Moreover, p120-catenin is also involved in the regulation of transcription. p120-catenin interacts with the transcriptional repressor Kaiso and relieves the repression caused by Kaiso on Wnt target genes. Although the modification of many different tyrosine, serine and threonine residues has been described, only in a few cases the relevance of these modifications in the interaction of p120-catenin with the different cofactors is known. We have described that CK1ε is constitutively bound and phosphorylates p120-catenin. CK1ε phosphorylates p120-catenin in serines 268 and 269, decreasing its affinity for E-cadherin. Phosphorylation of p120-catenin Ser268 by CK1ε is stimulated by Wnt ligands. We also show that p120-catenin is necessary for the formation of the Wnt signalosome since it interacts with LRP5/6 and is required for CK1ε activation by Wnt. This interaction is mediated by E-cadherin, showing an unexpected physical link between adherens junctions and the Wnt receptor. Depletion of p120-catenin abolishes CK1ε binding to LRP5/6 and greatly decreases CK1ε activation upon Wnt stimulation. Elimination of p120-catenin also prevents some early responses to Wnt, such as Dvl-2 phosphorylation, as well as β-catenin stabilization. We have also reported that this modification increases binding of p120-catenin to Kaiso, preventing part of the effects of this transcriptional repressor on target genes. Therefore, Wnt-induced phosphorylation of p120-catenin up-regulates its association with Kaiso, preventing Kaiso interaction and inhibition of Tcf-4 transcriptional factor. However, p120-catenin does not modify Kaiso binding to methylated DNA. The effect of p120-catenin over-expression on Kaiso subcellular localization is cell dependent and some cell lines respond with a Kaiso translocation to the cytosol, whereas others are not affected. Kaiso localization in the nucleus is sensitive to Wnt ligands in p120-catenin-responsive cells; for instance SW-480 cells respond to this stimulus with an almost complete translocation of this factor, sensitive to CK1ε or p120-catenin depletion. These results indicate that Kaiso repressive effect on Tcf-4 transcriptional factor is regulated by Wnt ligands through the phosphorylation of p120-catenin by CK1ε

Correction: Gamma-Secretase-Dependent and -Independent Effects of Presenilin1 on β-Catenin·Tcf-4 Transcriptional Activity.

[This corrects the article DOI: 10.1371/journal.pone.0004080.]

Correction to Wnt controls the transcriptional activity of Kaiso through CK1ε-dependent phosphorylation of p120-catenin

There was an error published in J. Cell Sci. 124, 2298–2309

Wnt controls the transcriptional activity of Kaiso through CK1ε-dependent phosphorylation of p120-catenin

p120-catenin is an E-cadherin-associated protein that modulates E-cadherin function and stability. In response to Wnt3a, p120-catenin is phosphorylated at Ser268 and Ser269, disrupting its interaction with E-cadherin. Here, we describe that Wnt-induced p120-catenin phosphorylation at Ser268 and Ser269 also enhances its binding to the transcriptional factor Kaiso, preventing Kaiso-mediated inhibition of the β-catenin-Tcf-4 transcriptional complex. Kaiso-mediated repression of this complex is due to its association not only with Tcf-4 but also with β-catenin. Disruption of Tcf-4-Kaiso and β-catenin-Kaiso interactions by p120-catenin not only releases Tcf-4 and β-catenin enabling its mutual association and the formation of the transcriptional complex but also permits Kaiso binding to methylated CpG islands, an interaction that is weakly inhibited by p120-catenin. Consequently, Wnt stimulates Kaiso association to the CDKN2A promoter, which contains CpG sequences, in cells where these sequences are extensively methylated, such as HT-29 M6, an effect accompanied by decreased expression of its gene product. These results indicate that, when released from E-cadherin by Wnt3a-stimulated phosphorylation, p120-catenin controls the activity of the Kaiso transcriptional factor, enhancing its binding to repressed promoters and relieving its inhibition of the β-catenin-Tcf-4 transcriptional complex

Correction to Wnt controls the transcriptional activity of Kaiso through CK1ε-dependent phosphorylation of p120-catenin

There was an error published in J. Cell Sci. 124, 2298–2309