Funktionelle Analyse der Amer/WTX Familie im Wnt Signalweg
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wnt Signaltransduktion spielt eine essentielle Rolle in physiologischen Prozessen, bei der Embryonalentwicklung und bei Pathogeneseprozessen wie der Tumorentstehung. Wnt Signale werden durch Bindung der Wnt Liganden an Frizzled/LRP5/6 Rezeptoren in die Zelle übermittelt. Im Zentrum des Signalwegs steht der β-Catenin Abbaukomplex., der die Menge des β-Catenin Proteins in der Abwesenheit von Wnt Signalen niedrig hält. Dieser Komplex besteht aus dem Tumorsuppressor APC, dem Gerüstprotein Axin bzw. Axin2 und den Kinasen GSK3 und CK1, welche β-Catenin phosphorylieren und damit dessen Ubiquitinilierung und proteasomalen Abbau einleiten. Nach Aktivierung der Wnt Rezeptoren wird der β-Catenin Abbaukomplex gehemmt, β-Catenin reichert sich an, gelangt in den Zellkern und aktiviert Zielgene durch Bindung an TCF Transkriptionsfaktoren. Unsere Arbeitsgruppe hat eine neue Komponente des β-Catenin Abbaukomplexes entdeckt, welche wir Amer1 (APC membrane recruitment 1) genannt haben, da es direkt an APC bindet und an die Plasmamembran rekrutiert. Amer1 ist identisch mit dem zeitgleich von anderen Gruppen identifizierten Tumorsuppressorprotein WTX, welches in Wilms Tumoren und kolorektalen Karzinomen mutiert ist, und den Abbau von β-Catenin fördert. Wir konnten im Projekt zeigen, dass die Rekrutierung des β-Catenin Abbaukomplex an die Plasmamembran essentiell für den β-Catenin Abbau durch Amer1 ist. Interessanterweise konnten wir aber auch eine aktivierende Funktion von Amer1 im Wnt Signalweg zeigen. Amer1 assoziiert mit LRP6 Rezeptoren und aktiviert diese durch Phosphorylierung der intrazellulären Domäne über die Rekrutierung von Axin und GSK3. Diese Befunde zeigen eine duale Funktion von Amer1, welches sowohl als Inhibitor als auch als Aktivator der Wnt Signaltransduktion wirkt. Neben Amer1 gibt es noch zwei weitere Verwandte der Amer Familie, Amer2 und Amer3. Wir konnten zeigen, dass Amer2 wie Amer1 ein negativer Regulator des Wnt Signalwegs ist, aber auch über die Bindung an EB1 das Mikrotubulinetzwerk stabilisiert. Hinsichtlich Amer3 konnten wir zeigen, dass es im Unterschied zu Amer2 und Amer3 nicht an die Plasmamembran bindet und nicht als Inhibitor sondern als Aktivator des Wnt Signalwegs wirkt. Mit diesen Ergebnissen ist es uns gelungen, die neue Familie der Amer Proteine biochemisch und funktionell erstmals zu charakterisieren und damit die Basis für weitere funktionelle Studien zu legen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011). Amer1/WTX couples Wnt-induced formation of PtdIns(4,5)P2 to LRP6 phosphorylation. EMBO J 30, 1433-1443
Tanneberger, K., Pfister, A.S., Brauburger, K., Schneikert, J., Hadjihannas, M.V., Kriz, V., Schulte, G., Bryja, V., and Behrens, J.
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(2011). Structural and Functional Characterization of the Wnt Inhibitor APC Membrane Recruitment 1 (Amer1). J Biol Chem 286, 19204- 19214.
Tanneberger, K., Pfister, A.S., Kriz, V., Bryja, V., Schambony, A., and Behrens, J.
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(2012). Amer2 protein interacts with EB1 protein and adenomatous polyposis coli (APC) and controls microtubule stability and cell migration. J Biol Chem 287, 35333-35340
Pfister, A.S., Hadjihannas, M.V., Rohrig, W., Schambony, A., and Behrens, J.
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(2012). Amer2 protein is a novel negative regulator of Wnt/beta-catenin signaling involved in neuroectodermal patterning. J Biol Chem 287, 1734-1741
Pfister, A.S., Tanneberger, K., Schambony, A., and Behrens, J.
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(2014). Adenomatous polyposis coli (APC) membrane recruitment 3, a member of the APC membrane recruitment family of APC-binding proteins, is a positive regulator of Wnt-beta-catenin signalling. FEBS J 281, 787-801
Brauburger, K., Akyildiz, S., Ruppert, J.G., Graeb, M., Bernkopf, D.B., Hadjihannas, M.V., and Behrens, J.
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(2014). beta- Arrestin Promotes Wnt-induced Low Density Lipoprotein Receptor-related Protein 6 (Lrp6) Phosphorylation via Increased Membrane Recruitment of Amer1 Protein. J Biol Chem 289, 1128-1141
Kriz, V., Pospichalova, V., Masek, J., Kilander, M.B., Slavik, J., Tanneberger, K., Schulte, G., Machala, M., Kozubik, A., Behrens, J., et al.
