Funktion des armadillo Proteins p0071 im Rho-Signalweg
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projektes wurde die Rolle von p0071 bei der Organisation des Aktin-Cytoskeletts in verschiedenen Zelltypen und Situationen charakterisiert. In Epithelzellen ist p0071 an der Reorganisation des Aktincytoskeletts während der Abschnürung der Tochterzellen in der Cytokinese beteiligt. Dabei reguliert p0071 zusammen mit dem GEF Ect2 die Aktivierung von RhoA, was zur Kontraktion des Aktinringes führt. p0071 und Ect2 werden unabhängig voneinander durch zwei unterschiedliche Motorproteine zum zentralen Mikrotubuli-Bündel transportiert. Dadurch kann eine vorzeitige Aktivierung von RhoA und Aktin-Reorganisation durch den p0071-Ect2 Komplex vermieden werden. In Epithelzellen in der Interphase spielt p0071 eine wesentliche Rolle bei der Etablierung von Zellpolarität. So kommt es in CaCo2 Darmepithelzellen in 3D Kultur nach p0071 knockdown zu Defekten in der Polaritätsausbildung. In mesenchymalen Zellen (embryonale Fibroblasten der Maus) kommt es nach p0071 Überexpression zu einem Verlust von Stressfasern und filamentösem Aktin verbunden mit Veränderungen der Zellform. In Neuroblastom-Zellen und primären hippocampalen Neuronen induziert die Überexpression von p0071 die Bildung von stark verzweigten aber sehr kurzen Neuriten, während der knockdown von p0071 zur Ausbildung von sehr langen unverzweigten Neuriten führte. Dies zeigt, dass die Proteinkonzentration von p0071 einen erheblichen Einfluss auf Neuritenbildung und Retraktion hat und damit neuronale Plastizität beeinflussen könnte und weist wiederum auf die Bedeutung der genauen zeitlichen und räumlichen Kontrolle der p0071 Expression hin. Wir zeigen, dass p0071 post-transkriptionell durch das RNA-bindende Protein FMRP (fragile X mental retardation protein) reguliert wird. Verlust der FMRP Funktion führt beim Menschen zu mentaler Retardation. Auf molekularer Ebene findet man erhöhte mRNA Spiegel im Gehirn. FMRP bindet an das 3’UTR der p0071 mRNA und hemmt die Translation der p0071mRNA, während die mRNA Stabilität nicht beeinflusst wird. Der Effekt hängt von der Phosphorylierung des FMRP ab, eine nicht phosphorylierbare Mutante (Serin 499 Alanin) war nicht in der Lage die Translation zu hemmen. FMRP knockout (KO) Zellen haben entsprechend diesen Befunden einen erhöhten Spiegel an p0071. Gleichzeitiger knockdown von FMRP und p0071 führte zur Aufhebung des FMRP-KO Phänotyps in Hinblick auf die Aktinorganisation und Neuritenbildung. Diese Daten zeigen, dass p0071 Expression durch FMRP reguliert wird und dass es eine wesentliche Rolle bei der Ausprägung des FMRP-KO induzierten Defektes in neuronalen Zellen spielt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The armadillo protein p0071 regulates Rho signalling during cytokinesis. Nat Cell Biol. 2006 Dec;8(12):1432-40
Wolf A, Keil R, Götzl O, Mun A, Schwarze K, Lederer M, Hüttelmaier S, Hatzfeld M
- Beyond regulation of cell adhesion: local control of RhoA at the cleavage furrow by the p0071 catenin. Cell Cycle. 2007 Jan 15;6(2):122-7
Keil R, Wolf A, Hüttelmaier S, Hatzfeld M
- Targeting of p0071 to the midbody depends on KIF3. J Cell Sci. 2009 Apr 15;122(Pt 8):1174-83
Keil R, Kiessling C, Hatzfeld M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1242/jcs.045377) - Folliculin interacts with p0071 (plakophilin-4) and deficiency is associated with disordered RhoA signalling, epithelial polarization and cytokinesis. Hum Mol Genet. 2012 Dec 15;21(24):5268-79
Nahorski MS, Seabra L, Straatman-Iwanowska A, Wingenfeld A, Reiman A, Lu X, Klomp JA, Teh BT, Hatzfeld M, Gissen P, Maher ER
- FMRP regulates actin filament organization via the armadillo protein p0071. RNA. 2013 Nov;19(11):1483-96. Epub 2013 Sep 23
Nolze A, Schneider J, Keil R, Lederer M, Hüttelmaier S, Kessels MM, Qualmann B, Hatzfeld M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1261/rna.037945.112)
