β-Arrestin is a scaffold protein that regulates signal transduction by seven transmembrane-spanning receptors. Among other functions it is also critically required for Wnt/β-catenin signal transduction. In the present study we provide for the first time a mechanistic basis for the β-arrestin function in Wnt/β-catenin signaling. We demonstrate that β-arrestin is required for efficient Wnt3a-induced Lrp6 phosphorylation, a key event in downstream signaling. β-Arrestin regulates Lrp6 phosphorylation via a novel interaction with phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2)-binding protein Amer1/WTX/Fam123b. Amer1 has been shown very recently to bridge Wnt-induced and Dishevelled-associated PtdIns(4,5)P2 production to the phosphorylation of Lrp6. Using fluorescence recovery after photobleaching we show here that β-arrestin is required for the Wnt3a-induced Amer1 membrane dynamics and downstream signaling. Finally, we show that β-arrestin interacts with PtdIns kinases PI4KIIα and PIP5KIβ. Importantly, cells lacking β-arrestin showed higher steady-state levels of the relevant PtdInsP and were unable to increase levels of these PtdInsP in response to Wnt3a. In summary, our data show that β-arrestins regulate Wnt3a-induced Lrp6 phosphorylation by the regulation of the membrane dynamics of Amer1. We propose that β-arrestins via their scaffolding function facilitate Amer1 interaction with PtdIns(4,5)P2, which is produced locally upon Wnt3a stimulation by β-arrestin- and Dishevelled-associated kinases.
- MeSH
- adaptorové proteiny signální transdukční genetika metabolismus MeSH
- arrestiny genetika metabolismus MeSH
- buněčná membrána metabolismus MeSH
- embryo savčí cytologie MeSH
- fibroblasty cytologie metabolismus MeSH
- fosfatidylinositol-4,5-difosfát metabolismus MeSH
- fosfoproteiny genetika metabolismus MeSH
- fosforylace MeSH
- fosfotransferasy s alkoholovou skupinou jako akceptorem genetika metabolismus MeSH
- HEK293 buňky MeSH
- konfokální mikroskopie MeSH
- kultivované buňky MeSH
- LDL receptor related protein 6 genetika metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- myši knockoutované MeSH
- myši MeSH
- nádorové supresorové proteiny genetika metabolismus MeSH
- protein Wnt3A genetika metabolismus MeSH
- RNA interference MeSH
- vazba proteinů MeSH
- western blotting MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- myši MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Arrestiny jsou významné intracelulární proteiny regulující G-protein-spřaženou receptorovou (GPCR) signalizaci. Tvoří komplexy s většinou GPCRs (po jejich aktivaci navázáním agonisty a fosforylaci) a hrají klíčovou roli v procesech receptorové homologní desenzitizace, sekvestrace a downregulace, které vedou k terminaci aktivace G-proteinů. V lidském organismu je zastoupeno deset typů arrestinů náležících do dvou skupin: mezi zrakové/beta arrestiny a alfa arrestiny. Nedávno bylo zjištěno, že skupina zrakových/beta arrestinů (která je tvořena čtyřmi členy: rod arrestinem, ß-arrestinem 1, ß-arrestinem 2 a cone arrestinem) je odvozena od nově objevených alfa arrestinů. Označení „alfa“ je velmi výstižné, tato skupina arrestinů je fylogeneticky starší a název je komplementární k názvu skupiny beta. Rod a cone arrestiny se nacházejí v buňkách sítnice, kde regulují funkci fotoreceptorů. ß-arrestiny jsou ubikvitně vyjádřeny, jejich nejvyšší koncentrace byly zjištěny v mozku a ve slezině. Kromě tradiční role v desenzitizaci (a následujících procesech) podporují ß-arrestiny též tvorbu signalizačních komplexů s tyrozinkinázou Src a s mitogenem-aktivovanými proteinkinázami, které umožňují G-protein-spřaženým receptorům signalizovat nezávisle na G-proteinech. V těchto kaskádách slouží jako „scaffolding“ a adaptorové proteiny a regulují buněčné procesy jako např. chemotaxi, apoptózu a metastázování. ß-arrestiny se tak stávají lákavým terapeutickým cílem pro léčbu některých nádorových onemocnění (např. karcinomu prsu, plic, kolorekta), alergického astmatu, hypertenze a dalších nemocí.
Arrestins are important intracellular proteins, multifunctional regulators of G-protein-coupled receptor (GPCR) signaling. They form complexes with most GPCRs (following agonist binding and phosphorylation of receptors) and play a central role in the processes of homologous desensitization, sequestration and downregulation of receptors, which lead to termination of G-protein activation. Humans have ten arrestin subtypes pertaining to two subfamilies, visual/beta arrestins and alpha arrestins. Visual/beta subfamily (which contains four members: rod arrestin, ß-arrestin 1, ß-arrestin 2 and cone arrestin) was branched from new fi nding alpha arrestins relatively recently. “Alpha“ fi ts because this subfamily is ancient/ancestral, and it complements the name of the beta class. The rod and the cone arrestins are expressed in the retina, where they regulate photoreceptor function. The ß-arrestins are ubiquitously expressed proteins whose highest levels of expression are in the brain and spleen. Besides their role in desensitization (and following processes), ß-arrestins promote the formation of signaling complexes with tyrosine kinase Src and mitogen-activated protein kinase cascades allowing G-protein-coupled receptors to signal independently from G-protein. They serve as scaffold and adaptor proteins in these cascades and regulate cellular processes such as chemotaxis, apoptosis, and metastasis. Thus, novel therapies focused on these proteins may prove useful in the treatment of some cancer disorders (for example breast, lung, and colorectal carcinomas), allergic asthma, hypertension, etc.
- MeSH
- apoptóza MeSH
- arrestiny genetika metabolismus ultrastruktura MeSH
- financování organizované MeSH
- interakce mezi receptory a ligandy účinky léků MeSH
- kinasy receptorů spřažených s G-proteiny genetika metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- mitogenem aktivované proteinkinasy MeSH
- proteasomový endopeptidasový komplex MeSH
- receptory spřažené s G-proteiny antagonisté a inhibitory genetika MeSH
- signální transdukce genetika účinky léků MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
