Analýza kináz ve Wnt signalizaci

Bc. Igor Červenka, Ph.D.

Master's thesis

Kinase analysis in the Wnt signalling

Abstract:

Wnt/β-kateninová dráha bola implikovaná vo vývoji a vo viacerých onkogenetických ochoreniach. Proteín LRP6 v nej funguje ako ko-receptor a molekulárny mechanizmus transdukcie signálu z membrány do cytoplazmy nebol doposiaľ uspokojivo objasnený. Myslí sa, že GSK-3β a CK1γ fosforylujú LRP6 na rozličných motívoch a toto vedie k stabilizácii β-kateninu. Cieľom diplomovej práce bolo preskúmať a prehodnotiť súčasné hypotézy s transdukcii signálu a navrhnúť nový mechanizmus, ktorý zahŕňa MAP kinázy ako možné regulátory kanonickej Wnt signalizácie. Na základe celokinómového siRNA skríningu a následných biochemických a in vivo analýz sme identifikovali mitogén-asociované proteín kinázy p38b, JNK1 a ERK1/2 ako kľúčových hráčov pri fosforylácii LRP6. Priama fosforylácia PPPS/TP motívov týmito kinázami nie je postačujúca na propagáciu signálu do cytoplazmy, je však podstatná, pretože uvádza LRP6 ako miesto komunikácie medzi Wnt signalizáciou a mitogénnymi dráhami. Ďalej sme pozorovali, že externé podnety ako napríklad UV žiarenie alebo forbol estery, ktoré kontrolujú hladiny MAP kináz tiež kontrolujú výber kinázy, ktorá v danom momente fosforyluje LRP6. Tieto jedinečné objavy nastoľujú novú paradigmu v tom, že neexistuje jediná dedikovaná kináza kontrolujúca fosforyláciu LRP6, ale táto je zvolená v závislosti na kontexte z rady kináz na základe bunkového typu alebo stavu v ktorom sa bunka nachádza.

Abstract:

Wnt/β-catenin pathway was implicated in development and various oncogenetic diseases. Protein LRP6 works as its co-receptor and molecular basis for signal transduction from membrane to cytoplasm has not been sufficiently described. GSK-3β and CK1γ are thought to phosphorylate LRP6 on different motifs and this leads to stabilization of β-catenin. Aim of thesis was to inspect and evaluate current hypotheses concerning signal transduction and propose new signaling paradigm, which incorporates MAP kinases as potential regulators of Wnt/β-catenin signaling pathway. Based on kinome-wide siRNA screening and subsequent biochemical and in vivo analysis we identified mitogen-activated protein kinases p38β, JNK1 and ERK1/2 as key players in LRP6 phosphorylation. Direct phosphorylation of PPPS/TP motifs by these kinases are not sufficient to propagate signal further into the cytoplasm, but are very important, because they establish LRP6 as a cross-talk point between Wnt and mitogenic pathways. Furthermore we observed that external stimuli such as UV radiation or phorbol esters, which control the activity of MAPKs also control the choice of the LRP6-PPPS/TP kinase. These unique findings propose a new paradigm, that there is not a single dedicated kinase controlling LRP6 phosphorylation, but the actual effector kinase is chosen context dependently from a pool based on cell type or its current state.

Keywords

MAPK, LRP6, canonical Wnt signaling, kanonická Wnt signalizácia, context dependent LRP6 phosphorylation, fosforylácia LRP6 v závislosti na kontexte

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 15. 6. 2010
• Supervisor: doc. Mgr. Vítězslav Bryja, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular Biology and Genetics