Die Rezeptor-Tyrosin-Protein-Phosphatase PCP-2 (auch bekannt als PTP-pi, PTP lambda, hPTP-J, PTPRO und PTP psi) ist ein Enzym , das beim Menschen durch das Gen PTPRU kodiert wird . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

Funktion

Das von diesem Gen kodierte Protein gehört zur Familie der Protein-Tyrosin-Phosphatasen (PTP). PTPs sind als Signalmoleküle bekannt, die eine Vielzahl zellulärer Prozesse regulieren, darunter Zellwachstum, Differenzierung, Zellzyklus und onkogene Transformation . Diese PTP besitzt eine extrazelluläre Region, eine einzelne Transmembranregion und zwei tandemartige intrazelluläre katalytische Tyrosin-Phosphatase-Domänen und stellt somit eine Rezeptor-Typ-PTP (RPTP) dar. Die extrazelluläre Region enthält eine Meprin-A5-Antigen-PTPμ-Domäne (MAM), eine Ig-ähnliche Domäne und vier Fibronectin-Typ-III-ähnliche Wiederholungen und gehört somit zur Familie der R2B-RPTPs. Sie wurde von mehreren Arbeitsgruppen kloniert und erhielt verschiedene Namen, darunter PCP-2 [ 5 ] , PTP pi [ 8 ] , PTP lambda [ 9 ] , hPTP-J [ 10 ] , PTPRO [ 6 ] und PTP psi. [ 11 ] Zu den weiteren R2B-RPTPs gehören PTPRM , PTPRK und PTPRT . Die Analyse der Genomstruktur von PCP-2 legt nahe, dass es am weitesten mit den R2B-RPTPs verwandt ist. [ 12 ]

RPTPs können Phosphatgruppen von Tyrosinresten abspalten. Obwohl die R2B-Familie der RPTPs durch zwei Tyrosinphosphatase-Domänen in ihrer intrazellulären Domäne charakterisiert ist, ist üblicherweise nur eine davon katalytisch aktiv. [ 13 ] [ 14 ] Eine Punktmutationsstudie legt nahe, dass nur die erste Phosphatase-Domäne von PCP-2 katalytisch aktiv ist und β-Catenin dephosphorylieren kann. [ 15 ] Ein rekombinantes Protein mit beiden PCP-2-Phosphatase-Domänen konnte auch EGFR dephosphorylieren. [ 8 ] Wurden jedoch die beiden intrazellulären katalytischen Tyrosinphosphatase-Domänen einzeln als rekombinante Proteine ​​exprimiert und in vitro mit dem künstlichen Substrat p-Nitrophenolphosphat (pNPP) getestet, konnten sowohl die erste als auch die zweite intrazelluläre Tyrosinphosphatase-Domäne pNPP dephosphorylieren. [ 8 ]

PTPRU als Pseudophosphatase

Die Röntgenkristallstruktur der ersten Phosphatasedomäne (D1) von PTPRU zeigt, dass mehrere divergente Sequenzen in wichtigen katalytischen Motiven zu Strukturveränderungen führen, die diese Domäne katalytisch inaktiv machen. [ 16 ] Die Phosphataseaktivität der PTPRU-D1-Phosphatasedomäne ist gegenüber einer Reihe phosphorylierter Substrate nicht nachweisbar, und die vollständige intrazelluläre Domäne von PTPRU kann pNPP nicht dephosphorylieren, was darauf hindeutet, dass PTPRU keine Phosphataseaktivität besitzt. [ 16 ] PTPRU kann daher als Pseudoenzym , in diesem Fall als Pseudophosphatase, klassifiziert werden. [ 17 ] Trotz fehlender katalytischer Aktivität kann PTPRU die Substrate der verwandten RPTP PTPRK binden. [ 16 ] Die Entfernung von PTPRU aus MCF10A-Brustepithelzellen führt zu einer verminderten Phosphorylierung des Zelladhäsionsproteins p120-Catenin , was darauf hindeutet, dass die PTPRU-Bindung Proteine ​​sequestrieren und vor der Dephosphorylierung durch aktive Phosphatasen schützen könnte. [ 16 ]

Verordnung

Die PCP-2-mRNA wird in Jurkat-T-Lymphomzellen durch Phorbolmyristatacetat (PMA) oder Calciumionophor, Okadainsäure, den Ras-Inhibitor Manumycin und Orthovanadat reguliert. [ 10 ] [ 18 ]

Alternatives Spleißen

Es wurden vier alternativ gespleißte Transkriptvarianten beschrieben, die für unterschiedliche Proteine ​​kodieren. [ 7 ]

Die Untersuchung von Maus-cDNA-Sequenzen in voller Länge für alternativ gespleißte Phosphatasegene identifizierte zwei neue Formen von PTPRU, die voraussichtlich zu zwei PCP-2-Spleißvarianten führen: eine gebundene Variante von PCP-2, die eine intakte extrazelluläre und Transmembrandomäne exprimiert, und eine PCP-2-Variante, der ein Signalpeptid fehlt, die aber intakte Transmembran- und zytoplasmatische Domänen kodiert. [ 19 ]

homophile Bindung

Es wurde gezeigt, dass die MAM-, Ig- und erste Fibronectin-III-Domäne von PCP-2 in vitro die Aggregation von Partikeln vermittelt. [ 9 ] PCP-2 erreicht dies durch Bindung an ein anderes PCP-2-Molekül auf einem fluoreszierenden Partikel, bekannt als homophile Bindung. PCP-2 konnte jedoch als vollständiges Protein keine Aggregation zwischen nicht-adhärenten Zellen vermitteln, was darauf hindeutet, dass PCP-2 keine homophile Adhäsion in Zellen vermittelt. [ 20 ] Die MAM- und Ig-Domänen von PCP-2 sind in der Lage, schwache Zell-Zell-Adhäsion zu vermitteln, wenn sie in das Wildtyp-PTPrho-Protein eingebaut werden. Dies zeigt, dass die MAM- und Ig-Domäne zwar schwache Zelladhäsion vermitteln können, aber weitere funktionelle Domänen innerhalb von PTPrho benötigen, um Zell-Zell-Adhäsion zu vermitteln. [ 20 ] Die Ig-Domäne des R2B-RPTP, PTPmu, reicht aus, um in vitro die Aggregation von Beads zu vermitteln. [ 21 ] Daher ist es möglich, dass die von Cheng et al. verwendeten PCP-2-Konstrukte aufgrund einer funktionellen Ig-Domäne in PCP-2 die Bead-Aggregation vermitteln konnten. [ 20 ] Eine funktionelle Ig-Domäne allein reicht jedoch nicht aus, um die Zell-Zell-Adhäsion zu vermitteln. Ähnlich wie andere Mitglieder der Subfamilie vermittelt PCP-2 keine heterophile Bindung zwischen verschiedenen R2B-RPTPs. [ 20 ]

Regulation der Cadherin-abhängigen Adhäsion

PCP-2 wurde mittels Immunhistochemie an Zell-Zell-Kontaktstellen lokalisiert und zeigte eine Kolokalisation mit E-Cadherin und Cateninen. [ 10 ] In Zelllysaten wurde eine Assoziation von PCP-2 mit β -Catenin nachgewiesen . [ 9 , 10] Es wurde gezeigt, dass PCP-2 wahrscheinlich über eine Sequenz in der juxtamembranen Domäne von PCP-2 direkt an β-Catenin bindet. [15, 22 ] β - Catenin ist ein Substrat von PCP -2. [ 15 ] Die Phosphataseaktivität von PCP-2 wirkt der β-Catenin-vermittelten Transkription entgegen. [ 23 ] Die Dephosphorylierung von β-Catenin durch PCP-2 führt unter anderem zu einer Förderung der E-Cadherin-vermittelten Zell-Zell-Adhäsion, einer Reduktion der Zellmigration [ 15 ] sowie einer Hemmung von Zellwachstum und -transformation. [ 23 ]

Rolle in der Entwicklung

Gewebeverteilung

PCP-2 wird im sich entwickelnden Nervensystem der Maus exprimiert. Genauer gesagt findet es sich zwischen den Embryonaltagen (E) 10,5 und 13,5 in der Dach- und Bodenplatte des sich entwickelnden Rückenmarks. [ 24 ] Zur gleichen Entwicklungszeit wird es in der Ventrikularzone des Telecephalons und des Hinterhirns exprimiert. [ 24 ] [ 25 ] PCP-2 wurde außerdem in der sich entwickelnden inneren Körnerschicht der Retina, im Riechepithel der Nasenhöhlen und in den Hirnhäuten nachgewiesen. [ 25 ] Im sich entwickelnden Nervensystem des Huhns wird PCP-2-mRNA in der ventralen Mittellinie des Neuralrohrs und an der Grenze zwischen Mittel- und Hinterhirn, der sogenannten Mittel-Hinterhirn-Grenze, exprimiert. [ 11 ] [ 26 ] PCP-2-mRNA ist auch in der Ventrikularzone der sich entwickelnden neuronalen Retina des Huhns nachweisbar. [ 26 ]

PCP-2 wird während der Entwicklung in nicht-neuronalen Geweben exprimiert, darunter im ersten sich bildenden Somiten des Hühnerembryos (S2) [ 11 ] , in den Linsenfasern des Auges, in der Speiseröhre, im Sklerotom, in den Nieren, in der Lunge, in den Schmelzorganen (frühe Schneide- und Backenzähne) und in den Schneckengängen des Innenohrs. [ 24 ] [ 25 ] Die PCP-2-Expression verändert sich in den meisten dieser Gewebe im Laufe der Entwicklung. [ 25 ]

PCP-2 wird in mesodiencephalen Dopaminneuronen (mdDA-Neuronen) exprimiert. [ 27 ] Seine Expression wird dort durch die koordinierte Aktivität des Orphan-Kernrezeptors Nurr1, der an den PCP-2-Promotor bindet, sowie des Homeobox-Transkriptionsfaktors Pitx3 reguliert . [ 27 ] Sowohl Nurr1 als auch Pitx3 sind für die Entwicklung von mdDA-Neuronen im Gehirn erforderlich. Dies deutet darauf hin, dass PCP-2 auch ein wichtiges nachgeschaltetes Gen für die Entwicklung von mdDA-Neuronen ist. [ 27 ]

Funktion

Mithilfe von Morpholinos zur Reduktion der PCP-2-Protein-Expression (PTP psi) in Zebrafischembryonen konnten Aerne und Ish-Horowicz zeigen, dass PCP-2 für die Somitenbildung (Körpersegmentbildung) während der Zebrafischentwicklung notwendig ist. [ 28 ] Die Reduktion der PCP-2-Expression führte zum Verlust der Somitengrenzen, zur Verkürzung der Körperachse und zur Störung der anteroposterioren Polarität innerhalb der sich entwickelnden Somiten. Schließlich wurde gezeigt, dass PCP-2 die Expression der Somitenbildungs-Uhrgene her1, her7 und delta C reduziert, was die Autoren zu der Annahme veranlasste, dass PCP-2 entweder vorgelagert oder parallel zum Notch-delta-Signalweg während der Zebrafischentwicklung beteiligt ist. [ 28 ]

PCP-2 wird in Megakaryozyten-Zelllinien exprimiert. [ 29 ] Die PCP-2-Protein-Expression in diesen Zelllinien wird durch PMA-Stimulation erhöht. [ 29 ] PCP-2 und der c-Kit-Tyrosinkinase-Rezeptor interagieren in diesen Zellen konstitutiv, und es wurde gezeigt, dass PCP-2 nach Stimulation mit dem c-Kit-Liganden SCF tyrosinphosphoryliert wird. [ 29 ] Die Behandlung von Megakaryozyten mit Antisense-Oligonukleotiden zur Reduktion der PCP-2-Protein-Expression führte zu einer signifikanten Verringerung der Proliferation von Megakaryozyten-Vorläuferzellen. [ 29 ]

Rolle bei Krebs

PCP-2 wird aufgrund seiner reduzierten Expression in Melanomgewebe und -zelllinien als Tumorsuppressorgen vermutet. [ 30 ]

Wechselwirkungen

PCP-2 interagiert mit folgenden Proteinen:

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