Impact of Baz/PAR-3 phosphorylation by aPKC on cell polarity

URN zum Zitieren dieses Dokuments:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-359431
DOI zum Zitieren dieses Dokuments:: 10.5283/epub.35943

Feicht, Sabine Ursula Katharina

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Lizenz: Creative Commons Namensnennung 4.0 International
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Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 18 Jul 2017 05:41

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Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	18 Juli 2017
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Dr. Michael Krahn
Tag der Prüfung:	13 Juli 2017
Institutionen:	Nicht ausgewählt
Stichwörter / Keywords:	Bazooka, PAR-3, aPKC, PAR-1, Crumbs, adherens junctions, cell polarity
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	35943

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Zusammenfassung (Englisch)

Zusammenfassung (Englisch)

The apical-basal polarization and the formation of cell-cell junctions are important key steps in the development of epithelia to ensure barrier formation, directed transport and mechanical integrity of the tissue. In this context the PAR complex, which consists of the multi modular scaffold proteins Bazooka (Baz, PAR-3 in mammals), PAR-6 and the atypical protein kinase C (aPKC), is of essential significance. The proteins in this complex operate in a specific hierarchy, in which Baz plays a key role in the proper subcellular localization of other apical markers. Later in epithelial development, the scaffolding protein Baz and the transmembrane protein Crumbs (Crb) function to some extent redundantly to determine the apical domain of epithelial cells and further direct the formation of apical junctions by recruiting aPKC. On the other hand, the formation of the active PAR complex is counterbalanced by the basolateral kinase PAR-1. However, it is still not entirely understood, how aPKC functions in positioning Baz at the apical junctions.
In this study the interaction between aPKC and Baz/PAR-3 was characterized in more detail. aPKC can interact with the PDZ2-3 domain and the aPKC-binding motif of Baz. Furthermore, five serines/threonines within the BazPDZ2-3 region and seven serines/threonines of the mammalian homolog PAR-3PDZ2-3, respectively, could be identified to be phosphorylated by aPKC. Impaired Baz PDZ-phosphorylation disrupts apical junctional accumulation of Baz/aPKC and AJ formation during late cellularization/early gastrulation in the Drosophila epidermis. These defects can be rescued by ectopic expression of Crb or activated aPKC as well as by inhibition of PAR-1. Thus PDZ-phosphorylation of Baz by aPKC is essential to recruit and activate aPKC in the absence of Crb in order to restrict basolateral PAR-1 activity to ensure correct apical-basal polarization and AJ formation of epithelial cells.
As PAR-6 has a supposed PDZ-binding motif (PBM), we questioned if this PBM is important for PAR-6 localization and function. Experiments made in this study give a first hint to a certain role of the PDZ-binding motif in the correct function of PAR-6.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Die apikal-basale Zellpolarisierung und die Bildung von Zell-Zell Verbindungen sind fundamentale Mechanismen in der epithelialen Entwicklung, um Abgrenzungen festzulegen sowie einen gerichteten Transport und die mechanische Integrität des Gewebes sicherzustellen. Hierbei ist der PAR-Komplex, welcher aus den multimodularen Gerüstproteinen Bazooka (Baz, PAR-3 in Säugern) und PAR-6, sowie der atypischen Proteinkinase C (aPKC) besteht, von wesentlicher Bedeutung. Die Proteine in diesem Komplex agieren in einer spezifischen Hierarchie, bei der Baz die Schlüsselrolle in der korrekten subzellulären Lokalisation anderer apikaler Marker spielt. Später in der epithelialen Entwicklung wirken das Gerüstprotein Baz mit dem Transmembranprotein Crb redundant zusammen, um die apikale Region der epithelialen Zelle zu bestimmen und die Bildung apikaler Zellverbindungen durch die Rekrutierung von aPKC zu dirigieren. Demgegenüber wird die Formierung des aktiven PAR Komplexes auch durch die basolaterale Kinase PAR-1 ausbalanciert. Allerdings ist die genaue Positionierung von Baz durch aPKC an die apikalen Zellverbindungen noch nicht gänzlich verstanden.
In der vorliegenden Studie wurde eine genaue Untersuchung der Interaktion zwischen aPKC und Baz/PAR-3 vorgenommen. aPKC kann mit der PDZ2-3 Domäne und dem aPKC-Binde Motiv von Baz interagieren. Weiterhin konnten fünf Serine/Threonine in BazPDZ2-3 und entsprechend sieben Serine/Threonine im Säugerhomolog PAR-3PDZ2-3 identifiziert werden, welche von aPKC phosphoryliert werden. Eine veränderte Baz-PDZ Phosphorylierung beeinträchtigt die Akkumulation von Baz/aPKC an die apikalen Zellverbindungen und stört die AJ-Bildung während der späten Zellularisierung/frühen Gastrulation in der Drosophila Epidermis. Diese Defekte können durch eine ektopische Crb-Expression oder durch aktiviertes aPKC sowie durch Inhibierung von PAR-1 gerettet werden. Folglich ist die PDZ-Phosphorylierung von Baz durch aPKC essentiell für die Rekruitierung und Aktivierung von aPKC in Abwesenheit von Crb, um entsprechend die basolaterale PAR-1-Aktivität zu regulieren und dadurch eine korrekte apikal-basale Polarisierung sowie AJ-Bildung der epithelialen Zelle zu gewährleisten.
Da PAR-6 ein putatives PDZ-Binde Motiv (PBM) aufweist, stellte sich die Frage, ob dieses Motiv wichtig für die PAR-6 Lokalisierung und Funktion ist. Experimente in dieser Studie geben einen ersten Hinweis darauf, dass das PDZ-Binde Motiv eine gewisse Rolle bei der richtigen Funktionalität von PAR-6 spielt.

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