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Die NO-sensitive Guanylat-Cyclase (GC), der wichtigste physiologische Rezeptor für Stickstoffmonoxid (NO), ist an der Produktion des sekundären Botenstoffes cGMP beteiligt. Die GC ist ein obligates Heterodimer bestehend aus je einer alpha- und einer beta-Untereinheit, wobei die alphabeta-Isoform am häufigsten vorkommt. Die Bindung von NO an die prosthetische Häm-Gruppe der beta-Untereinheit führt zur Aktivierung des Enzyms. Das dabei gebildete cGMP bindet an Effektorproteine wie Proteinkinase G, Phosphodiesterasen und Ionenkanäle und vermittelt dadurch seine zellulären Effekte. Der Mechanismus der NO-induzierten Aktivierung der GC ist weitgehend bekannt; hingegen ist bisher nur wenig über alternative Regulationsmodi der GC wie zum Beispiel Phosphorylierung, Protein-Protein-Interaktion oder Translokation bekannt. Aufgabe der vorliegenden Arbeit war es daher, die Phosphorylierung der GC durch Tyrosinkinasen der Src-Familie sowie den GC-Interaktionspartner AGAP1 zu untersuchen. Die Tyrosinphosphorylierung der GC konnte in Gegenwart von Protein-Tyrosinphosphatase-Inhibitoren wie Pervanadat erstmals in endogenen Zellen wie Thrombozyten und vaskulären glatten Muskelzellen nachgewiesen werden. Untersuchungen mit dem Inhibitor SU6656 zeigten, dass Kinasen der Src-Familie an der Pervanadat-induzierten Phosphorylierung beteiligt sind. In Überexpressionssystemen wurde die GC durch Src und Fyn phosphoryliert, wobei Src hier deutlich effektiver war. Zudem kann Src die beta-Untereinheit der GC in vitro direkt phosphorylieren. Die Verwendung von Kinase-knockout-Zellen zeigte, dass neben Src auch andere Kinasen die GC-Phosphorylierung vermitteln können. Src interagiert mit dem Holoenzym der GC, wenn der Tyrosinrest 192 der beta-Untereinheit phosphoryliert ist. Hierbei bindet Src über seine SH2-Domäne an die GC. Mit der GC assoziiertes Src kann mindestens einen weiteren Tyrosinrest der beta-Untereinheit phosphorylieren. Ferner weisen einige Resultate auf eine zweite Bindungsstelle hin, die unabhängig von Tyrosin-192 und der SH2-Domäne ist. Experimente zur Lokalisation deuten auf eine möglicherweise durch Src vermittelte Translokation der Guanylat-Cyclase zur Plasmamembran hin. Ein weiterer Teil dieser Arbeit befasste sich mit AGAP1, einem etablierten Interaktionspartner der GC. AGAP1 ist am endosomalen Vesikeltransport beteiligt, indem es die Aktivität von Arf-GTPasen Phospholipid-abhängig stimulieren kann. In dieser Arbeit zeigte sich, dass AGAP1 über seinen N-Terminus sowie einen oder mehrere Segmente des C-Terminus dimerisiert. Außerdem kann AGAP1 über seine Pleckstrin-Homologie-Domäne an Phosphatidylinositol- Monophosphate und Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphat binden. Zusammenfassend betrachtet zeigt diese Arbeit neue potentielle Regulationsmechanismen der NO-sensitiven Guanylat-Cyclase durch Tyrosinphosphorylierung und durch die Interaktion mit der Tyrosinkinase Src und dem Multidomänen-Protein AGAP1 auf. Hierbei wird deutlich, dass der NO/cGMP-Signalweg, die Tyrosinphosphorylierungs-Kaskaden und der Vesikeltransport regulatorisch ineinander greifen.
Poster presentation: NO-sensitive guanylyl cyclases (GC) are the principal receptors for nitric oxide (NO) and convert GTP into the second messenger cGMP. We showed that GC is prone to tyrosine phosphorylation in COS1 cells overexpressing the human holoenzyme. Similar results were obtained in PC12 cells and in rat aortic tissue slices. The major phosphorylation site was mapped to position 192 in the regulatory domain of the beta1 subunit. Tyrosine phosphorylation of GC was reduced in the presence of the inhibitors PP1 and PP2 indicating that Src-like kinases are critically involved in phosphorylation. Moreover, co-immunoprecipitation experiments revealed an interaction between Src and GC. To further analyse the relevance of this posttranslational modification we generated a phospho-specific antibody raised against pTyr192. This antibody clearly distinguishes between phosphorylated and non-phosphorylated GC and may be a powerful tool to analyse the subcellular localisation of the phosphorylated enzyme.
Poster presentation NO-sensitive guanylyl cyclases (soluble guanylyl cyclase, sGC) are among the key regulators of intracellular cGMP concentration. The mechanisms underlying NO-mediated activation of sGC are quite well understood, however, little is known about the fine-tuning of sGC activity through alternative mechanisms such as protein phosphorylation. Several reports have demonstrated the reversible phosphorylation of sGC on serine/threonine residues, and it has been speculated, though not experimentally proven, that sGC might also be phosphorylated on tyrosine residues. Using broad-spectrum phosphatase inhibitors we were able to demonstrate tyrosine phosphorylation at Tyr192 of the beta 1 subunit of human sGC in COS1 cells. This residue forms part of a sequence segment (YEDL) representing a preferential binding site for SH2 domains of Src-like kinases. Pull-down assays and co-immunoprecipitation experiments showed that Src can indeed bind via its SH2 domain to pTyr192 of beta 1 indicating that tyrosine phosphorylation of sGC may be followed by recruitment of Src-like kinases to the phosphorylated beta 1 subunit. In support of this hypothesis, immunofluorescence studies showed a colocalization of overexpressed sGC and Src at the plasma membrane of COS1 and Hela cells. Together, our results point to an unexpected crosstalk between tyrosine kinase pathway(s) and the NO/cGMP signalling cascade which may result in translocation of the predominantly cytosolic sGC to the cytosolic face of the plasma membrane.