The role of protein phosphatase 2A in the lung endothelial barrier regulation

Absztrakt

Endothelial barrier integrity is dependent on Ser/Thr protein phosphorylation of cytoskeletal and adherens junction proteins. Protein phosphatase 2A (PP2A) is involved in the maintenance of barrier integrity and myosin phosphatase (MP) is important in the regulation of actomyosin contraction. Our aim was to further explore the role of PP2A in the EC barrier regulation, and to find binding partners of the PP2A substrate, CPI-17, an endogenous inhibitor of MP. We examined macro- and microvascular EC and provided new evidence on the significance of PP2A in the regulation EC cytoskeleton and adherens junction (AJ) assembly with special focus on the Bα regulatory subunit. Inhibition of PP2A with OA and fostriecin affected actin arrangement and caused microtubule dissolution. Depletion of the Bα subunit had a similar effect, as it led to actin reorganization. Moreover the lack of PP2A Bα significantly exacerbated thrombin-induced increase in EC barrier permeability. AJ proteins VE cadherin and β-catenin were detected as binding partners of Bα with pull down assay. Inhibition of PP2A caused the redistribution of -catenin and VE-cadherin, from the cell junctions to the cytosol and nucleus and resulted in phosphorylation of β-catenin. Similarly, the depletion of Bα affected the F-actin organization in EC, and lead to the disruption of AJs, parallel with β-catenin phosphorylation on Ser552. The effect of Bα depletion was further enhanced by thrombin treatment. It is established that PP2A dephosphorylates, thus inactivates CPI-17, however little is known about the linkage of CPI-17 phosphorylation and endothelial cytoskeleton. Phosphorylation of CPI-17 at Thr38 by PKC enhances its inhibitory potency and converts the protein into a potent inhibitor of MP. CPI-17 is expressed in HLMVEC and it was found to be involved in the regulation of EC barrier permeability. Plakoglobin, an AJ protein stabilizing cell junctions, was revealed as a putative binding partner of CPI-17 by two-hybrid screening. We confirmed the plakoglobin-CPI-17 interaction in HLMVEC, furthermore we detected decreased association between these two proteins by PMA-induced CPI-17 phosphorylation. Our results suggests that PP2A Bα has a functional role in the barrier protective function of PP2A and in the regulation of AJ proteins via the dephosphorylation of -catenin. Moreover, our data suggest that CPI-17 can interact with major elements of the cytoskeleton through its binding partnerA jól működő vaszkuláris endotél barrier funkció nagymértékben függ a citoszkeletális és adherens sejtkapcsoló (AJ) fehérjék Ser/Thr oldalláncainak foszforilációjától. Munkacsoportunk korábban kimutatta, hogy a protein foszfatáz 2A (PP2A) katalitikus és szerkezeti alegysége jelentős szerepet játszik a barrier funkció fenntartásában. Irodalmi adatok alapján tudjuk, hogy a miozin foszfatáz (MP) szabályozó szerepet tölt be a sejtkontrakcióban. Munkánk során célul tűztük ki a PP2A Bα regulátor alegység illetve a PP2A egyik szubsztrátja, a specifikus MP inhibitor, CPI-17 szerepének tisztázását a barrier funkció szabályozásában. Makro- és mikrovaszkuláris endotél sejteket PP2A gátlószerekkel (okadánsav (OA) és fosztriecin) kezelve az aktin filamentumok átrendeződését és a mikrotubulusok destabilizálóját figyeltük meg. Hasonlóképpen aktin stressz kábelek kialakulását tapasztaltuk a PP2A Bα csendesítése során, ami trombin kezelés hatására fokozódott. Transzendotél ellenállás méréseink fokozott endotél permeabilitás növekedést mutattak a Bα csendesített sejtekben trombin kezelés hatására a nonsi-RNS transzfektált sejtekhez képest. Pull-down kísérlettel sikerült specifikus kölcsönhatást kimutatni a Bα és két adherens sejtkapcsoló fehérje, a VE-cadherin és β-catenin között. Az OA és fosztriecin kezelés a VE-cadherin és β-catenin transzlokációját okozta sejtmembránból a citoplazmába, továbbá a β-catenin hiperfoszforilációját tapasztaltuk. Immunfloreszcens és Western blot kísérleteink azt mutatták, hogy a specifikus PP2A Bα depléció negatívan befolyásolta az aktin filamentumok elrendeződését, és az adherens sejtkapcsolatok széteséséhez vezetett, ezzel párhuzamosan a β-catenin S552 foszforilációját okozta. A PP2A defoszforilálja és ezáltal a CPI-17 fehérje inaktivációját okozhatja, azonban a CPI-17 és a citoszkeleton kapcsolatáról jelenleg keveset tudunk. A CPI-17 fehérjét a PKC enzim foszforilálja és fokozza a CPI-17 gátló hatását a MP-al szemben. Korábbi vizsgálatok igazolták a CPI-17 expresszióját HLMVE sejtekben, és szerepét az endotél barrier funkcióban. A bakteriális két-hibrid szűrés során talált lehetséges kölcsönható partnerek közül ko-immunprecipitációval sikerült igazolnunk a plakoglobin és a CPI-17 kapcsolatát HLMVE sejtekben. PMA kezelés hatására azonban a két fehérje között csökkent kölcsönhatást tudtunk kimutatni. Eredményeink alapján arra következtetünk, hogy a Bα regulátor alegység jelentős szabályozó szereppel bír a citoszkeleton és az AJ fehérjék defoszforilációjának szabályozásában. Kimutattuk, a CPI-17 és a plakoglobin kölcsönhatását mikrovaszkuláris endotél sejtekben. Eredményeink azt igazolják, hogy a CPI-17 szerepe az AJ stabilizálásában és a barrier funkció szabályzásában foszforiláció függő folyamat, amelyben a PP2A fontos szerepet tölthet be.

Leírás
Kulcsszavak
Endotélium/Endothelium, Barrier funkció/Barrier function, Protein foszfatáz 2A/Protein phosphatase 2A, β-catenin, CPI-17, Plakoglobin, Immunofluoreszcencia/Immunofluorescence, Transzendotél ellenállás mérés/Transendothelial resistance measurement, Ko-immunprecipitáció/Co-immunprecipitation
Forrás