Dissecting the role of tyrosine phosphorylation of WAVE in macrophage migration

Cell migration is highly dependent on the precise orchestration of the assembly and disassembly of filamentous actin at their leading edge. Therefore, the temporal and spatial regulation of WAVE activity as the main regulator of Apr2/3 for branched actin polymerization is crucial for efficient lamel...

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Main Author: Rüder, Marike
Contributors: Bogdan, Sven (Prof., Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2021
Normale und Pathologische Physiologie
Subjects:
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Table of Contents: Die Migration von Zellen ist im hohen Maße von dem Auf- und Abbau der Aktinfilamente am Leitsaumen der Zellen abhängig. Dabei ist die lokale und zeitgenaue Regulation von WAVE als Schlüsselregulator des Arp2/3 Komplexes für vernetzte Aktin Polymerisierung entscheidend für eine effiziente, durch das Lamellipodium getriebene, Zellbewegung. Diese Arbeit zeigt, dass mutierte wave Makrophagen in Drosophila keine Lamellipodia mehr ausbilden, was starke Migrationsdefekte zur Folge hat. Dennoch reagieren weiter sie auf Wundsignale, die sie mittels einer rudimentären, filopodialen Migration erreichen. Jedoch konnte gezeigt werden, dass die Zerstörung der WIRS Rezeptor-Bindestelle im WRC die Wundantwort der Makrophagen nicht beeinträchtigt. Die Nicht-Rezeptor-Tyrosinkinase Abl wird als Schlüsselregulatoren für WAVE vermutet, indem sie mittels Phosphorylierung die Aktivität verändert. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen, dass die aktive Form von Abl ein Effektor von WAVE ist. Der Verlust von abl sowie die Überexpression des dominant negativen Transgens führen zu einer gesteigerten Zellspreizung. Weiter ist in der Abwesenheit von Abl die Membranlokalisation von WAVE erhöht. Diese Veränderung hat Einfluss auf die freie Migration, indem sie das explorative Verhalten der Zellen senkt. Jedoch hat der Verlust von abl keine Auswirkung auf das Reaktionsvermögen von Makrophagen auf externe Beschädigungssignale. WAVE besitzt vier Tyrosine in der WHD: Y127 ist ein vorhergesagtes Ziel der Src Kinase und Y153 der Abl Kinase. Die WAVE Phospho-Mutante Y153F wird jedoch immer noch von Abl phosphoryliert. Das weist darauf hin, dass noch weitere Tyrosine relevante Ziel von Abl sind. Nichtsdestotrotz führt die Phosphorylierung von Y153 zu einer Erhöhung des F-Aktin Level, was die physiologische Relevanz dieses Tyrosins unterstreicht. Es kann angenommen werden, dass die Phosphorylierung von Y153 aktivierend auf WAVE und den WRC wirkt. Dieses Ergebnis ist konsistent mit denen anderer Studien. Die Analyse der Migration von Makrophagen zeigt, dass die Phosphorylierung von Y153 zu einer Reduktion der Geschwindigkeit führt. Im Gegensatz dazu hat die Phosphorylierung von Y127 weder einen Einfluss auf das F-Aktin Level noch auf das Migrationsverhalten der Makrophagen. Interessanterweise führt die gleichzeitige Phosphorylierung von beiden Tyrosinen zu einer drastischen Reduktion von lamellipodialen Strukturen. Diese Zellen stellen verlängerte Filopodien aus und besitzen eine sternförmige Zellform, die mit mutierten wave Makrophagen vergleichbar ist. In migrierenden Makrophagen führt dies zu einer Reduktion in der Geschwindigkeit und hat einen negativen Einfluss auf die Persistenz der Zellen. Die individuelle Phosphorylierung von Y127 oder Y153 hat keinen negativen Einfluss auf die Viabilität der Fliegen, wohingegen die gleichzeitige Phosphorylierung zu Letalität im späten Puppenstadium führt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Phosphorylierung von multiplen Tyrosinen einen negativ regulatorischen Effekt auf die Funktion des WRC hat. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Phosphorylierungs-Status von WAVE wichtig ist für die Regulation der Aktivität des WRC.