Μελέτη των μηχανισμών εκδήλωσης συγγενών καρδιοπαθειών με την χρήση του zebrafish ως πειραματικό μοντέλο

2016 ◽  
Author(s):  
Δέσποινα Μπουρνελέ
Keyword(s):  
Adenomatous Polyposis Coli ◽  
Outflow Tract ◽  
Adenomatous Polyposis ◽  
Polyposis Coli

Οι βαλβιδοπάθειες με συχνότητα εμφάνισης 5% επί των ζώντων νεογνών αποτελούν το 20-30% του συνόλου των συγγενών καρδιοπαθειών. Οι καρδιακές βαλβίδες αναπτύσσονται και διαμορφώνονται ταυτόχρονα με το σχηματισμό της καρδιάς και όσο αυτή συστέλλεται. Οι βαλβίδες λειτουργούν καθ’όλη τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού με σκοπό την παρεμπόδιση της παλίνδρομης ροής του αίματος μεταξύ των καρδιακών κοιλοτήτων. Η ακριβής τους διαμόρφωση είναι σημαντική για την φυσιολογική καρδιακή λειτουργία και είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της συσταλτικότητας της καρδιάς και της αιμοδυναμικής ροής. Ποικίλα σηματοδοτικά μονοπάτια εμπλέκονται στη μορφοποίηση των καρδιακών βαλβίδων. Ωστόσο, οι μοριακοί μηχανισμοί που διέπουν την ανάπτυξη τους δεν έχουν πλήρως διαλευκανθεί.Το zebrafish αποτελεί ένα ιδανικό πειραματικό μοντέλο για τη μελέτη της ανάπτυξης των καρδιακών βαλβίδων καθώς επιτρέπει τη μη επεμβατική in vivo παρατήρηση της ανάπτυξης του καρδιαγγειακού συστήματος. Επίσης, η καρδιά του, zebrafish έχει την ικανότητα να αναγεννάται σε όλη τη διάρκεια ζωής του ψαριού, προσφέροντας γνώση για την κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την αναγέννηση της ανθρώπινης καρδιάς. Το zebrafish είναι ακόμα ένα πολύτιμο γενετικό εργαλείο για την ταυτοποίηση υποψήφιων γονιδίων για συγγενείς καρδιοπάθειες, είτε μέσω του χαρακτηρισμού μεταλλαγμένων σειρών που έχουν προέλθει από γενετικούς ελέγχους είτε μέσω της φαινοτυπικής παρατήρησης εμβρύων μετά από εφαρμογή μεθόδων γονιδιωματικής τροποποίησης.Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε η ταυτοποίηση και ο χαρακτηρισμός γονιδίων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη και το σχηματισμό των καρδιακών βαλβίδων. Οι μεταλλαγμένες γενετικές σειρές που χρησιμοποιήθηκαν προήλθαν από τυχαία μεταλλαξιγένεση στα πλαίσια ενός ελέγχου πρόσθιας γενετικής για καρδιοαγγειακούς φαινότυπους. Η μεταλλαγμένη σειρά bua εμφανίζει στένωση της βαλβίδας στο σημείο εξώθησης της καρδιάς (outflow tract), με αποτέλεσμα την ελαττωματική ανάπτυξη της κολποκοιλιακής βαλβίδας και την παλινδρόμησή του αίματος μεταξύ κόλπου και κοιλίας. Τα έμβρυα της μεταλλαγμένης σειράς BH εμφανίζουν μικρότερη σε μέγεθος καρδιά και κυρτή ουρά. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός της διαγονιδιακής σειράς Tg(7xTCF-Xla.Siam:nlsmCherry). Πρόκειται για μια νέα διαγονιδιακή σειρά αναφοράς της Wnt/β-κατενίνης, που συμβάλλει στον εντοπισμό της ενεργότητας του σηματοδοτικού μονοπατιού στα κύτταρα του zebrafish. Ο χαρακτηρισμός του διαγονιδίου πραγματοποιήθηκε και στη μεταλλαγμένη σειρά apchu745, στην οποία το σηματοδοτικό μονοπάτι Wnt/β-catenin είναι μόνιμα ενεργοποιημένο. Έμβρυα zebrafish με μεταλλάξεις στο ογκοκατασταλτικό γονίδιο apc (adenomatous polyposis coli) εμφανίζουν ανωμαλίες στην ανάπτυξη της καρδιάς, όπως ελαττωματική καρδιακή συσταλτικότητα, ελαττωματική κάμψη της καρδιάς, καθώς επίσης και υπερπλαστικά καρδιακά επάρματα στις καρδιακές βαλβίδες.Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας ήταν η μελέτη της λειτουργίας των γονιδίων, η ταυτοποίηση νέων σηματοδοτικών μονοπατιών και η διαλεύκανση των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην παθογένεση των συγγενών καρδιοπαθειών. Αρκετά μοναδικά χαρακτηριστικά καθιστούν το zebrafish ένα ελκυστικό πειραματικό μοντέλο, που προσφέρει τη δυνατότητα μοντελοποίησης μεγάλου εύρους ανθρώπινων ασθενειών.

scholarly journals Adenomatous polyposis coli nucleates actin assembly to drive cell migration and microtubule-induced focal adhesion turnover

2017 ◽  
Vol 216 (9) ◽  
pp. 2859-2875 ◽  
Author(s):  
M. Angeles Juanes ◽  
Habib Bouguenina ◽  
Julian A. Eskin ◽  
Richa Jaiswal ◽  
Ali Badache ◽  
...  
Keyword(s):  
Cell Migration ◽  
Adenomatous Polyposis Coli ◽  
Focal Adhesions ◽  
Adenomatous Polyposis ◽  
Actin Assembly ◽  
Polyposis Coli ◽  
Directed Cell Migration ◽  
Direct Cell ◽  
Mitochondrial Distribution

Cell motility depends on tight coordination between the microtubule (MT) and actin cytoskeletons, but the mechanisms underlying this MT–actin cross talk have remained poorly understood. Here, we show that the tumor suppressor protein adenomatous polyposis coli (APC), which is a known MT-associated protein, directly nucleates actin assembly to promote directed cell migration. By changing only two residues in APC, we generated a separation-of-function mutant, APC (m4), that abolishes actin nucleation activity without affecting MT interactions. Expression of full-length APC carrying the m4 mutation (APC (m4)) rescued cellular defects in MT organization, MT dynamics, and mitochondrial distribution caused by depletion of endogenous APC but failed to restore cell migration. Wild-type APC and APC (m4) localized to focal adhesions (FAs), and APC (m4) was defective in promoting actin assembly at FAs to facilitate MT-induced FA turnover. These results provide the first direct evidence for APC-mediated actin assembly in vivo and establish a role for APC in coordinating MTs and actin at FAs to direct cell migration.

scholarly journals Adenomatous polyposis coli plays a key role, in vivo, in coordinating assembly of the neuronal nicotinic postsynaptic complex

2008 ◽  
Vol 38 (2) ◽  
pp. 138-152 ◽  
Author(s):  
Madelaine M. Rosenberg ◽  
Fang Yang ◽  
Monica Giovanni ◽  
Jesse L. Mohn ◽  
Murali K. Temburni ◽  
...  
Keyword(s):  
Adenomatous Polyposis Coli ◽  
Adenomatous Polyposis ◽  
Polyposis Coli

scholarly journals Adenomatous polyposis coli protein nucleates actin assembly and synergizes with the formin mDia1

2010 ◽  
Vol 189 (7) ◽  
pp. 1087-1096 ◽  
Author(s):  
Kyoko Okada ◽  
Francesca Bartolini ◽  
Alexandra M. Deaconescu ◽  
James B. Moseley ◽  
Zvonimir Dogic ◽  
...  
Keyword(s):  
Adenomatous Polyposis Coli ◽  
Microtubule Dynamics ◽  
Actin Dynamics ◽  
Adenomatous Polyposis ◽  
Actin Assembly ◽  
Polyposis Coli ◽  
Adenomatous Polyposis Coli Protein ◽  
Cell Protrusion

The tumor suppressor protein adenomatous polyposis coli (APC) regulates cell protrusion and cell migration, processes that require the coordinated regulation of actin and microtubule dynamics. APC localizes in vivo to microtubule plus ends and actin-rich cortical protrusions, and has well-documented direct effects on microtubule dynamics. However, its potential effects on actin dynamics have remained elusive. Here, we show that the C-terminal “basic” domain of APC (APC-B) potently nucleates the formation of actin filaments in vitro and stimulates actin assembly in cells. Nucleation is achieved by a mechanism involving APC-B dimerization and recruitment of multiple actin monomers. Further, APC-B nucleation activity is synergistic with its in vivo binding partner, the formin mDia1. Together, APC-B and mDia1 overcome a dual cellular barrier to actin assembly imposed by profilin and capping protein. These observations define a new function for APC and support an emerging view of collaboration between distinct actin assembly–promoting factors with complementary activities.

scholarly journals The adenomatous polyposis coli protein unambiguously localizes to microtubule plus ends and is involved in establishing parallel arrays of microtubule bundles in highly polarized epithelial cells

2002 ◽  
Vol 157 (6) ◽  
pp. 1041-1048 ◽  
Author(s):  
Mette M. Mogensen ◽  
John B. Tucker ◽  
John B. Mackie ◽  
Alan R. Prescott ◽  
Inke S. Näthke
Keyword(s):  
Epithelial Cells ◽  
Adenomatous Polyposis Coli ◽  
Wnt Signaling Pathway ◽  
Adenomatous Polyposis ◽  
Polyposis Coli ◽  
Cytoskeletal Organization ◽  
Cell Biol ◽  
Polarized Epithelial Cells ◽  
Apc Protein

Loss of full-length adenomatous polyposis coli (APC) protein correlates with the development of colon cancers in familial and sporadic cases. In addition to its role in regulating β-catenin levels in the Wnt signaling pathway, the APC protein is implicated in regulating cytoskeletal organization. APC stabilizes microtubules in vivo and in vitro, and this may play a role in cell migration (Näthke, I.S., C.L. Adams, P. Polakis, J.H. Sellin, and W.J. Nelson. 1996. J. Cell Biol. 134:165–179; Mimori-Kiyosue, Y., N. Shiina, and S. Tsukita. 2000. J. Cell Biol. 148:505–517; Zumbrunn, J., K. Inoshita, A.A. Hyman, and I.S. Näthke. 2001. Curr. Biol. 11:44–49) and in the attachment of microtubules to kinetochores during mitosis (Fodde, R., J. Kuipers, C. Rosenberg, R. Smits, M. Kielman, C. Gaspar, J.H. van Es, C. Breukel, J. Wiegant, R.H. Giles, and H. Clevers. 2001. Nat. Cell Biol. 3:433–438; Kaplan, K.B., A. Burds, J.R. Swedlow, S.S. Bekir, P.K. Sorger, and I.S. Näthke. 2001. Nat. Cell Biol. 3:429–432). The localization of endogenous APC protein is complex: actin- and microtubule-dependent pools of APC have been identified in cultured cells (Näthke et al., 1996; Mimori-Kiyosue et al., 2000; Reinacher-Schick, A., and B.M. Gumbiner. 2001. J. Cell Biol. 152:491–502; Rosin-Arbesfeld, R., G. Ihrke, and M. Bienz. 2001. EMBO J. 20:5929–5939). However, the localization of APC in tissues has not been identified at high resolution. Here, we show that in fully polarized epithelial cells from the inner ear, endogenous APC protein associates with the plus ends of microtubules located at the basal plasma membrane. Consistent with a role for APC in supporting the cytoskeletal organization of epithelial cells in vivo, the number of microtubules is significantly reduced in apico-basal arrays of microtubule bundles isolated from mice heterozygous for APC.

scholarly journals Interaction between Tumor Suppressor Adenomatous Polyposis Coli and Topoisomerase IIα: Implication for the G2/M Transition

2008 ◽  
Vol 19 (10) ◽  
pp. 4076-4085 ◽  
Author(s):  
Yang Wang ◽  
Yoshiaki Azuma ◽  
David Moore ◽  
Neil Osheroff ◽  
Kristi L. Neufeld
Keyword(s):  
Cell Cycle ◽  
Tumor Suppressor ◽  
Adenomatous Polyposis Coli ◽  
Fluorescent Protein ◽  
Adenomatous Polyposis ◽  
Polyposis Coli ◽  
Topoisomerase Iiα ◽  
Nuclear Localization Signals

The tumor suppressor adenomatous polyposis coli (APC) is implicated in regulating multiple stages of the cell cycle. APC participation in G1/S is attributed to its recognized role in Wnt signaling. APC function in the G2/M transition is less well established. To identify novel protein partners of APC that regulate the G2/M transition, APC was immunoprecipitated from colon cell lysates and associated proteins were analyzed by matrix-assisted laser desorption ionization/time of flight (MALDI-TOF). Topoisomerase IIα (topo IIα) was identified as a potential binding partner of APC. Topo IIα is a critical regulator of G2/M transition. Evidence supporting an interaction between endogenous APC and topo IIα was obtained by coimmunoprecipitation, colocalization, and Förster resonance energy transfer (FRET). The 15-amino acid repeat region of APC (M2-APC) interacted with topo IIα when expressed as a green fluorescent protein (GFP)-fusion protein in vivo. Although lacking defined nuclear localization signals (NLS) M2-APC predominantly localized to the nucleus. Furthermore, cells expressing M2-APC displayed condensed or fragmented nuclei, and they were arrested in the G2 phase of the cell cycle. Although M2-APC contains a β-catenin binding domain, biochemical studies failed to implicate β-catenin in the observed phenotype. Finally, purified recombinant M2-APC enhanced topo IIα activity in vitro. Together, these data support a novel role for APC in the G2/M transition, potentially through association with topo IIα.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document