MRP局在制御機構の解明

Investigation into the mechanism regulating MRP localization.

• Iman van den Bout
• Jacco van Rheenen
• Annelies A van Angelen
• Johan de Rooij
• Kevin Wilhelmsen
• Kees Jalink
• Nullin Divecha
• Arnoud Sonnenberg

抄録

主なPKC基質であるMARCKSとMacMARCKS (MRP)は、細胞の拡散、インテグリンの活性化、エキソサイトーシスに関与する膜結合タンパク質であり、ミリストイル電気静電スイッチモデルによると、ミリストイル部位と正に帯電したエフェクタードメイン(ED)の相互作用が重要なメカニズムとなっている。ミリストイル-静電スイッチモデルによると、ミリストイル部位と正に帯電したエフェクタードメイン(ED)との相互作用は、タンパク質が膜に結合するための重要なメカニズムであると考えられています。EDとPtdins(4,5)P2のようなリン脂質との間の静電相互作用が失われると、そのようなタンパク質は細胞質に移動します。このモデルでは、MARCKSの結合について広く試験が行われているが、MRPの局在化を制御するメカニズムについてはあまり知られていない。我々は、MRPがリン酸化された後、後期エンドソームやリソソームの細胞内膜に再配置されることを示した。MRPはミリストイル部位を介してすべての膜に結合するが、形質膜への局在化にはEDも必要である。しかし、MRPのEDはPtdins(4,5)P2に結合することができるが、この結合は細胞膜での保持や細胞膜へのターゲッティングには必須ではない。以上のことから、ミリストイル部位とEDの結合は、一般的な膜への結合には必要ではなく、Ptdins(4,5)P2に依存しない形でのMRPの細胞膜へのターゲティングには必須であると結論づけた。

The major PKC substrates MARCKS and MacMARCKS (MRP) are membrane-binding proteins implicated in cell spreading, integrin activation and exocytosis. According to the myristoyl-electrostatic switch model the co-operation between the myristoyl moiety and the positively charged effector domain (ED) is an essential mechanism by which proteins bind to membranes. Loss of the electrostatic interaction between the ED and phospholipids, such as Ptdins(4,5)P2, results in the translocation of such proteins to the cytoplasm. While this model has been extensively tested for the binding of MARCKS far less is known about the mechanisms regulating MRP localization. We demonstrate that after phosphorylation, MRP is relocated to the intracellular membranes of late endosomes and lysosomes. MRP binds to all membranes via its myristoyl moiety, but for its localization at the plasma membrane the ED is also required. Although the ED of MRP can bind to Ptdins(4,5)P2 in vitro, this binding is not essential for its retention at or targeting to the plasma membrane. We conclude that the co-operation between the myristoyl moiety and the ED is not required for the binding to membranes in general but that it is essential for the targeting of MRP to the plasma membrane in a Ptdins(4,5)P2-independent manner.