Regulació de la migració cel·lular induïda per BMP-2

Abstract

EN CATALÀ :<br/><br/>Les proteïnes morfogenètiques òssies (BMPs) són membres de la superfamília del TGF-beta i s'ha demostrat que participen en la determinació i especificació de varis teixits i òrgans durant el desenvolupament dels vertebrats i que regulen la proliferació, l'apoptosi i la diferenciació de múltiples tipus cel·lulars. Les BMPs van ser originàriament identificades per a la seva habilitat d'induir la formació ectòpica d'os i entre ells, BMP-2, -4 and -7 resulten essencials perquè tingui lloc un adequat desenvolupament ossi. Les BMPs també s'ha descrit que participen en el control de la migració cel·lular durant la morfogènesis embrionària. Malgrat s'han publicat alguns treballs en relació a la participació de BMPs en la regulació de la migració de progenitors mesenquimals i osteoblasts, els mecanismes moleculars mitjançant els quals les BMPs regulen aquests processos són poc coneguts. Tenint en compte aquests precedents, ens varem proposar estudiar la participació de BMP-2 en la regulació de la migració de les cèl·lules mioblàstiques C2C12. <br/>Els resultats presentats en aquest treball demostren que BMP-2 indueix la migració cel·lular quimiotàctica en cèl·lules C2C12. Les evidències experimentals que ens permeten arribar a aquesta conclusió són: i) l'anàlisi de la migració cel·lular mitjançant l'assaig de ferida indica que en presència de BMP-2 la ferida és repoblada més eficientment i que aquest efecte és independent de la síntesis proteica de novo i de la proliferació cel·lular; ii) els resultats obtinguts en l'aproximació experimental basada en l'ús de la Càmera de Boyden mostren que la migració induïda per BMP-2 té caràcter quimiotàctic a favor de gradient de concentració. Tenint en compte que la resposta inicial de la cèl·lula a un agent quimiotàctic consisteix en la polarització i extensió de protrusions en la direcció de la migració, es va analitzar posteriorment l'efecte de BMP-2 en la organització del citoesquelet d'actina. El resultats mostraven que BMP-2 induïa la formació d'acumulacions d'actina cortical, i que es tractava d'un efecte ràpid, transitori i que tenia lloc en diferents tipus cel·lulars, independentment de la distribució basal dels seus filaments d'actina. En relació a l'estudi dels mecanismes moleculars implicats en els efectes de BMP-2 en la dinàmica del citoesquelet d'actina i la migració cel·lular, els resultats obtinguts demostren que BMP-2 regula aquests efectes a través de l'activació de vies de senyalització que involucren Cdc42, PI3K i p38MAPK, que estan implicades en la regulació de proteïnes que tenen un impacte directe sobre la polimerització d'actina. Concretament, BMP-2 indueix l'activació de Cdc42 i la isoforma &#945; de PI3K de manera paral·lela i independent, i ambdues rutes estan implicades en la regulació de l'activitat de varis membres de la família de proteïnes PAK, que alhora regulen la LIMK1, proteïna implicada en el control de la polimerització dels filaments d'actina a través de la fosforilació de la cofilina. Per altra banda, l'activitat de la MAPK p38&#945; també resulta imprescindible en la regulació de la dinàmica del citoesquelet d'actina i la migració cel·lular dependent de BMP-2, a través d'una via de senyalització que involucra la quinasa MK2 i hsp27, proteïna que té la capacitat de regular directament la polimerització dels filaments d'actina. En conjunt, les dades presentades suggereixen noves vies de senyalització activades en resposta BMP-2 que relacionen els receptors de membrana amb la dinàmica del citoesquelet d'actina i la migració cel·lular.

<I>The main focus of the research is to study in depth the effects of Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP-2) in the actin cytoskeleton reorganization and cell migration, as well as the study of the signalling pathways implicated in these effects.<br/>BMPs have been shown to participate in the patterning and specification of several tissues and organs during vertebrate development and to regulate cell growth, apoptosis and differentiation in different cell types. We have reported that exposure of C2C12 cells to BMP-2 leads to an increase in cell migration and a rapid rearrangement of the actin filaments into cortical protrusions. These effects required independent and parallel activation of the Cdc42 small GTPase, the &#945;-isoform of the PI3K and the p38&#945; MAPK. Furthermore, we demonstrate that BMP-2 activates different group I and II PAK isoforms as well as LIMK1, and that these activations measured by either kinase activity or with antibodies against phosphorylations at their activation loops, were abolished by blocking PI3K and Cdc42 signalling pathways. Moreover, we have described that BMP-2 induces MK2 and hsp27 activation in a p38-dependent manner and that both proteins are implicated in the effects of BMP-2 on cell migration. Altogether, these findings suggest that Cdc42, PI3K and p38 signals emanated from BMP receptors are involved into specific regulation of actin assembly and cell migration. We are at the moment studying the possible relationship between Cdc42/PI3K-PAK-LIMK1 and p38-MK2-hsp27 pathways. Preliminary results suggest that these pathways are independent; however we are still working on it. </i>