Regulación de la estructura y funcionalidad de la b-catenina por fosforilación de residuos tirosina

Abstract

Las uniones adherentes son un tipo de unión que se establece entre células adyacentes. A través de ellas, contactan sus citoesqueletos y el tejido gana en resistencia. En las uniones adherentes, las proteínas transmembrana que establecen contactos homotípicos son las cadherinas. La principal cadherina en tejido epitelial es la E-cadherina. El dominio citosólico de E-cadherina interacciona con el citoesqueleto de actina a través de unas proteínas citosólicas denominadas b-catenina y a-catenina respectivamente. a-catenina interacciona directamente con componentes del citoesqueleto. Otra catenina, la p120-catenina, también interacciona con la facción citoplásmica de la E-cadherina.<br/>La alteración de la adhesión celular mediada por cadherina, se asocia con frecuencia con la fosforilación en tirosinas de p120 y b-catenina. Hemos examinado el papel de esta modificación en el control de la asociación b-catenina/E-cadherina utilizando ensayos in vitro con proteínas recombinantes. La quinasa Src recombinante fosforila eficientemente ambas cateninas. La fosforilación por Src, disminuye la unión b-catenina/E-cadherina y aumenta la asociación p120/E-cadherina. A pesar de ello, ambas cateninas pueden interaccionar independientemente con la cadherina. De las tirosinas de b-catenina fosforiladas por Src, es la fosforilación de la 654 la responsable, tanto in vitro como in vivo, de la pérdida de asociación con la cadherina. Otras quinasas como el EGFR o su homólogo erbB2 catalizan la fosforilación de la tirosina 654 con gran eficiencia.<br/>A parte de su interacción con E-cadherina, b-catenina interacciona con a-catenina. En este trabajo mostramos como esta interacción entre a y b también se regula por fosforilación en tirosinas. Concretamente, la fosforilación de la tirosina 142 de b-catenina inhibe la asociación entre ambas proteínas, tanto in vitro como in vivo. Esta tirosina puede ser fosforilada in vitro por las quinasas Fer y Fyn. En células intestinales transfectadas con K-ras, hay muy poca asociación entre a- y b-catenina y Fer y Fyn quinasas se encuentran activadas. Ambas quinasas se asocian con p120-catenina en un complejo multiproteico que implica también otras quinasas como Src y Yes. La fosforilación de p120 aumenta su asociación a E-cadherina, reclutando a su vez a las quinasas asociadas hasta los complejos de adhesión. La presencia de las quinasas en las uniones adherentes, posibilitaría la fosforilación de las tirosinas 142 y 654 de b-catenina, lo que provocaría su liberación de a-catenina y E-cadherina respectivamente, y la presencia de b-catenina en forma libre en el citosol.<br/>A parte de su papel estructural en las uniones adherentes, b-catenina también funciona como coactivador transcripcional de genes implicados en proliferación celular. Para ello interacciona con factores nucleares como el Tcf-4 o la TATA-box binding protein (TBP).<br/>La fosforilación de la tirosina 654 de b-catenina, afecta positivamente a su asociación con TBP, lo que se correlaciona con una mayor actividad transcripcional mediada por b-catenina.<br/>Intramolecularmente, los dominios terminales de b-catenina interaccionan con su rígido dominio central y la fosforilación de la tirosina 654, produce la inhibición de la asociación entre el dominio central y el C-terminal. La ausencia de dominios terminales, favorece la interacción de b-catenina con factores como E-cadherina o la TBP. Luego, los extremos terminales de la proteína controlan la unión de los distintos cofactores a b-catenina y, al menos la fosforilación de la tirosina 654 participa en la regulación de estos procesos.

Adherens junctions are a kind of cell-cell contacts between neighbouring cells. They allow the cytoeskeletons to interact confeering tissue resistance. In adherens junctions, cadherins are the transmembrane proteins that establish homotypic interactions. In epithelial tissues, E-cadherin is the main cadherin. The citosolic domain of E-cadherin binds the cytoeskeleton through b-catenin and a-catenina respectively. a-catenin can bind directly to cytoeskeleton proteins. Another catenin, p120-catenin, also binds to E-cadherin.<br/>Alteration of cadherin-mediated cell-cell adhesion is frequently associated to tyrosine phosphorylation of p120- and b-catenins. We have examined the role of this modification in the control of b-catenin/E-cadherin binding using in vitro assays with recombinant proteins. Recombinant Src-kinase efficiently phosphorylates both catenins. Src phosphorylation, reduces b-catenin/E-cadherin binding and increases p120/E-cadherin association. However, both catenins can indepently interact with E-cadherin. Among the tyrosines phosphorylated by Src, phosphorylation of Tyr-654 is responsible, both in vitro or in vivo, of b-catenin/E-cadherin decrease. Other tyrosine-kinases as EGFR or its homologue erbB2 can phosphorylate tyrosine 654 with high efficiency.<br/>Moreover of its interaction con E-cadherin, b-catenin also interacts with a-catenin. In this work we show that a-catenin/b-catenin binding is regulated by tyrosine phosphorylated, too. Concretely, phosphorylation of b-catenin tyrosine 142, decreases the association between these proteins, both in vitro or in vivo. This residue can be in vitro phosphorylated by Fer and Fyn kinases. In K-ras transfected epithelial cells, very few a- and b-catenin association is detected and Fer and Fyn kinases are found in an activated manner. Both kinases associate with p120-catenin in a multiprotein complex. Other kinases as Yes or Src are also present in the complex. p120 phosphorylation increase its association with E-cadherin, recruiting the kinases to the adhesion complexes. The presence of kinases in adherens junctions enables the phosphorylation of b-catenin tyrosines 142 and 654. This produces b-catenin liberation from a-catenin and E-cadherin respectively, and its translocation to the cytosol.<br/>A part of its structural role in adherens junctions, b-catenin also acts as a transcriptional coactivator of pro-proliferative genes. So, b-catenin interacts with nuclear factors as Tcf-4 or TATA-box binding protein (TBP).<br/>Phosphorylation of b-catenin Tyr-654, icreases its association with TBP, wich correlates with an increase in b-catenin dependent transcriptional activity.<br/>Intramolecularly, terminal domains of b-catenin interact with its central domain and Tyr-654 phosphorylation, produces the inhibition of central domain/C-terminal association. In the absence of terminal domains, b-catenin interaction with factors like E-cadherin or TBP is augmented. Then, the protein terminal domains control cofactors binding to b-catenin and, at least Tyr-654 phosphorylation is implicated in the regulation of this process.