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Rapid Genetic Analysis of Epithelial-Mesenchymal Signaling During Hair Regeneration

Hair follicle morphogenesis, a complex process requiring interaction between epithelia-derived keratinocytes and the underlying mesenchyme, is an ...

Cdc42 recruits Par-6-aPKC to establish cell polarity from worms to mammals. Although Cdc42 is reported to have no function in Drosophila neuroblasts, a model for cell polarity and asymmetric cell division, we show that Cdc42 colocalizes with Par-6-aPKC at the apical cortex in a Bazooka-dependent manner, and is required for Par-6-aPKC localization. Loss of Cdc42 disrupts neuroblast polarity: cdc42 mutant neuroblasts have cytoplasmic Par-6-aPKC, and this phenotype is mimicked by neuroblast-specific expression of a dominant-negative Cdc42 protein or a Par-6 protein that lacks Cdc42-binding ability. Conversely, expression of constitutively active Cdc42 leads to ectopic Par-6-aPKC localization and corresponding cell polarity defects. Bazooka remains apically enriched in cdc42 mutants. Robust Cdc42 localization requires Par-6, indicating the presence of feedback in this pathway. In addition to regulating Par-6-aPKC localization, Cdc42 increases aPKC activity by relieving Par-6 inhibition. We conclude that Cdc42 regulates aPKC localization and activity downstream of Bazooka, thereby directing neuroblast cell polarity and asymmetric cell division.

Cdc42 acts downstream of Bazooka to regulate neuroblast polarity through Par-6 aPKC.

Cdc42 Rekruten Par-6-aPKC um Zellpolarit&auml;t von Worms bis zu den S&auml;ugetieren herzustellen. Obwohl Cdc42 gemeldet wird, keine Funktion in Drosophila Neuroblasten, ein Modell f&uuml;r Zellpolarit&auml;t und asymmetrische Zellteilung haben, zeigen wir, dass Cdc42 mit Par-6-aPKC am apikalen Cortex Bazooka-abh&auml;ngigen Weise colocalizes und erforderlich f&uuml;r die Par-6-aPKC-Lokalisierung ist. Verlust von Cdc42 st&ouml;rt Blast (Biologie) Polarit&auml;t: cdc42 mutant Neuroblasten haben zytoplasmatischen Par-6-aPKC, und dieser Ph&auml;notyp ist nachgeahmt von Blast (Biologie)-spezifische Auspr&auml;gung ein Dominant-negativen Cdc42 Protein oder ein Par-6-Protein, das Cdc42-Bindung F&auml;higkeit fehlt. Umgekehrt f&uuml;hrt Ausdruck der konstitutiv aktive Cdc42 ektopische Par-6-aPKC-Lokalisierung und entsprechenden Zellpolarit&auml;t M&auml;ngel. Panzerfaust bleibt in cdc42 Mutanten apically angereichert. Robuste Cdc42 Lokalisierung erfordert Par-6, das Vorhandensein von Feedback in diesem Weg. Neben der Regulierung von Par-6-aPKC-Lokalisierung, erh&ouml;ht Cdc42 aPKC Aktivit&auml;t wenn man Par-6-Hemmung. Wir schlie&szlig;en, dass Cdc42 aPKC Lokalisierung und Aktivit&auml;t stromabw&auml;rts von Bazooka, dabei Regie Zellpolarit&auml;t Blast (Biologie) und asymmetrische Zellteilung reguliert.

Cdc42 Handlungen stromabw&auml;rts der Bazooka, Blast (Biologie) Polarit&auml;t durch Par-6 aPKC zu regulieren.

Asymmetrische Zellteilungen generieren Tochterzellen mit unterschiedlichen Schicksale Polfilter Schicksal Determinanten in separate kortikale Dom&auml;nen. Atypische Proteinkinase C (aPKC) ist eine evolution&auml;r konservierte Regulator der Zellpolarit&auml;t. In Drosophila Neuroblasten ist apically eingeschr&auml;nkten aPKC f&uuml;r Trennung der neuronale Differenzierungsfaktoren wie Numb und Miranda die basale kortikale Dom&auml;ne erforderlich. W&auml;hrend Numb durch direkte aPKC Phosphorylierung polarisiert ist, Miranda Asymmetrie wird gedacht, um &uuml;ber eine komplizierte Kaskade von repressiven Interaktionen auftreten (aPKC-| LGL-| Myosin II-| Miranda).

aPKC phosphorylates Miranda um Schicksal Determinanten bei der asymmetrischen Zellteilung Blast (Biologie) zu polarisieren.

Asymmetric cell divisions generate daughter cells with distinct fates by polarizing fate determinants into separate cortical domains. Atypical protein kinase C (aPKC) is an evolutionarily conserved regulator of cell polarity. In Drosophila neuroblasts, apically restricted aPKC is required for segregation of neuronal differentiation factors such as Numb and Miranda to the basal cortical domain. Whereas Numb is polarized by direct aPKC phosphorylation, Miranda asymmetry is thought to occur via a complicated cascade of repressive interactions (aPKC -| Lgl -| myosin II -| Miranda).

aPKC phosphorylates Miranda to polarize fate determinants during neuroblast asymmetric cell division.

The primary cilium is critical for transducing Sonic hedgehog (Shh) signaling, but the mechanisms of its transient assembly are poorly understood. Previously we showed that the actin regulatory protein Missing-in-Metastasis (MIM) regulates Shh signaling, but the nature of MIM's role was unknown. Here we show that MIM is required at the basal body of mesenchymal cells for cilia maintenance, Shh responsiveness, and de novo hair follicle formation. MIM knockdown results in increased Src kinase activity and subsequent hyperphosphorylation of the actin regulator Cortactin. Importantly, inhibition of Src or depletion of Cortactin compensates for the cilia defect in MIM knockdown cells, whereas overexpression of Src or phospho-mimetic Cortactin is sufficient to inhibit ciliogenesis. Our results suggest that MIM promotes ciliogenesis by antagonizing Src-dependent phosphorylation of Cortactin and describe a mechanism linking regulation of the actin cytoskeleton with ciliogenesis and Shh signaling during tissue regeneration.

MIM and cortactin antagonism regulates ciliogenesis and hedgehog signaling.

Die prim&auml;re Zilie ist entscheidend f&uuml;r Lentivirale Sonic Hedgehog (Shh) signalisieren, aber die Mechanismen der seine fl&uuml;chtige Assembly werden oft missverstanden. Zuvor zeigten wir, dass die Actin regulatorischen Protein Missing-in-Metastasierung (MIM) regelt die Shh signalisieren, aber die Art der MIM Rolle war unbekannt. Hier zeigen wir, dass MIM am basalen K&ouml;rper Mesenchymale Zellen f&uuml;r Zilien Wartung, Shh Reaktionsf&auml;higkeit und de Novo Haarfollikel Bildung erforderlich ist. MIM Niederschlag f&uuml;hrt zu erh&ouml;hten Src-Kinase-Aktivit&auml;t und nachfolgenden Hyperphosphorylation des Aktin-Regulators Cortactin. Wichtig ist, gleicht Hemmung der Src oder Ersch&ouml;pfung der Cortactin der Zilien-Mangel in MIM Niederschlag Zellen, w&auml;hrend eine &Uuml;berexpression von Src oder Phospho-mimetischen Cortactin ausreicht, um Ciliogenesis zu hemmen. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass MIM f&ouml;rdert die Ciliogenesis von Src-abh&auml;ngige Phosphorylierung des Cortactin gegen sie aufzubringen und beschreiben einen Mechanismus verkn&uuml;pfen Verordnung des Aktin-Zytoskeletts mit Ciliogenesis und Shh Signalisierung w&auml;hrend der Geweberegeneration.

MIM und Cortactin Antagonismus regelt Ciliogenesis und Igel-signalisieren.

Atypical protein kinase C (aPKC) controls cell polarity by modulating substrate cortical localization. Aberrant aPKC activity disrupts polarity, yet the mechanisms that control aPKC remain poorly understood. We used a reconstituted system with purified components and a cultured cell cortical displacement assay to investigate aPKC regulation. We find that aPKC is autoinhibited by two domains within its NH(2)-terminal regulatory half, a pseudosubstrate motif that occupies the kinase active site, and a C1 domain that assists in this process. The Par complex member Par-6, previously thought to inhibit aPKC, is a potent activator of aPKC in our assays. Par-6 and aPKC interact via PB1 domain heterodimerization, and this interaction activates aPKC by displacing the pseudosubstrate, although full activity requires the Par-6 CRIB-PDZ domains. We propose that, along with its previously described roles in controlling aPKC localization, Par-6 allosterically activates aPKC to allow for high spatial and temporal control of substrate phosphorylation and polarization.

Partitioning-defective protein 6 (Par-6) activates atypical protein kinase C (aPKC) by pseudosubstrate displacement.

Atypische Protein Kinase C (aPKC) Steuerelemente Zelle Polarit&auml;t durch Modulation Substrat kortikale Lokalisierung. Aberrant aPKC Aktivit&auml;t unterbricht die Polarit&auml;t, aber die Mechanismen, die aPKC Steuern bleiben weitgehend unverstanden. Wir haben ein rekonstituierten System mit gereinigten Komponenten und einem kultivierten kortikalen Verschiebung Zellenprobe um aPKC Verordnung zu untersuchen. Wir finde dieses aPKC Autoinhibited durch zwei Dom&auml;nen innerhalb seiner NH 2-Terminal regulatorischen H&auml;lfte, ein Pseudosubstrate-Motiv, das der Kinase aktiven Site belegt und einer C1-Dom&auml;ne, die in diesem Prozess unterst&uuml;tzt. Der Par-komplexe Member Par-6, vorher als aPKC, hemmen ist ein potenter Aktivator von aPKC in unseren Tests. Par-6 und aPKC interagieren &uuml;ber PB1 Dom&auml;ne Heterodimerization, und diese Interaktion aPKC verschiebt die Pseudosubstrate aktiviert, obwohl voller Aktivit&auml;t die Par-6 Krippe-PDZ-Dom&auml;nen erfordert. Wir schlagen vor, zusammen mit den zuvor beschriebenen Rollen in steuernde aPKC-Lokalisierung, Par-6 phosphorylierter aPKC erlauben hohe r&auml;umliche und zeitliche Kontrolle der Substrat-Phosphorylierung und Polarisation aktiviert.

Partitionierung-Genen Protein 6 (Par-6) aktiviert atypische Proteinkinase C (aPKC) durch Pseudosubstrate Verschiebung.

Dependence of basal cell carcinomas and medulloblastomas on the Hedgehog pathway provides an opportunity for targeted or "personalized" therapy. The recent effectiveness and FDA approval of the first Smoothened inhibitors validates this class of agents, but has revealed drug-resistant tumor variants that bypass Smoothened inhibition. Here, we summarize the effectiveness of Hedgehog pathway inhibitors and highlight promising areas for the development of next generation drug antagonists for Hedgehog-dependent cancers.

Hedgehog pathway inhibition and the race against tumor evolution.

Abh&auml;ngigkeit der Igel-Pathway Basalzell-Karzinome und Medulloblastomas bietet die M&ouml;glichkeit f&uuml;r gezielte oder &quot;personalisierte&quot; Therapie. Die j&uuml;ngsten Wirksamkeit und FDA Zulassung der ersten gegl&auml;ttet Hemmnisse &uuml;berpr&uuml;ft diese Klasse von Agenten, aber ergab Medikamenten-resistenten Tumor-Varianten, die gegl&auml;ttet Hemmung zu umgehen. Hier fassen wir die Wirksamkeit der Hedgehog-Signalweg-Inhibitoren und H&ouml;hepunkt viel versprechende Bereiche f&uuml;r die Entwicklung der n&auml;chsten Generation Droge-Antagonisten f&uuml;r Igel-abh&auml;ngige Krebsarten.

Article	Year
Cdc42 acts downstream of Bazooka to regulate neuroblast polarity through Par-6 aPKC. Journal of cell science\| PubMed ID: 17726059	2007
aPKC phosphorylates Miranda to polarize fate determinants during neuroblast asymmetric cell division. Current biology : CB\| PubMed ID: 19375318	2009
MIM and cortactin antagonism regulates ciliogenesis and hedgehog signaling. Developmental cell\| PubMed ID: 20708589	2010
Partitioning-defective protein 6 (Par-6) activates atypical protein kinase C (aPKC) by pseudosubstrate displacement. The Journal of biological chemistry\| PubMed ID: 22544755	2012
Hedgehog pathway inhibition and the race against tumor evolution. The Journal of cell biology\| PubMed ID: 23071148	2012

Scott X. Atwood

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