La voie de signalisation des Récepteurs Tyrosine Kinase (RTK) occupe un rôle central
dans la régulation de la croissance cellulaire, la prolifération, la différentiation et la motilité.
Une régulation anormale des RTKs mène à plusieurs maladies humaines telles que le cancer
du sein, la seconde cause de mortalité chez les femmes à cause de l’amplification et la
mutation fréquente de la protéine tyrosine kinase HER2 (ERBB2). Grb2-associated binder
(Gab) 2 est une protéine adaptatrice qui agit en aval de plusieurs RTKs, y compris HER2,
pour réguler de multiples voies de signalisation. En réponse à la stimulation par de nombreux
facteurs de croissances et cytokines, Gab2 est recruté à la membrane plasmique où il
potentialise l’activation des voies de signalisation Ras/mitogen-activated protein kinase
(MAPK) et PI3K (phosphatidylinositol-3-kinase)/Akt (protein kinase B). En plus d’occuper
un rôle essentiel durant le développement du système hématopoïétique, Gab2 est souvent
amplifié dans les cancers, notamment le cancer du sein et les mélanomes. Cependant, les
mécanismes moléculaires qui régulent le fonctionnement de Gab2 sont peu connus.
Il est établi que lors de l’activation des RTKs, Gab2 est phosphorylé au niveau de
plusieurs résidus Tyrosine, menant à l’association de différentes protéines comme p85 et Shp2.
En plus de la phosphorylation en Tyrosine, notre laboratoire ainsi que d’autres groupes de
recherche avons identifié que Gab2 est aussi phosphorylé au niveau de résidus Ser/Thr suite à
l’activation de la voie de signalisation MAPK. Cependant, la régulation des fonctions de Gab2
par ces modifications post-traductionnelles est encore peu connue. Dans le but de comprendre
comment Gab2 est régulé par la voie de signalisation MAPK, nous avons utilisé différentes
approches. Dans la première partie de ma thèse, nous avons déterminé un nouveau mécanisme
démontrant que la voie de signalisation Ras/MAPK, par le biais des protéines kinases RSK
(p90 ribosomal S6 kinase), phosphoryle Gab2. Ce phénomène se produit à la fois in vivo et in
vitro au niveau de trois résidus Ser/Thr conservés. Des mutations au niveau de ces sites de
phosphorylation entrainent le recrutement de Shp2 menant à l’augmentation de la motilité
cellulaire, ce qui suggère que les protéines RSK restreignent les fonctions dépendantes de
Gab2. Ce phénomène est le résultat de la participation de RSK dans la boucle de rétroaction
négative de la voie de signalisation MAPK. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons
démontré que les protéines ERK1/2 phosphorylent Gab2 au niveau de plusieurs résidus pS/T-P à la fois in vitro et in vivo, entrainant l’inhibition du recrutement de p85. De plus, nous
avons établi pour la première fois que Gab2 interagit physiquement avec ERK1/2 dans des
cellules lors de l’activation de la voie de signalisation MAPK. Par ailleurs, nous avons montré
un nouveau domaine d’attache du module ERK1/2 sur Gab2. Des mutations sur les résidus
essentiels de ce domaine d’attache n’entrainent pas seulement la dissociation de ERK1/2 avec
Gab2, mais diminuent également la phosphorylation dépendante de ERK1/2 sur Gab2.
Ainsi, nos données montrent que la voie de signalisation MAPK régule les fonctions de la
protéine Gab2 par le biais des kinases RSK et ERK1/2. Cette thèse élabore par ailleurs un
schéma complet des fonctions de Gab2 dépendantes de la voie de signalisation MAPK dans le
développement de nombreux cancers. / Receptor tyrosine kinase (RTK) signaling plays an essential role in modulating cell
growth, proliferation, differentiation and motility. Abnormal regulation of RTKs results in
many human diseases, including breast cancer, the second leading cause of cancer mortality in
women by the frequent amplification and mutation of the HER2 (ERBB2) tyrosine kinase. The
Grb2-associated binder (Gab) 2 is an adaptor protein that acts downstream of several RTKs,
including HER2, to regulate multiple signaling pathways. In response to the stimulation of a
number of growth factors and cytokines, Gab2 is recruited to the plasma membrane, where it
potentiates the activation of the Ras/mitogen-activated protein kinase (MAPK) and PI3K
(phosphatidylinositol-3-kinase)/Akt (protein kinase B) pathways. In addition to playing an
important role in the hematopoietic system during development, GAB2 is often amplified in
cancers including breast cancer and melanoma, however, little is known about the molecular
mechanisms that regulate Gab2 function.
It has been well established that upon RTKs activation, Gab2 becomes phosphorylated on
several Tyr residues leading to diverse adaptor protein associations, such as p85 and Shp2.
Aside from the tyrosine phosphorylation, our lab and other groups noticed that Gab2 is also
phosphorylated on Ser/Thr residues upon activation of MAPK signaling. However, less is
known about this post-translational modification in the regulation of Gab2 functions. In order
to understand how Gab2 is regulated by the MAPK pathway, we used different approaches. In
the first part of my thesis, we determined a new mechanism by which the Ras/MAPK
pathway through RSK (p90 ribosomal S6 kinase) phosphorylated Gab2 on three conserved
Ser/Thr residues, both in vivo and in vitro. Mutation of these phosphorylation sites promoted
Shp2 recruitment leading to increased cell motility, suggesting that RSK restricts
Gab2-dependent functions as a result of participation in the negative feedback loop of MAPK
signaling. In the second part of the thesis, we found that ERK1/2 phosphorylated Gab2 on
several potential pS/T-P residues, both in vivo and in vitro, resulting in inhibited p85
recruitment. In addition, to the best of our knowledge, we established for the first time that
Gab2 physically interacted with ERK1/2 in cells upon activation of the MAPK pathway.
Furthermore, we revealed a novel ERK1/2 docking domain in Gab2. Mutation of the essential
residues in this docking domain not only disrupted ERK1/2-Gab2 interaction, but also diminished ERK1/2-dependent phosphorylation on Gab2.
Taken together, our data showed that the MAPK pathway regulates Gab2 functions
through both RSK- and ERK1/2-dependent manners. Given that Gab2 is overexpressed in
several cancers, this thesis decodes a complete figure of modulating actions of Gab2 by
MAPK signaling in cancer development.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/12098 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Zhang, Xiaocui |
| Contributors | Roux, Philippe P. |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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