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Supervillin modulation of focal adhesions involving TRIP6/ZRP-1

Department of Cell Biology, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA 01605, USA.
The Journal of Cell Biology (Impact Factor: 9.69). 08/2006; 174(3):447-58. DOI: 10.1083/jcb.200512051
Source: PubMed

ABSTRACT Cell-substrate contacts, called focal adhesions (FAs), are dynamic in rapidly moving cells. We show that supervillin (SV)--a peripheral membrane protein that binds myosin II and F-actin in such cells--negatively regulates stress fibers, FAs, and cell-substrate adhesion. The major FA regulatory sequence within SV (SV342-571) binds to the LIM domains of two proteins in the zyxin family, thyroid receptor-interacting protein 6 (TRIP6) and lipoma-preferred partner (LPP), but not to zyxin itself. SV and TRIP6 colocalize within large FAs, where TRIP6 may help recruit SV. RNAi-mediated decreases in either protein increase cell adhesion to fibronectin. TRIP6 partially rescues SV effects on stress fibers and FAs, apparently by mislocating SV away from FAs. Thus, SV interactions with TRIP6 at FAs promote loss of FA structure and function. SV and TRIP6 binding partners suggest several specific mechanisms through which the SV-TRIP6 interaction may regulate FA maturation and/or disassembly.

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Available from: Elizabeth J Luna, Aug 01, 2015
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    • "Nevertheless, the current level of resolution is consistent with a model in which myosin II and actin may induce localized folding as they interact with the supervillin N-terminus at or near the ligand-binding sites predicted by ANCHOR. As noted above, the focal adhesion-targeting sequence of supervillin (Takizawa et al., 2006) is also associated with a region containing predicted disordered ligand-binding sites. "
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    ABSTRACT: Supervillin, the largest member of the villin/gelsolin family, is a cytoskeleton regulating, peripheral membrane protein. Supervillin increases cell motility and promotes invasive activity in tumors. Major cytoskeletal interactors, including filamentous actin and myosin II, bind within the unique supervillin amino terminus, amino acids 1-830. The structural features of this key region of the supervillin polypeptide are unknown. Here, we utilize circular dichroism and bioinformatics sequence analysis to demonstrate that the N-terminal part of supervillin forms an extended intrinsically disordered region (IDR). Our combined data indicate that the N-terminus of human and bovine supervillin sequences (positions 1-830) represents an IDR, which is the largest IDR known to date in the villin/gelsolin family. Moreover, this result suggests a potentially novel mechanism of regulation of myosin II and F-actin via the intrinsically disordered N-terminal region of hub protein supervillin.
    Journal of biomolecular Structure & Dynamics 10/2012; DOI:10.1080/07391102.2012.726531 · 2.98 Impact Factor
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    • "However, multiple contractions apparently occur in supervillin-knockdown cells before cleavage fails (Fig. 8), implying that myosin II is appropriately activated. Assuming that supervillin can bind simultaneously to myosin II and EPLIN, which also is required for normal cytokinesis (Chircop et al. 2009), supervillin could bridge myosin II/L-MLCK with septins at the plasma membrane through EPLIN (Fig. 6) or other membrane interactors (Nebl et al. 2002;Pestonjamasp et al. 1997;Takizawa et al. 2006). Such a supervillin-based scaffold could work in parallel with scaffolds associated with anillin, another actin-, myosin II-, and membrane-binding protein required for early cytokinesis (Piekny and Glotzer 2008;von Dassow 2009). "
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    ABSTRACT: Supervillin, the largest member of the villin/gelsolin/flightless family, is a peripheral membrane protein that regulates each step of cell motility, including cell spreading. Most known interactors bind within its amino (N)-terminus. We show here that the supervillin carboxy (C)-terminus can be modeled as supervillin-specific loops extending from gelsolin-like repeats plus a villin-like headpiece. We have identified 27 new candidate interactors from yeast two-hybrid screens. The interacting sequences from 12 of these proteins (BUB1, EPLIN/LIMA1, FLNA, HAX1, KIF14, KIFC3, MIF4GD/SLIP1, ODF2/Cenexin, RHAMM, STARD9/KIF16A, Tks5/SH3PXD2A, TNFAIP1) co-localize with and mis-localize EGFP-supervillin in mammalian cells, suggesting associations in vivo. Supervillin-interacting sequences within BUB1, FLNA, HAX1, and MIF4GD also mimic supervillin over-expression by inhibiting cell spreading. Most new interactors have known roles in supervillin-associated processes, e.g. cell motility, membrane trafficking, ERK signaling, and matrix invasion; three (KIF14, KIFC3, STARD9/KIF16A) have kinesin motor domains; and five (EPLIN, KIF14, BUB1, ODF2/cenexin, RHAMM) are important for cell division. GST fusions of the supervillin G2-G3 or G4-G6 repeats co-sediment KIF14 and EPLIN, respectively, consistent with a direct association. Supervillin depletion leads to increased numbers of bi- and multi-nucleated cells. Cytokinesis failure occurs predominately during early cytokinesis. Supervillin localizes with endogenous myosin II and EPLIN in the cleavage furrow, and overlaps with the oncogenic kinesin, KIF14, at the midbody. We conclude that supervillin, like its interactors, is important for efficient cytokinesis. Our results also suggest that supervillin and its interaction partners coordinate actin and microtubule motor functions throughout the cell cycle.
    Cytoskeleton 01/2010; 67(6):346-64. DOI:10.1002/cm.20449 · 3.01 Impact Factor
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    ABSTRACT: Podosomen sind aktinreiche Adhäsionsstrukturen, die vor allem in monozytären Zellen, aber auch in dendritischen Zellen, Osteoklasten, Endothelzellen oder glatten Muskelzel-len vorkommen. In primären humanen Makrophagen gibt es zwei Subpopulationen von Podosomen: größere, hochdynamische Precursor in der Peripherie sowie kleinere, sta-bilere Podosomen im Zellzentrum. Die Regulation der Podosomendynamik in der Zell-peripherie erfolgt durch das Mikrotubuli-basierte Motorprotein KIF1C, wahrscheinlich durch den Transport von Regulationsfaktoren. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Ar-beit lag daher in der Identifizierung dieser Regulatoren. • Die Aufreinigung KIF1C-GFP positiver Vesikel mittels FACS ist grundsätzlich funk-tionell. Die Analyse zahlreicher Vesikel-assoziierter Proteine spricht weiter für die Hypothese, dass es sich bei der von KIF1C transportierten Fracht um vesikuläre Struk-turen handelt. Die Detektion zahlreicher unspezifischer Proteine zeigt jedoch auch, dass die Methode der Aufreinigung zukünftig noch verbessert werden muss. • RabGTPasen, die auch am Transport von Vesikeln beteiligt sind, haben oftmals eine ähnliche subzelluläre Lokalisation wie KIF1C. Vor allem zwischen Rab6a und KIF1C war ein häufiger und länger dauernder Kontakt in der Zellperipherie zu beobachten. Mittels GFP-Immunpräzipitation konnte eine Interaktion bestätigt werden. • Auf der Suche nach weiteren potentiellen Interaktionspartnern von KIF1C wurde das Protein HAX1 identifiziert. Sowohl in fixierten als auch in lebenden primären humanen Makrophagen konnte eine eindeutige Kolokalisation der Proteine in der Zellperipherie beobachtet werden. Bei Einsatz der Rigormutante von KIF1C (KIF1C-K103A) akku-mulierten beide Proteine am MTOC. Diese Ergebnisse lassen auf eine Interaktion zwi-schen KIF1C und HAX1 schließen. Das Motorprotein KIF9 lokalisiert vor allem an den stabileren Podosomen im Zentrum der Zelle. Bei der Ermittlung der Rolle von KIF9 hinsichtlich der Regulation dieser Po-dosomensubpopulation wurden folgende Erkenntnisse gewonnen: • Knock-down von KIF9 reduziert die Anzahl der Podosomen und inhibiert bei noch bestehenden Podosomen den Abbau extrazellulärer Matrix. Für KIF9 konnte demnach nicht nur eine Beteiligung an der Podosomenregulation sondern auch eine Rolle im Matrixabbau zugewiesen werden. • KIF9-GFP positive Vesikel assoziieren mit Mikrotubuli und kontaktieren mehrere Podosomen nacheinander. Dies spricht für eine direkte Verbindung von KIF9-vermitteltem, mikrotubuli-basiertem Transport mit Podosomen, die durch KIF9 regu-liert werden. • Durch Immunpräzipitationsversuche wurden Hinweise gefunden, dass KIF9 mögli-cherweise in unterschiedlichen Spleißvarianten oder verschieden phosphorylierten Zu-ständen existiert. • Als Interaktionspartner für KIF9 konnte Reggie-1 identifiziert werden. Durch knock-down von Reggie-1 und auch Reggie-2 konnte diesen Proteinen eine Beteiligung am Abbau extrazellulärer Matrix zugeschrieben werden. Die Teilung der Podosomen-Precursor sowie Auflösung der regulären Podosomen sind grundlegende Vorgänge. Unterschiede in der molekularen Zusammensetzung der Podo-somen-Subpopulationen waren bisher allerdings unbekannt. • Supervillin konnte als erstes Protein identifiziert werden, das differentiell an die unter-schiedlichen Subpopulationen lokalisiert. Dies zeigt zum ersten Mal eine unterschiedli-che molekulare Zusammensetzung der Podosomen-Subpopulationen. • Podosomen reichern Supervillin an, bevor diese sich auflösen. Überexpression von GFP-Supervillin führte außerdem zu einem Verlust von Podosomen, wohingegen shRNA-basierter knock-down die Lebensdauer verlängerte. Supervillin scheint somit eine Rolle in der Regulation von Podosomen zu spielen. • Die Myosin IIA-Bindedomäne ist sowohl für die Anzahl der Podosomen als auch für die differentielle Rekrutierung an die unterschiedlichen Subpopulationen essentiell. • Supervillin steht mit Myosin IIA und der phosphorylierten leichten Kette von Myosin in Verbindung und koppelt kontraktiles Myosin an Podosomen, was deren Auflösung auslöst. • Durch siRNA-basierten knock-down konnte gezeigt werden, dass Supervillin erst zu-sammen mit Myosin IIA und/oder Gelsolin die Effektivität der Podosomen hinsichtlich Matrixabbau beeinflusst. Die Podosomenanzahl hingegen war nicht verändert.
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