Identification and functional characterization of PTK7 ligands in Xenopus laevis

Abstract

Wnt Signalwege sind evolutionär konserviert und regulieren zahlreiche Prozesse im sich entwickelnden sowie im ausgewachsenen Organismus. Der kanonische Wnt-Signalweg reguliert durch Veränderungen der Gentranskription die Zellproliferation und -differenzierung. Der nicht- kanonische oder planare Zellpolarität-Wnt-Signalweg (PCP) reguliert die Polarität von Zellen sowie die Zellmigration durch Veränderung der Zytoskelettorganisation. Neben signalwegspezifischen Molekülen werden einige Signalmoleküle wie Wnt, Frizzled (Fz), und Dishevelled (Dsh) von beiden Signalwegen gemeinsam genutzt. Bisher ist allerdings unklar wie eine Zelle zwischen den Signalwegen unterscheidet. PTK7 (Protein Tyrosin Kinase 7) reguliert den PCP Wnt Signalweg, welcher beim Schließen des Neuralrohres und der Polarität der Haarsinneszellen im Innenohr von Vertebraten benötigt wird. Bisher wurden einige intrazelluläre Interaktionspartner von PTK7 beschrieben. In Xenopus konnte zum Beispiel gezeigt werden, dass PTK7, Dsh an die innere Zellmembran rekrutiert und dadurch die Migration der Neuralleistenzellen reguliert. Extrazelluläre Interaktionspartner von PTK7 wurden bisher nicht identifiziert. In dieser Studie zeigen wir, dass PTK7 mit Wnt-Liganden interagiert, die im kanonischen Wnt-Signalweg eine Rolle spielen und dass diese Interaktion durch Fz vermittelt wird. Dieses Ergebnis weißt darauf hin, dass PTK7 auch den kanonischen Wnt-Signalweg beeinflussen kann. In der Tat inhibiert PTK7 den kanonischen Wnt-Signalweg sowohl in Xenopus Embryonen als auch in menschlichen Zelllinien. Des Weiteren haben Epistasis-Experimente ergeben, dass die Inhibierung des kanonischen Wnt-Signalweges durch PTK7 übergeordnet von Dsh auf der Ebene des Frizzled Rezeptors stattfindet. Die Verringerung der PTK7 Expression wiederum aktiviert den kanonischen Wnt-Signalweg. Die dadurch ausgelösten Defekte im Neuralrohrschluss können teilweise durch die Inhibierung des Kanonischen Wnt-Signalweges aufgehoben werden, was den inhibitorischen Effekt von PTK7 auf den Wnt-Signalweg bestätigt. Zusätzlich zur Unterdrückung des kanonischen Wnt-Signalweges aktiviert PTK7 die ATF2 vermittelte Gentranskription in Xenopus Embryonen, was auf eine Aktivierung des nicht-kanonischen Wnt-Signalweges hindeutet. Zusammenfassend konnte gezeigt werden das PTK7 in Xenopus den nicht-kanonischen Wnt-Signalweg aktiviert, indem über die Interaktion mit Wnt und Fz der kanonische Wnt-Signalweg inhibiert wird.