Signal transduction of the constitutively activated Fibroblast Growth Factor Receptor 3 (FGFR3)

Fibroblast Growth Factor Receptor 3 (FGFR3) appartiene alla famiglia dei recettori tirosin-chinasici e ha un ruolo importante come regolatore negativo del processo di ossificazione endocondrale. Mutazioni altamente attivanti di FGFR3 provocano gravi forme di displasie scheletriche. Durante i miei studi ho considerato se l’organizzazione del citoscheletro potesse essere influenzata della mutazione K650M, associata ad una grave acondroplasia con ritardo nello sviluppo e acantosis nigricans (SADDAN). FGFR3-SADDAN è un mutante altamente attivato che si trova accumulato in forma immatura glicosilata di 120kDa nel reticolo endoplasmico (ER). Da questo compartimento intracellulare è in grado di segnalare attraverso una via FRS2 e PLC indipendente e attivare le ERKs. Ci siamo chiesti se questo signalling anomalo dal reticolo endoplasmico potesse avere un ruolo importante nel determinare il fenotipo patologico del recettore. I dati che abbiamo ottenuto indicano che FGFR3-SADDAN recluta PLCPyk2 dal ER. Ciò si traduce in un aumento della fosforilazione di Pyk2 e paxillina, eventi associati alla disorganizzazione dell’actina citoscheletrica. Inoltre, durante il mio lavoro, abbiamo scoperto che abrogando l’interazione FGFR3/PLC, mediante la sostituzione Y754F in FGFR3-SADDAN, il recettore prosegue il suo pathway secretorio e raggiungere la membrana plasmatici, sulla quale è presente nella forma matura di 130kDa, pur rimanendo costitutivamente attivato. Crediamo che PLC giochi un ruolo chiave in quanto, legando FGFR3-SADDAN, impedisce che il recettore completi la sua biosintesi. Noi ipotizziamo che questo accada perchè si forma una “piattaforma” di segnalazione che coinvolge il recettore mutato e permette un signalling anomalo, forzando la permanenza di FGFR3-SADDAN nel reticolo endoplasmico. Questa via di segnalazione anomala dal ER determina inoltre la disorganizzazione delle strutture citoscheletriche suggerendo che questi eventi inducano displasie scheletriche mediate da FGFR3.

Fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) belong to the tyrosine kinase receptor (RTK) family and plays a pivotal role in skeletal development being a negative regulator of bone growth as target disruption of the mouse FGFR3 gene causes a skeletal overgrowth. Many other mutations located in different domain of FGFR3 have been associated with skeletal diseases with graded severity, in particular gain-of-function mutation affecting the codon 650 within the critical kinase domain of FGFR3. The aim of our study was to investigate, in vitro, on the role by a mutant FGFR3 associated to the severe achondroplasia with developmental delay and achanthosis nigricans (SADDAN) on cytoskeletal organization. The SADDAN mutant revealed the unpaired trafficking of the immature mannose-rich 120kDa SADDAN receptor that remain localized in the ER, and transducers signal in its immature from leading to ERKs activation trough FRS2α and PLCγ-independent pathways. We have questioned whether the intracellular position of FGFR3 signalling has a critical role on the receptor-induced phenotype. Our findings indicate that PLCPyk2, paxillin interact with the immature FGFR3-SADDAN glycomers from the ER. These events are associated to an increased phosphorylation of paxillin/Pyk2 and the perturbed actin cytoskeltal organization. Preventing the PLC/FGFR3 interaction by the Y754F amino acid substitution in FGFR3 results in the failure of both Pyk2 recruitment and paxillin enhanced phosphorylation and restores the receptor full maturation on cell surface. We propose that PLC through its early engagement with the immature FGFR3-SADDAN confers a functional signalling activity to the receptor thus forcing its permanence in the ER. Altogether the data presented herein indicate that the interaction between PLC and the activated receptor in the ER are key events to determine the FGFR3-SADDAN-perturbed cytoskeletal organization and suggest that actin cytoskeleton is a target for the FGFR3-induced skeletal dysplasias.