I sistemi di trasduzione del segnale sono finemente regolati dall’equilibrio tra le attività di fosforilazione e defosforilazione. Come recentemente dimostrato, le tirosina chinasi della famiglia JAK sono in grado di modulare l’affinità integrinica indotta da chemochine e il conseguente homing negli organi linfoidi secondari di linfociti T umani. Tuttavia, il ruolo delle tirosina fosfatasi nel contesto del reclutamento leucocitario è ancora per lo più inesplorato. Scopo di questa tesi è stato quello di chiarire il ruolo della defosforilazione nel contesto dell’attivazione integrinica, focalizzando l’attenzione sulla proteina fosfatasi in tirosina recettoriale di tipo gamma (PTPRG), una fosfatasi altamente espressa nei monociti umani primari. Mediante lo sviluppo di un nuovo approccio metodologico, abbiamo scoperto che l’attivazione di PTPRG blocca l’induzione dell’alto stato di affinità dell’integrina LFA-1. Analisi fosfoproteomica e computazionale hanno dimostrato che l’attivazione di PTPRG interferisce sullo stato di fosforilazione di almeno 31 proteine coinvolte nella trasduzione del segnale. Uno studio più approfondito ha inoltre confermato che le JAK chinasi sono direttamente coinvolte nell’adesione monocitaria mediata dalle integrine, e che l’attivazione di PTPRG svolge un ruolo anti-adesivo, inducendo la defosforilazione delle tirosine 1007 e 1008 di JAK2, critiche per la sua autofosforilazione attivatoria. Nel complesso, i dati dimostrano non solo come questo nuovo approccio tecnologico sia adatto allo studio del ruolo delle fosfatasi recettoriali, ma anche che, defosforilando JAK2, PTPRG inibisce la rapida attivazione dell’affinità integrinica nei monociti umani primari. Questo studio propone quindi un nuovo potenziale ruolo di PTPRG come regolatore del traffico leucocitario.

Regulation of signal transduction networks depends on protein kinase and phosphatase activities. Protein tyrosine kinases of the JAK family have been shown to regulate integrin affinity modulation by chemokines and mediated homing to secondary lymphoid organs of human T-lymphocytes. However, the role of protein tyrosine phosphatases in leukocyte recruitment is still elusive. Here we address this issue by focusing on protein tyrosine phosphatase, receptor type γ (PTPRG), a tyrosine phosphatase highly expressed in human primary monocytes. We developed a novel methodology to study the signaling role of receptor type tyrosine phosphatases and found that activated PTPRG blocks chemoattractant-induced β2 integrin activation. Specifically, triggering of LFA-1 to high affinity state is prevented by PTPRG activation. High-throughput phospho-proteomics and computational analyses show that PTPRG activation affects the phosphorylation state of at least 31 signaling proteins. Deeper examination shows that JAKs are critically involved in integrin-mediated monocyte adhesion and that PTPRG activation leads to JAK2 de-phosphorylation on the critical 1007-1008 phosphotyrosine residues, implying JAK2 inhibition and, thus, explaining the anti-adhesive role of PTPRG. Overall, the data validate a new approach to study receptor tyrosine phosphatases and show that, by targeting JAKs, PTPRG down-modulates the rapid activation of integrin affinity in human monocytes, thus emerging as a potential novel critical regulator of leukocyte trafficking.

Protein tyrosine phosphatase receptor type gamma (PTPRG) is a JAK phosphatase and negatively regulates leukocyte integrin activation

Mirenda, Michela
2015-01-01

Abstract

I sistemi di trasduzione del segnale sono finemente regolati dall’equilibrio tra le attività di fosforilazione e defosforilazione. Come recentemente dimostrato, le tirosina chinasi della famiglia JAK sono in grado di modulare l’affinità integrinica indotta da chemochine e il conseguente homing negli organi linfoidi secondari di linfociti T umani. Tuttavia, il ruolo delle tirosina fosfatasi nel contesto del reclutamento leucocitario è ancora per lo più inesplorato. Scopo di questa tesi è stato quello di chiarire il ruolo della defosforilazione nel contesto dell’attivazione integrinica, focalizzando l’attenzione sulla proteina fosfatasi in tirosina recettoriale di tipo gamma (PTPRG), una fosfatasi altamente espressa nei monociti umani primari. Mediante lo sviluppo di un nuovo approccio metodologico, abbiamo scoperto che l’attivazione di PTPRG blocca l’induzione dell’alto stato di affinità dell’integrina LFA-1. Analisi fosfoproteomica e computazionale hanno dimostrato che l’attivazione di PTPRG interferisce sullo stato di fosforilazione di almeno 31 proteine coinvolte nella trasduzione del segnale. Uno studio più approfondito ha inoltre confermato che le JAK chinasi sono direttamente coinvolte nell’adesione monocitaria mediata dalle integrine, e che l’attivazione di PTPRG svolge un ruolo anti-adesivo, inducendo la defosforilazione delle tirosine 1007 e 1008 di JAK2, critiche per la sua autofosforilazione attivatoria. Nel complesso, i dati dimostrano non solo come questo nuovo approccio tecnologico sia adatto allo studio del ruolo delle fosfatasi recettoriali, ma anche che, defosforilando JAK2, PTPRG inibisce la rapida attivazione dell’affinità integrinica nei monociti umani primari. Questo studio propone quindi un nuovo potenziale ruolo di PTPRG come regolatore del traffico leucocitario.
PTPRG; monocytes; leukocyte recruitment; integrin affinity; JAK 2
Regulation of signal transduction networks depends on protein kinase and phosphatase activities. Protein tyrosine kinases of the JAK family have been shown to regulate integrin affinity modulation by chemokines and mediated homing to secondary lymphoid organs of human T-lymphocytes. However, the role of protein tyrosine phosphatases in leukocyte recruitment is still elusive. Here we address this issue by focusing on protein tyrosine phosphatase, receptor type γ (PTPRG), a tyrosine phosphatase highly expressed in human primary monocytes. We developed a novel methodology to study the signaling role of receptor type tyrosine phosphatases and found that activated PTPRG blocks chemoattractant-induced β2 integrin activation. Specifically, triggering of LFA-1 to high affinity state is prevented by PTPRG activation. High-throughput phospho-proteomics and computational analyses show that PTPRG activation affects the phosphorylation state of at least 31 signaling proteins. Deeper examination shows that JAKs are critically involved in integrin-mediated monocyte adhesion and that PTPRG activation leads to JAK2 de-phosphorylation on the critical 1007-1008 phosphotyrosine residues, implying JAK2 inhibition and, thus, explaining the anti-adhesive role of PTPRG. Overall, the data validate a new approach to study receptor tyrosine phosphatases and show that, by targeting JAKs, PTPRG down-modulates the rapid activation of integrin affinity in human monocytes, thus emerging as a potential novel critical regulator of leukocyte trafficking.
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