Roles of protein tyrosine phosphatase PTP-PEST in innate immune cells

• Main Author: Rhee, Inmoo
• Other Authors: Andre Veillette (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2014
• Subjects: Health Sciences - Immunology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=121296

PTP-PEST (protein tyrosine phosphatase - proline-, glutamic acid-, serine- and threonine-rich; also named PTPN12) is an intracellular protein tyrosine phosphatase highly expressed in non-immune and immune cells. PTP-PEST was previously reported to be a critical regulator of cytoskeletal reorganization, cell adhesion and migration in non-immune cells. Moreover, PTP-PEST has a role as tumor suppressor in several types of human solid tumors. Recently, the roles of PTP-PEST in immune cells have also been clarified, using a cell type-specific conditional PTP-PEST-deficient mouse. In T cells, PTP-PEST has an essential role in secondary T cell activation, inhibition of T cell anergy and induction of autoimmunity. The data presented in this thesis address the roles of PTP-PEST in innate immune cells, including macrophages and dendritic cells. Macrophages are innate immune cells that efficiently eliminate pathogens, tumor cells and cell debris, largely through phagocytosis and cytokine production. Under special conditions, they can also undergo cell-cell fusion to form multinucleated giant cells and osteoclasts, which have been implicated in elimination of pathogens or foreign bodies and bone resorption, respectively. Using a macrophage-targeted PTP-PEST-deficient mouse, I show that PTP-PEST is a critical positive regulator of macrophage fusion into multinucleated giant cells in response to interleukin-4 (IL-4). Using a macrophage cell line (RAW264.7), I provide evidence that PTP-PEST is also important for macrophage fusion into osteoclasts in response to RANKL (receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand). Further studies indicate that the critical role of PTP-PEST in macrophage fusion is due to its involvement in the control of migration and adhesion of macrophages during the fusion process. This function correlates with the ability of PTP-PEST to regulate the extent of tyrosine phosphorylation of the protein tyrosine kinase, Pyk2, and the adaptor molecule, paxillin.Dendritic cells are the most efficient antigen-presenting cells in the body. They are able to capture and process antigens in peripheral tissues. Upon maturation in response to inflammatory stimuli, they then migrate to lymphoid tissues, where they are able to present processed antigens to antigen-specific T cells. This cascade enables initiation of T cell-dependent immune responses. Using a dendritic cell-targeted PTP-PEST-deficient mouse, I observe that PTP-PEST is crucial for the capacity of dendritic cells to initiate T cell-dependent immune responses and immune pathology in vivo. This function is due in part to a minor role of PTP-PEST in antigen capture, processing or both. More significantly, it is also caused by an essential role of PTP-PEST in dendritic cell migration from peripheral tissues to lymphoid tissues. As is the case for macrophages, this activity correlates with the aptitude of PTP-PEST to control tyrosine phosphorylation of Pyk2 and paxillin.Together, the new findings described in this thesis provide strong evidence that PTP-PEST mediates essential functions in innate immune cells. === PTP-PEST (protéine tyrosine phosphatase riche en proline, acide glutamique, sérine et thréonine; également connue sous le nom de PTPN12) est une protéine tyrosine phosphatase intracellulaire abondamment exprimée dans les cellules immunes et non immunes. Auparavant, PTP-PEST a été considéré comme un régulateur critique de la réorganisation du cytosquelette, l'adhésion cellulaire et la migration des cellules non immunes. De plus, PTP-PEST a un rôle en tant que suppresseur de tumeurs dans plusieurs types de tumeurs solides humaines. Récemment, les rôles de PTP-PEST dans les cellules immunes ont également été clarifiés en utilisant une souris ayant une déficience conditionnelle de PTP-PEST. Dans les cellules T, PTP-PEST joue un rôle essentiel dans l'activation des réponses secondaires, l'inhibition de l'anergie des cellules T et l'induction de l'auto-immunité. Les résultats présentés dans cette thèse portent sur les rôles de PTP-PEST dans les cellules du système immunitaire inné incluant les macrophages et les cellules dendritiques. Les macrophages sont des cellules du système immunitaire inné qui éliminent de façon efficace, principalement par phagocytose et production de cytokines, les pathogènes, les cellules tumorales et les débris cellulaires. Dans certaines conditions particulières, les macrophages peuvent former, par un processus de fusion intercellulaire, des cellules multinuclées géantes ou des ostéoclastes qui sont, respectivement, impliquées dans l'élimination des pathogènes ou des corps étrangers, et dans la résorption osseuse. À l'aide d'une souris ayant une déficience de PTP-PEST spécifique aux macrophages, nous avons démontré que PTP-PEST est un régulateur positif essentiel pour la formation de cellules multinuclées géantes par la fusion des macrophages en réponse à une stimulation par l'interleukine-4. En utilisant une lignée cellulaire de macrophages (RAW264.7), nous avons également mis en évidence que PTP-PEST est important pour la formation d'ostéoclastes par la fusion des macrophages en réponse à l'activateur RANKL (Receptor Activator of Nuclear factor Kappa-B ligand). Des études plus poussées ont révélé que ce rôle essentiel de PTP-PEST dans la fusion des macrophages dépend de son implication dans le contrôle de la migration et de l'adhésion des macrophages pendant le processus de fusion. Cette fonction est en corrélation avec la capacité de PTP-PEST de contrôler le niveau de phosphorylation sur tyrosine de la protéine tyrosine kinase Pyk2 et de la molécule adaptatrice paxillin.Parmi les cellules présentatrices d'antigène dans le corps, les cellules dendritiques sont les plus efficaces. Elles sont capables de capter et de traiter des antigènes dans les tissus périphériques. Suite à leur maturation en réponse à des stimulations inflammatoires, elles migrent vers les tissus lymphoïdes où elles présentent des antigènes spécifiques aux cellules T appropriées. Cette suite d'événements permet de déclencher les réponses immunitaires dépendant des lymphocytes T. En utilisant une souris ayant une déficience de PTP-PEST spécifique aux cellules dendritiques, nous avons montré que PTP-PEST est crucial pour permettre aux cellules dendritiques d'initier ce type de réponse immunitaire ainsi qu'une pathologie immune in vivo. Cette fonction est due en partie au rôle mineur de PTP-PEST dans la capture ou le traitement des antigènes, ou les deux. Cependant, d'une manière plus significative, cette fonction découle du rôle essentiel de PTP-PEST dans la migration des cellules dendritiques des tissus périphériques vers les tissus lymphoïdes. Comme dans le cas des macrophages, cette activité est en corrélation avec la capacité de PTP-PEST de contrôler la phosphorylation sur tyrosine de Pyk2 et de paxillin.L'ensemble des nouvelles observations décrites dans cette thèse démontre clairement le rôle essentiel de PTP-PEST dans les cellules du système immunitaire inné.