The PP2C phosphatase Alphabet is a general negative regulator of MAPK signaling in Drosophila

• Main Author: Baril, Caroline
• Other Authors: Marc Therrien (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2007
• Subjects: Biology - General
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=18415

The Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) pathways are evolutionarily conserved signaling units implicated in the transmission of extracellular cues to intracellular compartments. The ERK, JNK and p38 pathways are the best described MAPK cascades. Their function relies on a core module of three kinases, composed of a MAPK Kinase Kinase (MAPKKK), a MAPK Kinase (MAPKK) and a MAPK, which becomes sequentially phosphorylated upon mitogenic, proinflammatory or stress signals. These modules are used in various developmental contexts and are implicated in the maintenance of homeostasis in adult organisms. Although most of the core components of MAPK signaling pathways have been discovered, the molecular mechanisms that control signaling strength, duration, location and termination remain poorly characterized. Using a genetic screening approach in Drosophila, our research group has identified several new loci potentially implicated in the regulation of ERK/MAPK signaling. Therefore, my doctoral research has focused on the characterization of one of these loci, that we renamed alphabet (alph). The alph locus encodes a functional Ser/Thr phosphatase, which is highly homologous to mammalian PP2Ca/ß. In a first set of experiments, I demonstrated that Alph phosphatase activity was required for the negative regulation of ERK/MAPK signaling at a step downstream of the small GTPase Ras and possibly upstream of ERK/MAPK during Drosophila development. In yeasts, plants and mammals, PP2C phosphatases are implicated in the downregulation of JNK and p38 Stress-Activated Protein Kinase (SAPK) pathways. Accordingly, I showed that Alph activity was also implicated in the inhibition of SAPK signaling at a step upstream of the MAPKKs Hemipterous and Licorne and potentially downstream of the small GTPase Rac1. In addition, biochemical evidence suggests that MAPKKKs such as Slipper/MLK, dDLK and Tak1 are candidate substrates for Alph. Finally, transcriptional profiling in alph mutant flie === Les voies de signalisation de type MAPK ont été hautement conservées au cours de l'évolution et sont principalement impliquées dans la transmission de signaux extracellulaires vers les compartiments intracellulaires. Les voies ERK, JNK et p38 sont les cascades de type MAPK les mieux décrites et reposent sur l'activation d'un module de trois kinases par phosphorylation séquentielle. En effet, lorsqu'un signal mitogénique, proinflammatoire ou de stress est perçu par la cellule, une MAPK Kinase Kinase (MAPKKK) phosphorylera une MAPK kinase (MAPKK) qui phosphorylera ensuite une MAPK. Ces modules sont utilisés dans une multitude de contextes développementaux ainsi que pour le maintien de l'homéostasie chez les organismes adultes. Bien que la majorité des constituants de base des modules MAPK soient connus, nous possédons peu d'information concernant les mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la force, la durée, la localisation et la terminaison du signal. Par le biais de cribles génétiques chez la Drosophile, notre équipe a identifié plusieurs nouveaux loci potentiellement impliqués dans la régulation de la voie de signalisation ERK/MAPK. Par conséquent, l'objectif principal de mes recherches doctorales a porté sur la caractérisation d'un de ces nouveaux loci, que nous avons renommé alphabet (alph). Le gene alph encode une Ser/Thr phosphatase ayant une forte homologie de séquence avec PP2Ca/ß de mammifère. Dans un premier temps, j'ai démontré que l'activité phosphatase d'Alph était requise pour l'inhibition de la voie ERK/MAPK en aval de Ras et possiblement en amont de ERK/MAPK. Chez les levures, les plantes et les mammifères, les phosphatases de type PP2C sont principalement impliquées dans l'inactivation des voies JNK et p38. De façon similaire, j'ai démontré dans un deuxième temps qu'Alph agit aussi comme régulateur négatif de ces deux voies chez la Drosophile, possiblement en aval de Rac1 et en amont des M