Actions of the Sodium-Hydrogen Exchanger Subtype, NHE1

钠氢交换子亚型 NHE1 的作用

基本信息

  • 批准号:
    8242039
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1999-08-01 至 2013-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT The overall objective of this proposal is to determine at the molecular level how changes in intracellular pH regulate cell migration. In the previous two funding cycles we established that H+ efflux by the Na-H exchanger is necessary for directed cell migration. We found that NHE1 is anchored to actin filaments, which localizes NHE1 at the distal margin of membrane protrusions. We showed a leading-edge H+ efflux by NHE1 in mammalian fibroblasts and in Dictyostelium cells is necessary for three stages in cell migration: polarity, actin filament assembly driving membrane protrusion, and cell-substrate adhesion remodeling. We also began studying pH sensors, or proteins with activities or ligand-binding affinities that are regulated by physiological changes in pH. Intracellular pH sensors predicted to mediate NHE1-dependent cell migration were examined by computational modeling, NMR, and functional studies. The current proposal investigates the hypothesis that pH sensors play critical roles in regulating cell migration. Our studies bridge cell biology and structural biology to determine at the molecular level the regulation and function of pH sensors in cell polarity, actin-dependent membrane protrusion, and cell adhesion. In Aim 1 we identify components of the positive feedback loop between NHE1 and Cdc42 required for fibroblast cell polarity. We will ask how NHE1 stimulates Cdc42 activity by testing the prediction that GEFs mediating NHE1-dependent activation of Cdc42 are pH sensors with pH- dependent PI(4,5)P2 binding regulated by a histidine switch. We also will ask how Cdc42-GTP stimulates NHE1 activity by testing the prediction that increased phosphorylation of NHE1 is necessary for its activation by Cdc42-GTP and for cell polarity. In Aim 2 we identify mechanisms regulating the biphasic kinetics of actin filament assembly for membrane protrusion. We will ask how cofilin and actin-interacting protein 1 (Aip1) function in NHE1-dependent actin dynamics by testing the prediction that changes in pH regulate Aip1 structure and binding to cofilin to confer net actin filament assembly and cell migration. New findings that phosphorylation of the Arp2 subunit of the Arp2/3 complex is necessary for nucleating actin filaments provides the rationale to ask how pArp2 regulates actin kinetics in response to migratory cues. We will test whether regulated phosphorylation of Arp2 has distinct functions in actin dynamics and membrane protrusion in motile Dictyostelium cells and mammalian fibroblasts by using biochemical assays and high resolution imaging of live cells. In Aim 3 we determine the role of NHE1-regulated focal adhesion proteins in remodeling cell-substrate adhesions and in directed migration of fibroblasts. We will ask how autophosphorylation of FAK is NHE1- dependent by testing the prediction that protonation of histidine residues in the FERM domain of FAK sterically inhibits autophosphorylation. Studies in cells will test the function of a mutant pH-insensitive FAK in focal adhesion dynamics and cell migration. We also will ask the functional significance of ¿-actinin binding to NHE1 by using NHE1 with mutations in the ¿-actinin binding site.
项目摘要/摘要 确定在分子水平的总体目标 调节细胞迁移。 对于定向的细胞迁移是必需的。 NHE1在膜突起的远端边缘。 在细胞迁移的三个阶段中,必须使用哺乳动物的FIROBLASTS和dictyostelium细胞中的细胞:极性,肌动蛋白 灯丝组件驱动膜原质和细胞覆盖重塑 研究pH传感器或具有活性定制的活性或配体结合亲和力的蛋白质 检验了pH。检测pH。被预测将介导NHE1依赖性细胞迁移的细胞内pH传感器的变化 通过计算机建模,NMR和功能研究。 pH传感器在调节细胞迁移中起关键作用。 要在分子水平确定pH传感器在细胞极性中的调节和功能 膜突出和AIM 1中的细胞粘附。 NHE1和CDC42在FIROMBLAST细胞极性中需要询问NHE1如何刺激Cdc42活性 通过测试介导NHE1依赖性激活Cdc42的GEFS的预测是具有pH-的pH传感器 依赖性PI(4,5)P2由组氨酸开关定制。 NHE1活性通过测试预测,NHE1的增量磷酸化是为了激活 通过CDC42-GTP和AIM 2中的细胞极性。 膜突起的细丝组件。 通过测试pH调节AIP1的预测,在NHE1依赖性肌动蛋白动力学中的功能 结构并结合限量,以赋予净肌动蛋白丝和细胞迁移 ARP2/3复合物的ARP2亚基的磷酸化对于核素丝是必要的 询问PARP2如何对迁移提示的肌动蛋白动力学的规则原理。 ARP2的调节phosporition在肌动蛋白动力学和膜上具有不同的功能 使用生化测定和现场高分辨率成像,柱状细胞和哺乳动物成纤维细胞通过 细胞在AIM 3中,我们确定NHE1型焦点粘附蛋白在重塑细胞底物中的作用 在成纤维细胞的粘附和登记的迁移中。 通过测试预测fak Ferm域中组氨酸属质的质子化依赖性 抑制自噬的细胞研究将测试 粘附动力学和细胞迁移。 - 肌动蛋白与NHE1结合 通过使用NHE1与突变中的突变 - 肌动蛋白结合位点。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Characterization of cytoskeletal protein 4.1R interaction with NHE1 (Na(+)/H(+) exchanger isoform 1).
  • DOI:
    10.1042/bj20120535
  • 发表时间:
    2012-09-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Nunomura W;Denker SP;Barber DL;Takakuwa Y;Gascard P
  • 通讯作者:
    Gascard P
Phosphorylation of the Arp2 subunit relieves auto-inhibitory interactions for Arp2/3 complex activation.
  • DOI:
    10.1371/journal.pcbi.1002226
  • 发表时间:
    2011-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Narayanan A;LeClaire LL 3rd;Barber DL;Jacobson MP
  • 通讯作者:
    Jacobson MP
Dynamic actin remodeling during epithelial-mesenchymal transition depends on increased moesin expression.
  • DOI:
    10.1091/mbc.e11-02-0119
  • 发表时间:
    2011-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Haynes J;Srivastava J;Madson N;Wittmann T;Barber DL
  • 通讯作者:
    Barber DL
Increased H⁺ efflux is sufficient to induce dysplasia and necessary for viability with oncogene expression.
  • DOI:
    10.7554/elife.03270
  • 发表时间:
    2015-03-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Grillo-Hill BK;Choi C;Jimenez-Vidal M;Barber DL
  • 通讯作者:
    Barber DL
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