Regulation of Chemotactic Signaling
趋化信号的调节
基本信息
- 批准号:10798693
- 负责人:
- 金额:$ 1.34万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-06-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ArthritisAsthmaAtherosclerosisBackBiochemicalBiological AssayBiophysical ProcessCell LineCell membraneCellsChemicalsChemotactic FactorsChemotaxisCytoskeletonDiseaseEmbryonic DevelopmentEngineeringFluorescence Resonance Energy TransferImmune responseKnock-outLaboratoriesLigand BindingLogicMalignant NeoplasmsMedicalMicroscopyMonomeric GTP-Binding ProteinsMusNeoplasm MetastasisPIK3CG genePTEN genePathway interactionsPhosphoric Monoester HydrolasesPhosphotransferasesPhysiologicalPhysiological ProcessesProteinsRegulationScienceSignal PathwaySignal TransductionSystemTestingTherapeutic InterventionTranslatingXenograft Modelcell behaviorcell motilitychronic inflammatory diseasefMet-Leu-Phe receptorin vivointerestlive cell imagingmigrationmutantpolarized cellreceptorreconstitutionrhosingle moleculetherapeutic developmenttumortumorigenesiswound healing
项目摘要
Summary
Chemotactic cell migration underlies embryonic development, wound healing and immune responses.
Furthermore, aberrant chemotaxis leads to chronic inflammatory disease and tumor metastasis. My
laboratory has long been interested in signaling mechanisms that control cell behaviors in chemotaxis. In
a chemical gradient, cells polarize intracellular signaling and migrate toward chemoattractants. Ligand
binding to chemoattractant receptors selectively activates two kinases, TORC2 and PI3K, at the front of
cells. TORC2 and PI3K are the master kinases that induce cytoskeletal remodeling to extend
pseudopods and function immediately downstream of chemotactic receptors. Polarized activation of
these two kinases is essential for creating the leading edge of cells that migrate in a chemical
gradient. Despite the critical relevance to basic and medical science, an understanding of the spatial and
temporal regulation of TORC2 and PI3K remains incomplete. An overarching challenge is to decipher
how the TORC2 and PI3K signaling pathways are regulated at the front versus the back of cells in
a chemical gradient.
To explore mechanisms that regulate the TORC2 pathway, we will take advantage of our recently
developed biochemical systems. In these systems, chemoattractant-regulated activation and inhibition of
TORC2 are faithfully reconstituted with purified TORC2 and two small GTPases, Rho and Ras. These
new assays will identify the biochemical and biophysical mechanisms that create distinct chemotactic
signaling at the leading and trailing edges of migrating cells. The mechanistic principle that is determined
will be tested and translated in our cellular reconstitution systems using knockout cell lines expressing
WT and mutant TORC2 and its regulatory components. Using live-cell imaging with FRET microscopy
and single-molecule microscopy, we will place the signaling principle in a spatial and temporal context in
migrating cells. For the PI3K pathway, we will analyze proteins that control the localization of the PIP3
phosphatase PTEN to the plasma membrane at the back of cells. The rear localization of PTEN enables
PIP3 signaling activation at the leading edge and its inhibition at the trailing edge. We will also determine
the function of the identified mechanisms that control PTEN localization in tumorigenesis and metastasis
in mouse xenograft models expressing engineered PTEN molecules with altered localization. These
studies will elucidate the fundamental logics by which polarization of intracellular signaling is
established in cells during chemotactic migration and the physiological importance of this
signaling in vivo.
概括
趋化细胞迁移是胚胎发育、伤口愈合和免疫反应的基础。
此外,异常的趋化性会导致慢性炎症性疾病和肿瘤转移。我的
实验室长期以来一直对控制细胞趋化行为的信号机制感兴趣。在
在化学梯度下,细胞极化细胞内信号并向化学引诱剂迁移。配体
与趋化受体结合选择性激活位于趋化因子前端的两种激酶:TORC2 和 PI3K
细胞。 TORC2 和 PI3K 是诱导细胞骨架重塑以延长细胞周期的主要激酶
伪足并在趋化受体的下游立即发挥作用。极化激活
这两种激酶对于创造在化学物质中迁移的细胞的前沿至关重要
坡度。尽管与基础科学和医学科学至关重要,但对空间和空间的理解
TORC2 和 PI3K 的时间调节仍然不完整。首要的挑战是破译
TORC2 和 PI3K 信号通路如何在细胞的前部和后部受到调节
化学梯度。
为了探索调节 TORC2 通路的机制,我们将利用我们最近的研究成果
开发了生化系统。在这些系统中,趋化剂调节的激活和抑制
TORC2 是用纯化的 TORC2 和两个小 GTP 酶 Rho 和 Ras 忠实重建的。这些
新的测定将确定产生不同趋化性的生化和生物物理机制
迁移细胞前缘和后缘的信号传导。确定的机械原理
将使用表达的敲除细胞系在我们的细胞重建系统中进行测试和翻译
WT 和突变体 TORC2 及其调控组件。使用 FRET 显微镜进行活细胞成像
和单分子显微镜,我们将信号原理置于空间和时间背景中
迁移细胞。对于 PI3K 通路,我们将分析控制 PIP3 定位的蛋白质
磷酸酶 PTEN 作用于细胞背面的质膜。 PTEN 的后部定位使得
PIP3 信号在前缘激活,在后缘抑制。我们还将确定
已确定的控制 PTEN 定位在肿瘤发生和转移中的机制的功能
在表达具有改变的定位的工程化 PTEN 分子的小鼠异种移植模型中。这些
研究将阐明细胞内信号极化的基本逻辑
在趋化迁移过程中在细胞中建立及其生理重要性
体内信号传导。
项目成果
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