Signaling by the EGF Receptor from Endosomes

来自内体的 EGF 受体发出信号

基本信息

项目摘要

Elucidation of the mechanisms by which endocytic trafficking regulates signal transduction processes remains to be profoundly important for understanding how diverse stimuli propagate signals from the cell surface through the conserved cytosolic machinery and to the nucleus leading to a stimulus- and context-specific signaling outcome. Epidermal growth factor (EGF) receptor (EGFR), a prototypic receptor tyrosine kinase, has been the major experimental model to study spatiotemporal regulation of signaling networks. EGFR plays an essential role in mammalian development and tissue homeostasis in the adult, and is involved in human pathogenesis, in particular, cancer. However, while the main constituents of the EGFR signaling network are known, how they coordinately function during EGFR endocytosis and subsequent targeting of receptors for degradation to endosomes to ensure proper intensity and duration of signaling processes is for the large part unknown. Addressing this fundamental question has now become possible owing to the availability of new cutting- edge methodologies. Using time-resolved quantitative mass-spectrometry of cellular phosphoproteomes we found that after the majority of active EGFRs are internalized into endosomes, phosphorylation of a multitude of proteins, known to be involved in the regulation of signaling to growth, survival, cell motility and adhesion, is maintained by EGFR. Therefore, we hypothesize that the pathways involving these putative signaling effectors of EGFR operate in endosomes through the sustained activity of endosomal EGFR. We further hypothesize that by maintaining the activity along some signaling pathways while down-regulating other pathways, EGFR endocytosis shapes the overall functional outcome of EGFR signaling. To test these hypothesis in the physiological experimental system (cells that are growth-dependent on EGFR) we will: 1) examine whether putative substrates and signaling effectors of endocytosed EGFR identified by the phosphoproteomic analysis are located in EGFR-containing endosomes by labeling endogenous effectors with fluorescent proteins by gene-editing and dissecting their time-dependent localization dynamics using multi- dimensional fluorescence microscopy imaging; and 2) examine whether endocytosis and localization in endosomes control downstream signaling activity of putative phosphorylation substrates and effectors of endosomal EGFR, and define the mechanisms of this regulation. Combination of the high-throughput method of labeling endogenous proteins by gene-editing with various methods of quantitative live-cell optical imaging at all levels of resolution will allow us to apply a systems biology approach to untangling the entire endosomal signaling program.
阐明内吞运输调节信号转导过程的机制 要了解多种刺激如何通过细胞表面传播信号非常重要 保守的胞质机械以及导致刺激和上下文特异性信号的细胞核 结果。表皮生长因子(EGF)受体(EGFR)是一种原型受体酪氨酸激酶,一直是 研究信号网络时空调节的主要实验模型。 EGFR扮演着必不可少的 在成年人中的哺乳动物发育和组织稳态中的作用,并参与人类发病机理 特别是癌症。但是,尽管已知EGFR信号网络的主要成分,但它们如何 在EGFR内吞作用和随后靶向受体以降解为降解的过程中的协同功能 内体确保信号传导过程的适当强度和持续时间是大部分未知的。 由于新替代的可用性,解决这个基本问题现已成为可能 边缘方法。使用细胞磷酸蛋白质组的时间分辨定量质谱法我们 发现在大多数活性EGFR被内部化为内体之后,众多磷酸化 蛋白质,已知与信号调节对生长,生存,细胞运动和粘附的调节, 由EGFR维护。因此,我们假设涉及这些推定信号效应子的途径 EGFR通过内体EGFR的持续活性在内体中运行。我们进一步假设 通过在下调其他途径的同时保持某些信号通路的活动,EGFR 内吞作用塑造了EGFR信号传导的总体功能结果。 在生长实验系统中检验这些假设(生长依赖于 egfr)我们将:1)检查鉴定的内吞EGFR的假定底物和信号传导效应子是否已确定 通过磷酸化蛋白质组学分析,通过标记内源性效应子来定位在含EGFR的内体中 通过基因编辑并解剖其时间依赖性定位动力学,并使用多种多样的蛋白质进行荧光蛋白 尺寸荧光显微镜成像; 2)检查内吞和定位是否在 内体控制推定磷酸化底物和效应子的下游信号传导活性 内体EGFR,并定义该调节的机制。高通量方法的组合 通过基因编辑各种定量活细胞光学成像的基因编辑来标记内源性蛋白 分辨率水平将使我们能够采用系统生物学方法来解开整个内体信号传导 程序。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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