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Journal of Biological Chemistry
Article . 2013 . Peer-reviewed
License: CC BY
Data sources: Crossref
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Journal of Biological Chemistry
Article
License: CC BY
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Other literature type . 2013
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Kindlin Binds Migfilin Tandem LIM Domains and Regulates Migfilin Focal Adhesion Localization and Recruitment Dynamics

يربط Kindlin نطاقات Migfilin جنبا إلى جنب مع LIM وينظم توطين الالتصاق البؤري لـ Migfilin وديناميكيات التوظيف
Authors: Nina N. Brahme; David S. Harburger; Karl William Kemp-O'Brien; Rachel Stewart; Srikala Raghavan; Maddy Parsons; David A. Calderwood;

Kindlin Binds Migfilin Tandem LIM Domains and Regulates Migfilin Focal Adhesion Localization and Recruitment Dynamics

Abstract

Les adhérences focales (AF), sites d'adhérence serrée à la matrice extracellulaire, sont composées d'amas de récepteurs d'adhérence à l'intégrine transmembranaire et de protéines intracellulaires qui relient les intégrines au cytosquelette d'actine et aux voies de signalisation. Deux protéines de liaison à l'intégrine présentes dans les AG, la kindline-1 et la kindline-2, sont importantes pour l'activation de l'intégrine, la formation de l'AG et la signalisation. La migfiline, identifiée à l'origine dans un criblage à deux hybrides de levure pour les protéines interagissant avec la kindline-2, est une protéine adaptatrice contenant le domaine LIM présente dans les AG et impliquée dans le contrôle de l'adhésion, de la propagation et de la migration cellulaires. En se liant à la filamine, la migfiline établit un lien entre la kindline et le cytosquelette d'actine. Ici, en utilisant une combinaison de knockdown de la kindline, de tests biochimiques de pulldown, de microscopie de fluorescence, de transfert d'énergie de résonance de fluorescence (FRET) et de récupération de fluorescence après photoblanchiment (FRAP), nous avons établi que les domaines LIM C-terminaux de la migfiline dictent sa localisation FA, montré que ces domaines médient une interaction avec la kindline in vitro et dans les cellules, et démontré que la kindline est importante pour la dynamique normale de la migfiline dans les cellules. Nous montrons également que lorsque la région du domaine LIM C-terminal est supprimée, la région de liaison à la filamine N-terminale de la protéine, qui est capable de cibler la migfiline sur les fibres de stress riches en actine, est le facteur prédominant de la localisation de la migfiline. Notre travail détaille une corrélation entre les domaines migfilin qui entraînent la liaison de la kindline et ceux qui entraînent la localisation de la FA ainsi qu'une dépendance de la kindline au recrutement et à la mobilité de la FA migfilin. Nous suggérons donc que l'interaction kindlin avec les domaines migfilin LIM entraîne le recrutement, la localisation et la mobilité des FA migfilin. Les adhérences focales (AF), sites d'adhérence serrée à la matrice extracellulaire, sont composées d'amas de récepteurs d'adhérence à l'intégrine transmembranaire et de protéines intracellulaires qui relient les intégrines au cytosquelette d'actine et aux voies de signalisation. Deux protéines de liaison à l'intégrine présentes dans les AG, la kindline-1 et la kindline-2, sont importantes pour l'activation de l'intégrine, la formation de l'AG et la signalisation. La migfiline, identifiée à l'origine dans un criblage à deux hybrides de levure pour les protéines interagissant avec la kindline-2, est une protéine adaptatrice contenant le domaine LIM présente dans les AG et impliquée dans le contrôle de l'adhésion, de la propagation et de la migration cellulaires. En se liant à la filamine, la migfiline établit un lien entre la kindline et le cytosquelette d'actine. Ici, en utilisant une combinaison de knockdown de la kindline, de tests biochimiques de pulldown, de microscopie de fluorescence, de transfert d'énergie de résonance de fluorescence (FRET) et de récupération de fluorescence après photoblanchiment (FRAP), nous avons établi que les domaines LIM C-terminaux de la migfiline dictent sa localisation FA, montré que ces domaines médient une interaction avec la kindline in vitro et dans les cellules, et démontré que la kindline est importante pour la dynamique normale de la migfiline dans les cellules. Nous montrons également que lorsque la région du domaine LIM C-terminal est supprimée, la région de liaison à la filamine N-terminale de la protéine, qui est capable de cibler la migfiline sur les fibres de stress riches en actine, est le facteur prédominant de la localisation de la migfiline. Notre travail détaille une corrélation entre les domaines migfilin qui entraînent la liaison de la kindline et ceux qui entraînent la localisation de la FA ainsi qu'une dépendance de la kindline au recrutement et à la mobilité de la FA migfilin. Nous suggérons donc que l'interaction kindlin avec les domaines migfilin LIM entraîne le recrutement, la localisation et la mobilité des FA migfilin.

Las adhesiones focales (FA), sitios de adhesión estrecha a la matriz extracelular, están compuestas por grupos de receptores de adhesión de integrinas transmembrana y proteínas intracelulares que unen las integrinas al citoesqueleto de actina y las vías de señalización. Dos proteínas de unión a integrinas presentes en los FA, kindlin-1 y kindlin-2, son importantes para la activación de integrinas, la formación de FA y la señalización. La migfilina, identificada originalmente en un cribado de dos híbridos de levadura para proteínas que interactúan con kindlin-2, es una proteína adaptadora que contiene el dominio LIM que se encuentra en los FA y está implicada en el control de la adhesión, propagación y migración celular. Al unirse a la filamina, la migfilina proporciona un enlace entre kindlin y el citoesqueleto de actina. Aquí, utilizando una combinación de atenuación de Kindlin, ensayos de reducción bioquímica, microscopía de fluorescencia, transferencia de energía de resonancia de fluorescencia (FRET) y recuperación de fluorescencia después del fotoblanqueo (FRAP), hemos establecido que los dominios LIM C-terminales de migfilina dictan su localización de FA, demostrando que estos dominios median una interacción con Kindlin in vitro y en las células, y demostrando que Kindlin es importante para la dinámica normal de la migfilina en las células. También mostramos que cuando se elimina la región del dominio LIM C-terminal, entonces la región de unión a filamina N-terminal de la proteína, que es capaz de dirigir la migfilina a las fibras de estrés ricas en actina, es el impulsor predominante de la localización de migfilina. Nuestro trabajo detalla una correlación entre los dominios de migfilina que impulsan la unión de kindlin y los que impulsan la localización de FA, así como una dependencia de kindlin en el reclutamiento y la movilidad de migfilina FA. Por lo tanto, sugerimos que la interacción de Kindlin con los dominios de migfilina LIM impulsa el reclutamiento, la localización y la movilidad de migfilina FA. Las adhesiones focales (FA), sitios de adhesión estrecha a la matriz extracelular, están compuestas por grupos de receptores de adhesión de integrinas transmembrana y proteínas intracelulares que unen las integrinas al citoesqueleto de actina y las vías de señalización. Dos proteínas de unión a integrinas presentes en los FA, kindlin-1 y kindlin-2, son importantes para la activación de integrinas, la formación de FA y la señalización. La migfilina, identificada originalmente en un cribado de dos híbridos de levadura para proteínas que interactúan con kindlin-2, es una proteína adaptadora que contiene el dominio LIM que se encuentra en los FA y está implicada en el control de la adhesión, propagación y migración celular. Al unirse a la filamina, la migfilina proporciona un enlace entre kindlin y el citoesqueleto de actina. Aquí, utilizando una combinación de atenuación de Kindlin, ensayos de reducción bioquímica, microscopía de fluorescencia, transferencia de energía de resonancia de fluorescencia (FRET) y recuperación de fluorescencia después del fotoblanqueo (FRAP), hemos establecido que los dominios LIM C-terminales de migfilina dictan su localización de FA, demostrando que estos dominios median una interacción con Kindlin in vitro y en las células, y demostrando que Kindlin es importante para la dinámica normal de la migfilina en las células. También mostramos que cuando se elimina la región del dominio LIM C-terminal, entonces la región de unión a filamina N-terminal de la proteína, que es capaz de dirigir la migfilina a las fibras de estrés ricas en actina, es el impulsor predominante de la localización de migfilina. Nuestro trabajo detalla una correlación entre los dominios de migfilina que impulsan la unión de kindlin y los que impulsan la localización de FA, así como una dependencia de kindlin en el reclutamiento y la movilidad de migfilina FA. Por lo tanto, sugerimos que la interacción de Kindlin con los dominios de migfilina LIM impulsa el reclutamiento, la localización y la movilidad de migfilina FA.

Focal adhesions (FAs), sites of tight adhesion to the extracellular matrix, are composed of clusters of transmembrane integrin adhesion receptors and intracellular proteins that link integrins to the actin cytoskeleton and signaling pathways. Two integrin-binding proteins present in FAs, kindlin-1 and kindlin-2, are important for integrin activation, FA formation, and signaling. Migfilin, originally identified in a yeast two-hybrid screen for kindlin-2-interacting proteins, is a LIM domain-containing adaptor protein found in FAs and implicated in control of cell adhesion, spreading, and migration. By binding filamin, migfilin provides a link between kindlin and the actin cytoskeleton. Here, using a combination of kindlin knockdown, biochemical pulldown assays, fluorescence microscopy, fluorescence resonance energy transfer (FRET), and fluorescence recovery after photobleaching (FRAP), we have established that the C-terminal LIM domains of migfilin dictate its FA localization, shown that these domains mediate an interaction with kindlin in vitro and in cells, and demonstrated that kindlin is important for normal migfilin dynamics in cells. We also show that when the C-terminal LIM domain region is deleted, then the N-terminal filamin-binding region of the protein, which is capable of targeting migfilin to actin-rich stress fibers, is the predominant driver of migfilin localization. Our work details a correlation between migfilin domains that drive kindlin binding and those that drive FA localization as well as a kindlin dependence on migfilin FA recruitment and mobility. We therefore suggest that the kindlin interaction with migfilin LIM domains drives migfilin FA recruitment, localization, and mobility. Focal adhesions (FAs), sites of tight adhesion to the extracellular matrix, are composed of clusters of transmembrane integrin adhesion receptors and intracellular proteins that link integrins to the actin cytoskeleton and signaling pathways. Two integrin-binding proteins present in FAs, kindlin-1 and kindlin-2, are important for integrin activation, FA formation, and signaling. Migfilin, originally identified in a yeast two-hybrid screen for kindlin-2-interacting proteins, is a LIM domain-containing adaptor protein found in FAs and implicated in control of cell adhesion, spreading, and migration. By binding filamin, migfilin provides a link between kindlin and the actin cytoskeleton. Here, using a combination of kindlin knockdown, biochemical pulldown assays, fluorescence microscopy, fluorescence resonance energy transfer (FRET), and fluorescence recovery after photobleaching (FRAP), we have established that the C-terminal LIM domains of migfilin dictate its FA localization, shown that these domains mediate an interaction with kindlin in vitro and in cells, and demonstrated that kindlin is important for normal migfilin dynamics in cells. We also show that when the C-terminal LIM domain region is deleted, then the N-terminal filamin-binding region of the protein, which is capable of targeting migfilin to actin-rich stress fibers, is the predominant driver of migfilin localization. Our work details a correlation between migfilin domains that drive kindlin binding and those that drive FA localization as well as a kindlin dependence on migfilin FA recruitment and mobility. We therefore suggest that the kindlin interaction with migfilin LIM domains drives migfilin FA recruitment, localization, and mobility.

تتكون الالتصاقات البؤرية (FAs)، وهي مواقع التصاق محكم بالمصفوفة خارج الخلية، من مجموعات من مستقبلات التصاق إنتغرين عبر الغشاء والبروتينات داخل الخلايا التي تربط الإنتغرين بالهيكل الخلوي للأكتين ومسارات الإشارة. هناك نوعان من البروتينات المرتبطة بالتكامل الموجودة في FAs، Kindlin -1 و Kindlin -2، وهما مهمان لتنشيط التكامل، وتشكيل FA، والإشارة. ميغفيلين، الذي تم تحديده في الأصل في شاشة الخميرة الهجينة للبروتينات المتفاعلة مع كيندلين -2، هو بروتين محول يحتوي على مجال ليم موجود في FAs ومتورط في التحكم في التصاق الخلايا وانتشارها وهجرتها. من خلال ربط الفيلامين، يوفر ميجفيلين رابطًا بين كيندلين والهيكل الخلوي للأكتين. هنا، باستخدام مزيج من ضربة قاضية كيندلين، ومقايسات السحب الكيميائي الحيوي، والمجهر الفلوري، ونقل طاقة رنين الفلورة (FRET)، واستعادة الفلورة بعد التبييض الضوئي (FRAP)، أثبتنا أن نطاقات الطرف C لميغفيلين تملي توطين FA الخاص بها، وأظهرت أن هذه المجالات تتوسط التفاعل مع كيندلين في المختبر وفي الخلايا، وأثبتت أن كيندلين مهم لديناميكيات الميغفيلين الطبيعية في الخلايا. نظهر أيضًا أنه عندما يتم حذف منطقة مجال ليم C - terminal، فإن منطقة ربط الفيلامين N - terminal للبروتين، القادرة على استهداف الميغفيلين إلى ألياف الإجهاد الغنية بالأكتين، هي المحرك السائد لتوطين الميغفيلين. يفصّل عملنا العلاقة بين نطاقات Migfilin التي تقود ربط Kindlin وتلك التي تقود توطين FA بالإضافة إلى اعتماد Kindlin على توظيف Migfilin FA والتنقل. لذلك نقترح أن التفاعل الطيب مع نطاقات Migfilin LIM يدفع إلى توظيف Migfilin FA وتوطينها وتنقلها. تتكون الالتصاقات البؤرية (FAs)، وهي مواقع التصاق محكم بالمصفوفة خارج الخلية، من مجموعات من مستقبلات التصاق إنتغرين عبر الغشاء والبروتينات داخل الخلايا التي تربط الإنتغرين بالهيكل الخلوي للأكتين ومسارات الإشارة. هناك نوعان من البروتينات المرتبطة بالتكامل الموجودة في FAs، Kindlin -1 و Kindlin -2، وهما مهمان لتنشيط التكامل، وتشكيل FA، والإشارة. ميغفيلين، الذي تم تحديده في الأصل في شاشة الخميرة الهجينة للبروتينات المتفاعلة مع كيندلين -2، هو بروتين محول يحتوي على مجال ليم موجود في FAs ومتورط في التحكم في التصاق الخلايا وانتشارها وهجرتها. من خلال ربط الفيلامين، يوفر ميجفيلين رابطًا بين كيندلين والهيكل الخلوي للأكتين. هنا، باستخدام مزيج من ضربة قاضية كيندلين، ومقايسات السحب الكيميائي الحيوي، والمجهر الفلوري، ونقل طاقة رنين الفلورة (FRET)، واستعادة الفلورة بعد التبييض الضوئي (FRAP)، أثبتنا أن نطاقات الطرف C لميغفيلين تملي توطين FA الخاص بها، وأظهرت أن هذه المجالات تتوسط التفاعل مع كيندلين في المختبر وفي الخلايا، وأثبتت أن كيندلين مهم لديناميكيات الميغفيلين الطبيعية في الخلايا. نظهر أيضًا أنه عندما يتم حذف منطقة مجال ليم C - terminal، فإن منطقة ربط الفيلامين N - terminal للبروتين، القادرة على استهداف الميغفيلين إلى ألياف الإجهاد الغنية بالأكتين، هي المحرك السائد لتوطين الميغفيلين. يفصّل عملنا العلاقة بين نطاقات Migfilin التي تقود ربط Kindlin وتلك التي تقود توطين FA بالإضافة إلى اعتماد Kindlin على توظيف Migfilin FA والتنقل. لذلك نقترح أن التفاعل الطيب مع نطاقات Migfilin LIM يدفع إلى توظيف Migfilin FA وتوطينها وتنقلها.

Country
United Kingdom
Keywords

Keratinocytes, Filamin, Muscle Proteins, Organic chemistry, Integrin, Signal transduction, Actin-binding protein, Biochemistry, Gene, Fluorescence recovery after photobleaching, Gene Knockout Techniques, Mice, Zinc finger, Fluorescence Resonance Energy Transfer, Immunology and Allergy, Cells, Cultured, Cytoskeleton, Cultured, Physics, Actin cytoskeleton, Membrane, Life Sciences, Extracellular matrix, Neoplasm Proteins, Focal Adhesion Kinase, Chemistry, Adhesion, Medicine, Protein Binding, Receptor, Protein Structure, Cell biology, Cell Mechanics and Extracellular Matrix Interactions, Cells, Ligand Binding, 612, Quantum mechanics, Fluorescence, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Health Sciences, Integrin Signaling in Inflammation and Cancer, Cell Adhesion, Animals, Humans, Cyclotide Bioengineering and Protein Anchoring Mechanisms, Molecular Biology, Biology, Actin, Focal Adhesions, Membrane Proteins, Cell adhesion, Cell Biology, Protein Structure, Tertiary, Focal adhesion, Cytoskeletal Proteins, Förster resonance energy transfer, NIH 3T3 Cells, Cell, Transcription factor, Cell Adhesion Molecules, Tertiary, LIM domain

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