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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Lujan Miralles, Pablo
title: New roles for the phosphatase PRL-3 in epithelial architecture maintenance and endocytosis
divisions: i-140001
adv_faculty: af-14
abstract: Phosphorylation and dephosphorylation of proteins and lipids are the major post-translational modifications involved in virtually all molecular signaling pathways in the cell and are catalyzed by kinases and phosphatases respectively. Abnormal variation in kinase and phosphatase activity leads to the development of several human diseases. Phosphatase of regenerating liver (PRL)-3 is a dual specificity
phosphatase that has been related to cell proliferation, migration, invasion, and epithelial to mesenchymal transition. Interestingly, while PRL-3 is aberrantly
overexpressed in primary and metastatic tumors, it is barely expressed at all in healthy human tissue. Therefore, PRL-3 represents a promising therapeutic target in cancer
treatment and an emerging prognostic marker for tumor progression. However, finding robust PRL-3 substrate candidates remains a challenge in the field. The aim of
the present work is to gain insight in both the cellular and molecular pathways where PRL-3 is involved.
The first part of this project is focused on the characterization of the role of PRL-3 in epithelial cell polarity using organotypic 3D-culture systems. We show that
overexpression of PRL-3 disrupts epithelial architecture by promoting the development of cysts with ectopic lumens that arise from mispositioned midbodies.
Furthermore, we propose a novel cellular mechanism where midbodies are retained in the lateral membrane due to acceleration of cytokinesis driven by PRL-3 overexpression.
The second part of the work deals with investigating PRL-3 PI(4,5)P2 phosphatase activity in cells, which was previously established in vitro. Here, we demonstrate this activity in vivo with a novel technique developed for this purpose.
Moreover, we prove that the low phosphoinositide phosphatase activity of PRL-3 and its specific interaction with PI(4,5)P2 are essential for enhancing clathrin-mediated
internalization.
In conclusion, we show that PRL-3 overexpression disrupts epithelial cell polarization probably by accelerating cytokinesis, and we demonstrate that it is a phosphoinositide phosphatase, increasing clathrin-dependent endocytosis.
abstract_translated_text: Phosphorylierung und Dephosphorylierung von Proteinen und Lipiden sind die
häufigsten posttranslationalen Modifikationen, die in allen molekularen Signalwegen
der Zelle involviert sind und durch Kinasen beziehungsweise Phosphatasen katalysiert
werden. Eine Fehlfunktion der Kinase- oder Phosphataseaktivität kann zur
Entwicklung verschiedenster Krankheiten führen. Die „Phosphatase of regenerating
liver“ PRL-3 ist eine doppelspezifische Phosphatase, die mit Metastasierung sowie den
zu Grunde liegenden Prozessen wie Zellvermehrung, Migration, Invasion und dem
Übergang von Epithel- zu Mesenchymgewebe in Verbindung gebracht wird.
Während PRL-3 in primären Tumoren und Metastasen überexprimiert wird, ist die
Expression im gesunden menschlichen Gewebe kaum nachweisbar. Daher
repräsentiert PRL-3 einen vielversprechenden therapeutischen Ansatzpunkt in der
Krebstherapie und dient als Marker zur Erkennung von Tumorprogression. Die
Erforschung von bisher weitestgehend unbekannten PRL-3 Substraten ist jedoch noch
immer im Fokus der aktuellen Forschung in diesem Bereich. Das Ziel der
vorliegenden Arbeit ist es daher, weitere Einblicke in die Funktion von PRL-3
hinsichtlich zellbiologischer sowie molekularer Signalwege zu gewinnen.
Im ersten Teil des Projekts wird die Rolle von PRL-3 in der Polarität von
Epithelzellen mit der Verwendung von Organ-repräsentierenden 3D Kultursystemen
charakterisiert. Wir zeigen, dass eine Überexpression von PRL-3 die
Epithelarchitektur der Zelle zerstört: So weisen die sich im 3D System entwickelnden
Zysten, ausgehend von falsch lokalisierten Midbodies, ekotopische Lumen auf.
Desweiteren demonstrieren wir einen neuen zellulären Mechanismus, bei welchem es,
ausgelöst durch PRL-3 Überexpression, zu einer Beschleunigung der Zytokinese und
einer daraus resultierender Ansammlung von Midbodies in der lateralen
Zellmembran kommt.
Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Erforschung der PRL-3 PI(4,5)P2
Phosphatase Aktivität innerhalb von Zellen, die zuvor bereits in vitro gezeigt werden
konnte. Mit der Verwendung einer neuen, speziell für diesen Zweck entwickelten
Technik ist es uns möglich die Dephosphorylierung auch in vivo zu demonstrieren.
Außerdem können wir nachweisen, dass sowohl die niedrige Phosphoinositid
Phosphatase Aktivität von PRL-3 als auch die spezifische Wechselwirkung von PRL-3
mit PI(4,5)P2 essentiell für eine verbesserte Clathrin-vermittelte Endozytose sind.
XVIII
Zusammenfassend zeigen wir, dass die Überexpression von PRL-3 zu einer
Störung der Polarität von Epithelzellen führt, vermutlich durch eine Beschleunigung
der Zytokinese. Desweiteren demonstrieren wir PRL-3 als eine Phosphoinositide
Phosphatase, welche die Clathrin-vermittelte Endozytose erhöht.
abstract_translated_lang: ger
date: 2017
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00023478
ppn_swb: 1656335727
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-234785
date_accepted: 2017-07-04
advisor: HASH(0x55fc36c54498)
language: eng
bibsort: LUJANMIRALNEWROLESFO2017
full_text_status: public
citation:   Lujan Miralles, Pablo  (2017) New roles for the phosphatase PRL-3 in epithelial architecture maintenance and endocytosis.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/23478/1/Pablo%20Lujan%20thesis%20manuscript.pdf