The role of syndecan-4 in the activation of the small GTPase, RhoA

Abstract

세포 표면의 수용 인자 중의 하나로 알려진 syndecan-4 는 focal adhesion 과 stress fiber 형성에 있어 중요한 역할을 수행함이 알려져 있다. Cytoskeletal organization 과정에 small RhoGTPase 의 activation 은 필수적이기 때문에, 이 논문에서는 syndecan-4 에 의해 small GTPase 중의 하나인 RhoA 가 어떠한 기작을 통하여 활성화가 되는지를 알아보았다. Fibroblast 인 REF 에syndecan-4 를 과발현 시켰을 때 세포 내에서의 Rho activity 가 높아짐을 확인할 수 있었고, fibronectin cell binding domain 뿐 아니라 hepII binding domain 을 통한 syndecan-4 의 결합이 RhoA 활성화에 중요함을 알 수 있었다. RhoA 의 활성화에 있어 syndecan-4 에 의해 매개된 PKC alpha 의 activation 이 필요하다. 이렇게 활성화 된 PKC alpha는 직접적으로 RhoGDI 의 serine 34 를 인산화 시키고, 인산화 된 RhoGDI 는 RhoA 와의 결합이 감소되어 RhoA 의 활성화를 조절한다는 것을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 syndecan-4 는 transmembrane domain 을 통하여 dimer 형성을 유도하며, syndecan-4 의 oligomer 형성이 cytoskeletal protein 인 alpha-actinin 과의 결합을 조절하고, RhoA의 활성화와 RhoGDI 인산화 조절에도 중요함을 알 수 있었다. 이런 결과들을 통하여 syndecan-4 에 의해 활성화된 PKC alpha 가 RhoGDI 를 인산화시켜 Rho activity 를 조절하고, cytoskeletal organozation 시 transmembrane domain 을 통한 oligomer 형성이 중요함을 확인 할 수 있었다.;Syndecan-4, a transmembrane heparan sulfate proteoglycan, plays a critical role in the formation of focal adhesions and stress fibers through activation of protein kinase Ca (PKCa) by phosphatodylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2). It has been known adhesion-mediated signals involving both integrins and cell-surface heparan sulfate proteoglycans regulate cytoskeletal organization through the small G-protein RhoA. Thus, I further investigated whether syndecan-4 was involved in the regulation of RhoA. Fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based assaywith fluorescence-conjugated effector showed that active RhoA was lower in Rat Embryonic Fibroblasts (REFs) plated on fibronectin-fragment lacking the heparin binding domain, than that of cells on fibronectin. Addition of soluble heparin binding domain recovered the amount of active RhoA, suggestingthe engagement of syndecan-4 with the heparin binding domain on RhoA activation. In addition, transient expression of syndecan-4, but not syn-4I which failed to bind PIP2 and activate PKCa, induced increase of active RhoA. Furthermore, PKCa phospoarylated Rhoguanine nucleotide dissociation inhibitor (RhoGDI), a physiological inhibitor of RhoA at serine 34, and phosphorylation-mimicking mutant enhanced the RhoA activation. Finally I showed that oligomeric status of syndecan-4 was important for both the interaction with a-actinin and the activation of RhoA. Taken together, these data suggest that syndecan-4 regulates the activity of RhoA during cytoskeletal organization.