Identification of signaling pathways affected by SEL-5/AAK1 kinase in Caenorhabditis elegans

Abstract

SEL-5/AAK1 patří do rodiny Numb asociovaných kináz (NAK), jejíž členové plní rozličné buněčné funkce převážně spojované s clathrinem zprostředkovanou endocytózou a endozomální recyklací. V předchozí studii jsme objevili, že SEL-5 hraje roli v buněčné migraci a dlouživém růstu nezávisle na své kinázové katalytické aktivitě. V rámci tohoto projektu jsme se rozhodli rozklíčovat podstatu na kinázové aktivitě nezávislé signalizaci přes SEL-5 v průběhu vývoje Caenorhabditis elegans. Konkrétně jsme se zaměřili na Notched head fenotyp projevující se výraznými morfologickými malformacemi hlavy háďátka, které jsou způsobené porušenou extenzí svalových buněk. Dále ukazujeme, že SEL-5 funguje paralelně s retromer komplexem a MIG-10/RIAM adaptorovým proteinem tkáňově neautonomně v epidermis, odkud reguluje růst svalů dosud neznámým mechanismem. Kromě toho jsme validovali nové interakční motivy lokalizované v C-koncové části SEL-5, které jsou, na rozdíl od katalytické aktivity SEL-5, nezbytné pro funkci SEL-5 během morfogeneze hlavy. Podpořeni sérií genetických a modelovacích přístupů navrhujeme, že SEL-5 využívá svého na proliny bohatého motivu k vazbě SH3 domén ABI-1 a NCK-1 podjednotek WAVE a WASP komplexů spouštějících nukleaci aktinu. Navíc ukazujeme, že příspěvek retromeru a MIG-10 k Notched head spočívá v...

SEL-5/AAK1 belongs to the family of Numb-associated kinases (NAK), whose members perform diverse cellular functions predominantly related to clathrin-mediated endocytosis and endocytic recycling. In a previous study, we discovered that Caenorhabditis elegans SEL-5 mediates developmental processes ranging from cell migration to cell extension independently of its kinase catalytic activity. Here, we set out to explore the basal principles of SEL-5 kinase-independent functions in the context of signaling during C. elegans development. In particular, we focused on so-called Notched head phenotype which manifests by a large morphological malformation in the worm's head, caused by the reduced extension of muscle cells. We show that SEL-5 works in conjunction with the retromer complex and MIG-10/RIAM adaptor protein in a tissue non-autonomous manner in the epidermis to regulate muscle extension through a yet unrecognized mechanism. Furthermore, we validated novel interaction motifs in the SEL-5 C-terminal tail, that are, unlike SEL-5 catalytic activity, required for the SEL-5 function during the head morphogenesis. Utilizing a range of complementary genetic and modeling approaches we propose that SEL-5 uses its proline-rich motif to bind SH3 domains of ABI-1 and NCK-1 subunits of WAVE and WASP actin...