Intracellular localization and stability of a mutant representing the apoptotic fragment of the plasma membrane Ca2+ ATPase 4b and its role in cellular Ca2+ homeostasis and apoptosis
A plazmamembrán Ca2+ ATPáz 4b izoforma apoptotikus fragmentjét reprezentáló mutáns sejten belüli lokalizációja, stabilitása, hatásai a sejtek Ca2+ háztartására és szerepe az apoptózis folyamatban
Title in English
Intracellular localization and stability of a mutant representing the apoptotic fragment of the plasma membrane Ca2+ ATPase 4b and its role in cellular Ca2+ homeostasis and apoptosis
Panel
Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent
Országos Vérellátó Szolgálat (Hungarian National Blood Transfusion Service)
Participants
Antalffy, Géza Csókay, Katalin Homolya, László Kovács, Tünde Szilvia Padányi, Rita
Starting date
2005-01-01
Closing date
2009-12-31
Funding (in million HUF)
14.905
FTE (full time equivalent)
6.20
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A jelen kutatási periódus alatt egy fontos Ca2+ transzport fehérje, a plazma membrán Ca2+ ATPáz (PMCA4b) struktúra/funkció változásait tanulmányoztuk az apoptózis valamint a nekrózis folyamatai alatt. Eredményeink azt bizonyítják, hogy a PMCA4b fehérjét - függetlenül az apoptózist kiváltó októl – a kaszpáz-3 proteáz hasítja és egy 120 kDa molekulatömegű fragment képződik. A fehérje közben elveszíti C-terminális regulátor régióját, és „szuper aktívvá” válik. A „szuper aktív” PMCA fragmentnek megfelelő mutáns a plazmamembránban lokalizálódik és képes a citoszólikus Ca2+ szint szabályozására. Ezzel szemben oxidatív stresszt kiváltó szerek hatására a PMCA jelentős mértékű internalizációja és a citoszólikus Ca2+ szint hosszan tartó megemelkedése figyelhető meg. A C-terminális régió meghatározónak bizonyult a PMCA4b plazmamembránban történő eloszlásának szempontjából is. Kimutattuk, hogy a PSD-95 állványfehérje a PMCA C-terminálisán található PDZ-kötő motívumon keresztül elősegíti a PMCA kijutását a plazmamembránba, és itt a képződő fehérje-komplex szigetszerű csoportokba rendeződik. Vizsgálataink elősegíthetik a Ca2+ homeosztázis felborulására visszavezethető egyes malignus elváltozások illetve degeneratív betegségek közötti összefüggések jobb megismerését.
Results in English
During the present research period we studied structural and functional changes of an essential Ca2+ extrusion protein, the plasma membrane Ca2+ pump (PMCA), during apoptosis and necrosis. We followed truncation of PMCA4b during apoptosis induced by mitochondrial or receptor-mediated pathways and found that a similar fragment of 120 kDa was formed and remained intact for several hours after treatment. We constructed a C-terminally truncated mutant that corresponded to this 120 kDa fragment and showed that it was fully and constitutively active, and targeted properly to the plasma membrane. In contrast, arsenate or excitotoxic concentration of glutamate induced PMCA internalization and consequently, resulted in an impaired Ca2+ clearance from the cytoplasm. We also showed that interaction with the postsynaptic–density-95 (PSD-95) scaffolding protein increased the plasma membrane expression of PMCA4b and redistributed the pump into clusters. The clustering of PMCA4b was fully dependent on the presence of its C-terminus. We suggest that loss of function internalization of PMCAs and/or disruption of specific Ca2+ signaling microdomains may contribute to the Ca2+ dysregulation that accompanies a number of degenerative diseases.
Xiong Y, Antalffy G, Enyedi A, Strehler EE.: Apical localization of PMCA2w/b is lipid raft-dependent., Biochem Biophys Res Commun., 2009
Padányi R, Pászty K, Strehler EE, Enyedi A: PSD- 95 mediates membrane clustering of the human plasma membrane Ca2+ pump isoform 4b, Biochim. Biophys. Acta, Mol. Cell Research 1793(6):1023-32, 2009
Pászty K, Antalffy G, Hegedüs L, Padányi R, Penheiter AR, Filoteo AG, Penniston JT, Enyedi A: Cleavage of plasma membrane Ca2+ATPase during apoptosis, Ann N Y Acad Sci. 1099:440-50., 2007
Strehler, E.E., Caride, A.J., Filoteo, A.G., Xiong, Y., Penniston, J.T., and Enyedi, A: Plasma membrane calcium ATPases as dynamic regulators of cellular calcium handling, Ann N Y Acad Sci. 1099:226-36, 2007
Ribiczey P, Tordai A, Andrikovics H, Filoteo AG, Penniston JT, Enouf J, Enyedi A, Papp B, Kovacs T: Isoform-specific up-regulation of plasma membrane Ca(2+)ATPase expression during colon and gastric cancer cell differentiationpump isoform 4b, Cell Calcium, 42(6):590-605, 2007
Pottorf WJ 2nd, Johanns TM, Derrington SM, Strehler EE, Enyedi A, Thayer SA.: Glutamate-induced protease-mediated loss of plasma membrane Ca2+ pump activity in rat hippocampal neurons, J Neurochem. 98:1646-56, 2006
Detre C, Kiss E, Varga Z, Ludanyi K, Paszty K, Enyedi A, Kovesdi D, Panyi G, Rajnavolgyi E, Matko J: Death or survival: Membrane ceramide controls the fate and activation of antigen-specific T-cells depending on signal strength and duration., Cell Signal. 18:294-306., 2006
Pászty, K., Padányi, R., Filoteo, A.G., Penniston J.T., Enyedi A.: Calmodulin binding enhances the fragmentation of the plasma membrane calcium ATPase isoform 4b by caspase-3, 13th Euroconference on Apoptosis, Budapest, 2005. okt. 1-4. P-176, 2006
Paszty K, Antalffy G, Penheiter AR, Homolya L, Padanyi R, Ilias A, Filoteo AG, Penniston JT, Enyedi A: The caspase-3 cleavage product of the plasma membrane Ca2+-ATPase 4b is activated and appropriately targeted., Biochem J. 391:687-692., 2005
