Identification of a putative serine/threonine kinase implicated in FGF signal transduction and its compatibility with an FGF pathway simulation model

Abstract

ÖZET FGF SİNYAL YOLAĞINDA YER ALDIĞI DÜŞÜNÜLEN YENİ BİR SERİN/TREONİNE KİNAZ PROTEİNİNİN TANIMLANMASI VE BUNUN FGF SİNYAL YOLAĞI SİMULASYON MODELİ İLE UYUMLULUĞU Fibroblast büyüme faktörleri (FGF) hücre bölünmesi, çoğalması, yaşıyabilirliliklerinin korunmasının yam sıra bir çok embriyonik gelişim safhalarında rol alırlar. Bu görevlerini hücre yüzeyinde bulunan spesifik reseptörlerine bağlanarak ve hücre içi sinyal iletim yolaklarım aktive ederek gerçekleştirirler. En iyi tanımlanan sinyal yolaklarından biri MAPK sinyal yolağıdır. FGF' ler MAPK aktivasyonunu genellikle Frs2 aracılığı ile gerçekleştirirler. Frs2, Shp2 ve Grb2 aracılığıyla farklı sinyal yolaklarını aktive edebilmektedir, ancak hangi moleküllerin ve dinamiklerin farklı yolak seçiminde ve hücre cevaplarının belirlenmesinde etkin olduğu halen gizemini korumaktadır. Bu çalışmada FGFR2 sitoplazmik bölgesi maya ikili-bibrid sisteminde yem olarak kullanılarak, retina cDNA kütüphanesinde bağlanma partnerleri taranmıştır. Bu tarama sonucunda daha önce tanımlanmamış olan bir serin/treonin kinaz adayı, SMP, cDNA'sı izole edilmiştir. Maya ikili-hibrid raportör genlerinin karşılaştırmalı analizi SMP'nin FGFR2'ye zayıf bağlandığını göstermektedir. Northern analizi retinada 7.5-8 kb büyüklüğünde iki SMP translmptinin varlığına işaret etmektedir. RT-PCR çalışmaları SMP gen anlatımının farklı retinal hücrelerde bulunduğunu göstermiştir. Paralel bir çalışma ile FGF sinyal yolağı biyokimyasal kinetik simülasyon yazılımı kullanılarak modellenmiş ve regüle edilebilen sinyal basamaklarının MAPK kinetiğine etkileri irdelenmiştir. Sonuç olarak Frs2'nin Shp2 ve Grb2 ile olan afinitelerinin değişmesi ile çoğalma veya farklılaşma seçiminde bu proteinin kilit rol oynayabileceği gösterilmiştir. FGF simülasyon modelinde SMP'nin bu kilidi çalıştıran temel molekül olarak sistemdeki rolü irdelenmiştir.

IV ABSTRACT IDENTIFICATION OF A PUTATIVE SERINE/THREONINE KINASE IMPLICATED IN FGF SIGNAL TRANSDUCTION AND ITS COMPATIBILITY WITH AN FGF PATHWAY SIMULATION MODEL Fibroblast growth factors play essential roles in cell proliferation, differentiation, survival as well as in a number of developmental processes. One of the most thoroughly studied pathway is the MAPK pathway. Often, MAPK activation by FGFs is via Frs2. Though it is known that Frs2 activates different pathways by Shp2 and Grb2 interactions, specific molecules and dynamics instrumental in eliciting differential responses are not known. In this study, the cytoplasmic domain of FGFR2 was used as bait in a yeast two- hybrid system to obtain its interacting partners in a retinal cDNA library. The screening resulted in isolation of a putative serine/threonine kinase, SMP, cDNA. Comparative analysis of yeast two-hybrid reporter gene expression indicated weak interaction between FGFR2 and SMP. Northern blot analysis revealed the presence of two transcript species, 7.5-8 kb, in retina. RT-PCR experiments show that SMP is expressed in various retinal cell types. In a parallel study, a FGF signal pathway model was constructed using a biochemical kinetic simulation software; effects of regulation-prone signaling steps on MAPK kinetics were evaluated. As a result, it was shown that Frs2 can play a key role through changes in its affinity towards Shp2 and Grb2 in selection of proliferative or differentiation responses.