Characterization of the Dystrophin-Associated Protein Complex and its role in the regulation of the K2P potassium channel TWK-28 in C. elegans muscle
Caractérisation du Complexe de Protéines Associées à la Dystrophine et son implication dans la régulation du canal potassique K2P TWK-28 dans le muscle de C. elegans
Résumé
Two-pore domain (K2P) potassium channels belong to a large family of ion channels implicated in determining and maintaining the resting cell membrane potential. K2P channels are proteins extensively conserved throughout evolution, being present in almost all animal cells. In the nematode Caenorhabditis elegans, 47 genes code K2P channels sub-units, but only three of them have been characterized and reported in the literature. By tagging a certain number of them with fluorescent proteins (CRISPR/Cas9), we have found that nine channels are co-expressed in body wall muscle, showing a highly specific sub-cellular distribution. The most fascinating distribution was the one of TWK-28, which exhibits a polarized comet-like pattern that occupy only the anterior tip of each body wall muscle cell. In order to elucidate the cellular mechanisms underlying this particular distribution, we performed a genetic screen on the novel TWK-28 gain-of-function strain. We revealed that genes belonging to Dystrophin-Associated Protein Complex (DAPC) are involved in determining the amount of this channel at the muscle cell surface. DAPC is composed of at least 10 intra and extracellular proteins and plays a key role in physically connecting the extracellular matrix to the actin cytoskeleton. Interestingly, when tagging multiple components of DAPC with fluorescent proteins by CRISPR/Cas9 gene editing, we found that most of the dystrophin-associated proteins, such as syntrophin/STN-1, dystrobrevin/DYB-1 or even sarcoglycans (SGCA-1 and SGCB-1), show a particularly asymmetric distribution in muscle. We also revealed the, to date excluded, presence of dystroglycan/DGN-1 in body wall muscle of C. elegans. Finally, the asymmetric distribution of TWK-28 along the antero-posterior axis on a cellular and tissue scale, suggests that the Planar Cell Polarity pathways might be implicated. By gene candidate approach of the WNT pathway, we showed that proteins such as Disheveled, ROR/CAM-1 or WNT ligand/EGL-20 can modify the localization of TWK-28 by driving it into a new posterior sub-complex in the muscle cells
Les canaux potassiques de deux-domaines pore (K2P) appartiennent à une grande famille de canaux ioniques impliqués dans la détermination et le maintien du potentiel de la membrane cellulaire au repos. Les canaux K2P sont des protéines largement conservées au cours de l'évolution, présents dans presque toutes les cellules animales. Chez le nématode Caenorhabditis elegans, 47 gènes codent des sous-unités de canaux K2P, mais seuls trois d'entre eux ont été caractérisés dans la littérature. Grâce à la fusion de protéines fluorescentes par CRISPR/Cas9, nous avons montré que 9 canaux sont co-exprimés dans le le body wall muscle de C. legans, montrant une localisation sous-cellulaire très spécifique. La localisation la plus intriguante est celle de TWK-28, qui a une distribution en forme de comète qui n'occupe que l'extrémité antérieure de chaque cellule musculaire. Afin d'élucider les mécanismes cellulaires qui sous-tendent cette distribution particulière, nous avons effectué un crible génétique sur la nouvelle souche mutante gain de fonction de TWK-28. Nous avons révélé que des gènes appartenant au complexe protéique associé à la dystrophine (DAPC) sont impliqués dans la détermination de la quantité de ce canal à la surface des cellules musculaires. Le DAPC est composé d'au moins 10 protéines intra et extracellulaires et joue un rôle clé dans la connexion physique de la matrice extracellulaire au cytosquelette d'actine. Lors du marquage de plusieurs composants de DAPC avec des protéines fluorescentes par CRISPR/Cas9, nous avons constaté que la plupart des protéines associées à la dystrophine, comme la syntrophine/STN-1, la dystrobrévine/DYB-1 ou même les sarcoglycanes (SGCA-1 et SGCB-1), présentent une distribution particulièrement asymétrique dans le muscle de C. elegans. Nous avons également révélé la présence, jusqu'ici exclue, de dystroglycan/DGN-1 dans le body wall muscle de C. elegans. Enfin, la distribution asymétrique de TWK-28 le long de l'axe antéro-postérieur à l'échelle cellulaire et tissulaire, suggère que les voies de polarité planaire pourraient être impliquées. Par une approche de gène-candidat de la voie WNT, nous avons montré que des protéines telles que Disheveled, ROR/CAM-1 ou le ligand WNT/EGL-20 peuvent modifier la localisation de TWK-28 en le localisant dans un nouveau sous-complexe postérieur dans les cellules musculaires
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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