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Diallo M, Pimenta C, Murtinheira F, Martins-Alves D, Pinto FR, da Costa AA, Letra-Vilela R, Martin V, Rodriguez C, Rodrigues MS, Herrera F. Asymmetric post-translational modifications regulate the nuclear translocation of STAT3 homodimers in response to leukemia inhibitory factor. Cell Oncol (Dordr) 2024; 47:1065-1070. [PMID: 38150153 PMCID: PMC11219437 DOI: 10.1007/s13402-023-00911-9] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Accepted: 12/08/2023] [Indexed: 12/28/2023] Open
Abstract
STAT3 is a pleiotropic transcription factor overactivated in 70% of solid tumours. We have recently reported that inactivating mutations on residues susceptible to post-translational modifications (PTMs) in only one of the monomers (i.e. asymmetric) caused changes in the cellular distribution of STAT3 homodimers. Here, we used more controlled experimental conditions, i.e. without the interference of endogenous STAT3 (STAT3-/- HeLa cells) and in the presence of a defined cytokine stimulus (Leukemia Inhibitory Factor, LIF), to provide further evidence that asymmetric PTMs affect the nuclear translocation of STAT3 homodimers. Time-lapse microscopy for 20 min after LIF stimulation showed that S727 dephosphorylation (S727A) and K685 inactivation (K685R) slightly enhanced the nuclear translocation of STAT3 homodimers, while K49 inactivation (K49R) delayed STAT3 nuclear translocation. Our findings suggest that asymmetrically modified STAT3 homodimers could be a new level of STAT3 regulation and, therefore, a potential target for cancer therapy.
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Affiliation(s)
- Mickael Diallo
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
- MOSTMICRO Research Unit, Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, Oeiras, Portugal
| | - Constança Pimenta
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
| | - Fernanda Murtinheira
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
- MOSTMICRO Research Unit, Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, Oeiras, Portugal
| | - Daniela Martins-Alves
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
| | - Francisco R Pinto
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
| | - André Abrantes da Costa
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
| | - Ricardo Letra-Vilela
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
- MOSTMICRO Research Unit, Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, Oeiras, Portugal
| | - Vanesa Martin
- Departamento de Morfología y Biología Celular, Facultad de Medicina, University of Oviedo, c/Julian Claveria, Oviedo, 33006, Spain
- Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA), Oviedo, Spain
| | - Carmen Rodriguez
- Departamento de Morfología y Biología Celular, Facultad de Medicina, University of Oviedo, c/Julian Claveria, Oviedo, 33006, Spain
- Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA), Oviedo, Spain
| | - Mário S Rodrigues
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal
| | - Federico Herrera
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisbon, 1749-016, Portugal.
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Ferreira-Peralta P, França B, Murtinheira F, Rodrigues MS, Herrera F. Is spastic ataxia 8 a protein misfolding disorder? Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis 2024; 1870:166882. [PMID: 37696463 DOI: 10.1016/j.bbadis.2023.166882] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/27/2023] [Revised: 09/03/2023] [Accepted: 09/04/2023] [Indexed: 09/13/2023]
Affiliation(s)
- Pedro Ferreira-Peralta
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Brenda França
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Fernanda Murtinheira
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal; MOSTMICRO Research Unit, Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, Oeiras, Portugal
| | - Mario S Rodrigues
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Federico Herrera
- BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal.
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Murtinheira F, Migueis M, Letra-Vilela R, Diallo M, Quezada A, Valente CA, Oliva A, Rodriguez C, Martin V, Herrera F. Sacsin Deletion Induces Aggregation of Glial Intermediate Filaments. Cells 2022; 11:299. [PMID: 35053415 PMCID: PMC8773934 DOI: 10.3390/cells11020299] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 2.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/19/2021] [Revised: 01/07/2022] [Accepted: 01/13/2022] [Indexed: 12/14/2022] Open
Abstract
Autosomal recessive spastic ataxia of Charlevoix-Saguenay (ARSACS) is a neurodegenerative disorder commonly diagnosed in infants and characterized by progressive cerebellar ataxia, spasticity, motor sensory neuropathy and axonal demyelination. ARSACS is caused by mutations in the SACS gene that lead to truncated or defective forms of the 520 kDa multidomain protein, sacsin. Sacsin function is exclusively studied on neuronal cells, where it regulates mitochondrial network organization and facilitates the normal polymerization of neuronal intermediate filaments (i.e., neurofilaments and vimentin). Here, we show that sacsin is also highly expressed in astrocytes, C6 rat glioma cells and N9 mouse microglia. Sacsin knockout in C6 cells (C6Sacs-/-) induced the accumulation of the glial intermediate filaments glial fibrillary acidic protein (GFAP), nestin and vimentin in the juxtanuclear area, and a concomitant depletion of mitochondria. C6Sacs-/- cells showed impaired responses to oxidative challenges (Rotenone) and inflammatory stimuli (Interleukin-6). GFAP aggregation is also associated with other neurodegenerative conditions diagnosed in infants, such as Alexander disease or Giant Axonal Neuropathy. Our results, and the similarities between these disorders, reinforce the possible connection between ARSACS and intermediate filament-associated diseases and point to a potential role of glia in ARSACS pathology.
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Affiliation(s)
- Fernanda Murtinheira
- Biosystems & Integrative Sciences Institute, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1649-004 Lisbon, Portugal; (F.M.); (M.M.); (R.L.-V.); (M.D.); (A.Q.)
- Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Mafalda Migueis
- Biosystems & Integrative Sciences Institute, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1649-004 Lisbon, Portugal; (F.M.); (M.M.); (R.L.-V.); (M.D.); (A.Q.)
- Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Ricardo Letra-Vilela
- Biosystems & Integrative Sciences Institute, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1649-004 Lisbon, Portugal; (F.M.); (M.M.); (R.L.-V.); (M.D.); (A.Q.)
- Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Mickael Diallo
- Biosystems & Integrative Sciences Institute, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1649-004 Lisbon, Portugal; (F.M.); (M.M.); (R.L.-V.); (M.D.); (A.Q.)
- Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
- Instituto de Tecnologia Quimica e Biologica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, 2780-157 Oeiras, Portugal;
| | - Andrea Quezada
- Biosystems & Integrative Sciences Institute, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1649-004 Lisbon, Portugal; (F.M.); (M.M.); (R.L.-V.); (M.D.); (A.Q.)
- Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
| | - Cláudia A. Valente
- Instituto de Farmacologia e Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 1649-028 Lisboa, Portugal;
- Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 1649-028 Lisboa, Portugal
| | - Abel Oliva
- Instituto de Tecnologia Quimica e Biologica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, 2780-157 Oeiras, Portugal;
| | - Carmen Rodriguez
- Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA), Facultad de Medicina, Universidad de Oviedo, 33006 Oviedo, Spain; (C.R.); (V.M.)
- Departamento de Morfología y Biología Celular, Facultad de Medicina, Universidad de Oviedo, 33006 Oviedo, Spain
| | - Vanesa Martin
- Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA), Facultad de Medicina, Universidad de Oviedo, 33006 Oviedo, Spain; (C.R.); (V.M.)
- Departamento de Morfología y Biología Celular, Facultad de Medicina, Universidad de Oviedo, 33006 Oviedo, Spain
| | - Federico Herrera
- Biosystems & Integrative Sciences Institute, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1649-004 Lisbon, Portugal; (F.M.); (M.M.); (R.L.-V.); (M.D.); (A.Q.)
- Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisbon, Portugal
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Diallo M, Herrera F. The role of understudied post-translational modifications for the behavior and function of Signal Transducer and Activator of Transcription 3. FEBS J 2021; 289:6235-6255. [PMID: 34235865 DOI: 10.1111/febs.16116] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 3.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/23/2021] [Revised: 06/16/2021] [Accepted: 07/07/2021] [Indexed: 12/19/2022]
Abstract
The Signal Transducer and Activator of Transcription (STAT) family of transcription factors is involved in inflammation, immunity, development, cancer, and response to injury, among other biological phenomena. Canonical STAT signaling is often represented as a 3-step pathway involving the sequential activation of a membrane receptor, an intermediate kinase, and a STAT transcription factor. The rate-limiting phosphorylation at a highly conserved C-terminal tyrosine residue determines the nuclear translocation and transcriptional activity of STATs. This apparent simplicity is actually misleading and can hardly explain the pleiotropic nature of STATs, the existence of various noncanonical STAT pathways, or the key role of the N-terminal domain in STAT functions. More than 80 post-translational modifications (PTMs) have been identified for STAT3, but their functions remain barely understood. Here, we provide a brief but comprehensive overview of these underexplored PTMs and their role on STAT3 canonical and noncanonical functions. A less tyrosine-centric point of view may be required to advance our understanding of STAT signaling.
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Affiliation(s)
- Mickael Diallo
- Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Cell Structure and Dynamics Laboratory, BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Lisbon, Portugal.,MOSTMICRO Research Unit, Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, Oeiras, Portugal
| | - Federico Herrera
- Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Cell Structure and Dynamics Laboratory, BioISI - Instituto de Biosistemas e Ciências integrativas, Lisbon, Portugal.,MOSTMICRO Research Unit, Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB-NOVA), Universidade Nova de Lisboa, Oeiras, Portugal
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