Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/3023
Title: The kinase HIPK2 regulates cytokinesis through the microtubule servering spastin
Other Titles: La chinasi HIPK2 regola la citochinesi attraverso la proteina spastin che ha la capacità di tagliare i microtubuli
Authors: Biancolillo, Loredana
Keywords: HIPK2;Spastin;Cytokinesis;Kinase;Stability;Citochinesi;Chnasi;Stabilità;BIO/11
Issue Date: 6-May-2016
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 28. ciclo
Abstract: 
The oncosuppressor HIPK2 is a kinase involved in the cell fate decisions in the development
and response to stress. Recently, it is demonstrated the relevance of this kinase in the control of
cytokinesis and prevention of chromosomal instability (CIN). HIPK2 is required for cytokinesis and
prevents tetraploidization by phosphorylating the extra-chromosomal histone H2B at the midbody,
the organelle-like structure formed at the cleavage furrow between the two daughter cells (Rinaldo
et al., 2012). HIPK2-depleted cells do not successfully complete cytokinesis, leading to
polyploidization, CIN, and increased tumorigenicity (Valente et al., 2015).
To get hints on the mechanism through which HIPK2 controls cytokinesis, we have
investigated the interplay between HIPK2 and crucial cytokinesis factors by analyzing their
epistatic localization relationships at midbody in HIPK2-depleted cells (H-i).
Our results show that HIPK2 depletion does not affect the localization of proteins involved in
midbody formation/stabilization (i.e. CPC proteins, PLK1, MKLP1, MgcRacGAP1, PRC1, ECT2
and citron Kinase), while strongly affects the localization of the microtubule severing protein
spastin, whose activity is required for abscission, final step of cytokinesis. Spastin could not be
detected at the midbody in a high percentage (37±4.9%) of H-i cells. Spastin possesses microtubule
(MT)-severing ability and contributes to different processes involving MT/cytoskeleton, such as
cytokinesis, membrane modelling, intracellular and axonal vesicle transports (Trotta et al., 2004;
Connell et al., 2009). Interestingly, we noticed that H-i cells show cytokinesis defects strongly
resembling those of spastin-depleted cells and spastin overexpression rescues H-i cytokinesis
defects, but not H2B phosphorylation at the midbody, indicating that the two events are
independent. A biochemical characterization of the HIPK2/spastin cross-talk showed that HIPK2
directly regulates spastin levels in a phosphorylation-dependent manner. In particular, HIPK2
phosphorylates spastin at S268 and this phosphorylation is required for spastin stability. Notably,
we have observed that overexpression of a stable, phosphomimetic spastin S268D mutant, but not
an unstable, non-phosphorylatable S268A mutant, rescues cytokinesis defects in H-i cells. Overall,
these findings support the idea that HIPK2-mediated phosphorylation of spastin contributes to reach
the spastin dosage required for abscission.

L'oncosoppressore HIPK2 è una chinasi che regola la proliferazione ed il destino cellulare sia
durante lo sviluppo che nella risposta allo stress genotossico. Recentemente è stato dimostrato un
suo ruolo nel controllo della citochinesi e nella prevenzione dell'instabilità cromosomica attraverso
la fosforilazione dell’istone extracromosomale H2B in serina14 (P-H2B-S14) al midbody, un sottile
ponte citoplasmatico che si forma tra le due cellule figlie in divisione (Rinaldo et al., 2012). Infatti,
cellule prive di HIPK2 falliscono la citochinesi e portano alla formazione di cellule bi- e multinucleate,
la cui proliferazione in un contesto tumorale si associa ad una maggiore instabilità
cromosomica e ad una maggiore tumorigenicità sia in vitro che in vivo (Valente et al. 2015).
Per comprendere il meccanismo con il quale HIPK2 regola la citochinesi, noi abbiamo
effettuato un’analisi dei rapporti epistatici di localizzazione al midbody di fattori noti della
citochinesi in cellule prive di HIPK2 (H-i) e studiato le relazioni che intercorrono tra HIPK2 e
questi fattori. I nostri studi mostrano che le principali proteine coinvolte nella formazione e
stabilizzazione del midbody (come PLK1, MKLP1, MgcRacGAP1, PRC1, ECT2, citron Kinase e
Aurora B) non sembrano essere influenzate dall’assenza di HIPK2, mentre alcune proteine
dell’abscissione appaiano disorganizzate al midbody, indicando quindi un ruolo di HIPK2 in
quest’ultima fase della citochinesi. L’unico fattore ad essere assente al midbody (nel 37±4.9% dei
casi) nelle cellule H-i è spastin, la severasi responsabile del taglio finale dei microtubuli del
midbody che porta alla separazione delle due cellule figlie (Connell et al. 2009). Noi abbiamo
osservato che cellule H-i mostrano difetti di citochinesi molto simili a quelli di cellule prive di
spastin e che l'over-espressione di spastin nelle cellule H-i recupera i difetti di citochinesi, ma non
P-H2B-S14 al midbody, indicando che i due eventi sono indipendenti. Caratterizzando
biochimicamente la relazione esistente tra HIPK2 e spastin, abbiamo dimostrato che HIPK2 regola
spastin a livello post trascrizionale in maniera fosforilazione-dipendente. Abbiamo osservato che
HIPK2 fosforila spastin in serina 268 in vitro e la fosforilazione di questo sito sembra essenziale per
mantenere alti i livelli proteici di spastin. In accordo con questi risultati, l'over-espressione di un
mutante fosfomimetico di spastin, ma non di un mutante non fosforilabile, porta al recupero dei
difetti di citochinesi nelle cellule H-i. Quindi, possiamo concludere che HIPK2 regola
indirettamente la citochinesi, perchè’ attraverso la fosforilazione di spastin contribuisce a mantenere
i livelli proteici di spastin richiesti per l’abscissione.
Description: 
Dottorato di ricerca in Genetica e biologia cellulare
URI: http://hdl.handle.net/2067/3023
Appears in Collections:Archivio delle tesi di dottorato di ricerca

Files in This Item:
File Description SizeFormat
lbiancolillo_tesid.pdf4.46 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s)

69
Last Week
0
Last month
0
checked on Mar 27, 2024

Download(s)

41
checked on Mar 27, 2024

Google ScholarTM

Check


All documents in the "Unitus Open Access" community are published as open access.
All documents in the community "Prodotti della Ricerca" are restricted access unless otherwise indicated for specific documents