Regulation of protein l-isoaspartyl methyltransferase by cell-matrix interactions: involvement of integrin αvβ3, PI 3-kinase, and the proteasome

摘要

The enzyme l-isoaspartyl methyltransferase (PIMT) is known to repair damaged proteins that have accumulated abnormal aspartyl residues during cell aging. However, little is known about the mechanisms involved in the regulation of PIMT expression. Here we report that PIMT expression in bovine aortic endothelial cells is regulated by cell detachment and readhesion to a substratum. During cell detachment, the PIMT level was rapidly and strongly increased and correlated with a stimulation of protein synthesis. Aside from endothelial cells, PIMT levels were also regulated by cell adhesion in various cancer cell lines. The upregulation of PIMT expression could be prevented by an anti-αvβ3 antibody (LM609) or by a cyclic RGD peptide (XJ735) specific to integrin αvβ3, indicating that this integrin was likely involved in PIMT regulation. Moreover, we found that PIMT expression returned to the basal level when cells were replated on a substratum after detachment, though downregulation of PIMT expression could be partly prevented by the PI3K inhibitors LY294002 and wortmannin, as well as by the proteasome inhibitors MG-132, lactacystin, and β-lactone. These findings support the assumption that the PIMT level was downregulated by proteasomal degradation, involving the PI3K pathway, during cell attachment. This study reports new insights on the molecular mechanisms responsible for the regulation of PIMT expression in cells. The regulation of PIMT level upon cell-substratum contact suggests a potential role for PIMT in biological processes such as wound healing, cell migration, and tumor metastasis dissemination.L'enzyme l-isoaspartyl méthyltransférase (PIMT) est reconnue pour réparer les protéines endommagées qui ont accumulé des résidus aspartyls anormaux durant le vieillissement cellulaire. Cependant, on connaît peu de choses des mécanismes impliqués dans la régulation de l'expression de PIMT. Nous rapportons ici que l'expression de PIMT dans les cellules endothéliales aortiques bovines est régulée par le détachement et la réadhésion cellulaire à un substrat. Durant le détachement cellulaire, les niveaux de PIMT augmentaient rapidement et fortement, en corrélation avec une stimulation de la synthèse protéique. En plus des cellules endothéliales, les niveaux de PIMT étaient aussi régulés par l'adhésion cellulaire chez différentes lignées cellulaires cancéreuses. L'augmentation de l'expression de PIMT a pu être inhibée par un anticorps anti-αvβ3 (LM609) ou par un peptide RGD cyclique (XJ735) spécifique à l'intégrine αvβ3, indiquant que cette intégrine est probablement impliquée dans la régulation de l'expression de PIMT. De plus, nous avons trouvé que l'expression de PIMT retournait à un niveau de base lorsque les cellules étaient réensemencées sur un substrat après leur détachement et que la diminution de l'expression de PIMT pouvait être partiellement empêchée par des inhibiteurs de PI3K, le LY294002 et la wortmannin, de même que par des inhibiteurs du protéasome, le MG-132, la lactacystine et la β-lactone. Ces résultats appuient l'hypothèse que les niveaux de PIMT sont diminués par une dégradation dépendante du protéasome impliquant la voie de la PI3K durant le détachement cellulaire. Cette étude donne de nouveaux aperçus des mécanismes moléculaires responsables de la régulation de l'expression de PIMT cellulaire. La régulation des niveaux de PIMT lors du contact cellule/substrat suggère un rôle potentiel de PIMT dans des processus biologiques comme la cicatrisation, la migration cellulaire et la dissémination métastatique des tumeurs.