Role of receptor and non-receptor protein tyrosine kinases in vasoactive peptide-induced signaling

Abstract

L'endothéline-1 (ET-1) et l'angiotensine II (Ang II) jouent un rôle important dans le maintien de la pression artérielle et l'homéostasie vasculaire. Une activité accrue de ces peptides vasoactifs est présumée contribuer au développement de pathologies vasculaires, telles que l'hypertension, l'athérosclérose, l'hypertrophie et la resténose. Ceci est causé par une activation excessive de plusieurs voies de signalisation hypertrophiques et prolifératives, qui incluent des membres de la famille des Mitogen Activated Protein Kinases (MAPK), ainsi que la famille phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K) / protéine kinase B (PKB). Bien que l'activation de ces voies de signalisation soit bien élucidée, les éléments en amont responsables de l'activation des MAPK et de la PKB, induite par l'ET-1 et Ang II, demeurent mal compris. Durant les dernières années, le concept de la transactivation de récepteurs et/ou non-récepteurs protéines tyrosine kinases (PTK) dans le déclenchement des événements de signalisation induits par les peptides vasoactifs a gagné beaucoup de reconnaissance. Nous avons récemment démontré que la PTK Insulin-like Growth Factor type-1 Receptor (IGF-1R) joue un rôle dans la transduction des signaux induits par l‟H2O2, menant à la phosphorylation de la PKB. Étant donné que les peptides vasoactifs génèrent des espèces réactives d'oxygène, telles que l‟H2O2 lors de leur signalisation, nous avons examiné le rôle de d‟IGF-1R dans la phosphorylation de la PKB et les réponses hypertrophiques dans les cellules muscle lisse vasculaires (CMLV) induites par l'ET-1 et Ang II. AG-1024, un inhibiteur spécifique de l'IGF-1R, a atténué la phosphorylation de la PKB induite à la fois par l'ET-1 et Ang II. Le traitement des CMLVs avec l‟ET-1 et Ang II a également induit une phosphorylation des résidus tyrosine dans les sites d'autophosphorylation d'IGF-1R, celle-ci a été bloquée par l‟AG-1024. En outre, l‟ET-1 et l‟Ang II on tous les deux provoqué la phosphorylation de c-Src, une PTK non-récepteur, bloqué par PP-2, inhibiteur spécifique de la famille Src. La PP-2 a également inhibé la phosphorylation de PKB et d‟IGF-1R induite par l‟ET-1 et l‟Ang II. De plus, la synthèse de protéines ainsi que d‟ADN, marqueurs de la prolifération cellulaire et de l'hypertrophie, ont également été atténuée par l‟AG-1024 et le PP-2. Bien que ce travail démontre le rôle de c-Src dans la phosphorylation PKB induite par l'ET-1 et Ang II, son rôle dans l'activation des MAPK induit par l'ET-1 dans les CMLVs reste controversé. Par conséquent, nous avons examiné l'implication de c-Src dans l'activation de ERK 1/2, JNK et p38MAPK, par l'ET-1 et Ang II, ainsi que leur capacité à régulariser l'expression du facteur de transcription Early growth transcription factor-1 « Egr-1 ». ET-1 et Ang II ont induit la phosphorylation de ERK 1/2, JNK et p38 MAPK, et ont amplifié l'expression d'Egr-1 dans les CMLVs. Cette augmentation de la phosphorylation des MAPK a été diminuée par la PP-2, qui a aussi atténué l'expression d'Egr-1 induite par l'ET-1 et l'Ang II. Une preuve supplémentaire du rôle de c-Src dans ce processus a été obtenue en utilisant des fibroblastes embryonnaires de souris déficientes en c-Src (Src -/- MEF). L'expression d'Egr-1, ainsi que l'activation des trois MAPKs par l'ET-1 ont été atténuées dans les cellules Src -/- par rapport au MEF exprimant des taux normaux Src. En résumé, ces données suggèrent que l'IGF-1R et c-Src PTK jouent un rôle essentiel dans la régulation de la phosphorylation de PKB et des MAPK dans l‟expression d'Egr-1, ainsi que dans les réponses hypertrophiques et prolifératives induites par l'ET-1 et Ang II dans les CMLVs.

Endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II) play important roles in maintaining blood pressure and vascular homeostasis, and a heightened activity of these vasoactive peptides is thought to contribute to the development of vascular pathologies, such as hypertension, atherosclerosis, hypertrophy and restenosis. This is caused by an excessive activation of several growth and proliferative signaling pathways, which include members of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) family, as well as the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K)/protein kinase B (PKB) pathway. While the activation of these signaling pathways is well elucidated, the upstream elements responsible for ET-1 and Ang II-induced MAPK and PI3-K/PKB activation remain poorly understood. During the last several years, the concept of transactivation of receptor and/or non-receptor protein tyrosine kinases (PTK) in triggering vasoactive peptide-induced signaling events has gained much recognition. We have recently demonstrated that insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) plays a role in tranducing the effect of H2O2, leading to PKB phosphorylation. Since vasoactive peptides elicit their responses through generation of reactive oxygen species, including H2O2, we investigated whether IGF-1R transactivation plays a similar role in ET-1 and Ang II-induced PKB phosphorylation and hypertrophic responses in VSMC. AG-1024, a specific inhibitor of IGF-1R, attenuated both ET-1 and Ang II-induced PKB phosphorylation in a dose-dependent manner. ET-1 and Ang II treatment also induced the phosphorylation of tyrosine residues in the autophosphorylation sites of IGF-1R, which was blocked by AG-1024. In addition, both ET-1 and Ang II evoked tyrosine phosphorylation of c-Src, a non-receptor PTK, and pharmacological inhibition of c-Src PTK activity by PP-2, a specific inhibitor of Src-family tyrosine kinase, significantly reduced PKB phosphorylation as well as tyrosine phosphorylation of IGF-1R induced by the two vasoactive peptides. Furthermore, protein and DNA synthesis, markers of cell growth and proliferation, enhanced by ET-1 and Ang II were also attenuated by AG-1024 and PP-2. While this work demonstrates the role of c-Src in ET-1 and Ang II-induced PKB phosphorylation, its role in ET-1-induced MAPK signaling and regulation of transcription factors, such as early growth response factor-1 (Egr-1), which was recently shown to be expressed in atherosclerotic plaque, remains controversial in VSMC. Therefore, we have also investigated the involvement of c-Src in ET-1 and Ang II-induced ERK 1/2, JNK and p38mapk activation, as well as Egr-1 regulation. ET-1 and Ang II-induced the phosphorylation of ERK 1/2, JNK and p38mapk, and enhanced the expression of Egr-1 in aortic VSMC. This increased phosphorylation was decreased by PP-2. Further proof for the role of c-Src in this process was obtained by using mouse embryonic fibroblasts (MEF) deficient in c-Src (Src -/- MEF). ET-1-induced Egr-1 expression, as well as MAPK activation, were found to be downregulated in Src -/- MEF, as compared to MEF expressing normal Src levels. In summary, these data demonstrate that IGF-1R and c-Src PTK play a critical role in mediating both PKB and MAPK phosphorylation and Egr-1 expression, as well as hypertrophic and proliferative responses induced by ET-1 and Ang II in VSMC.