Published July 23, 2012
| Version v1
Publication
Open
Protein Tyrosine Phosphatase PTP1B Is Involved in Hippocampal Synapse Formation and Learning
Creators
- 1. National University of General San Martín
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. University of Pennsylvania
Description
ER-bound PTP1B is expressed in hippocampal neurons, and accumulates among neurite contacts. PTP1B dephosphorylates ß-catenin in N-cadherin complexes ensuring cell-cell adhesion. Here we show that endogenous PTP1B, as well as expressed GFP-PTP1B, are present in dendritic spines of hippocampal neurons in culture. GFP-PTP1B overexpression does not affect filopodial density or length. In contrast, impairment of PTP1B function or genetic PTP1B-deficiency leads to increased filopodia-like dendritic spines and a reduction in mushroom-like spines, while spine density is unaffected. These morphological alterations are accompanied by a disorganization of pre- and post-synapses, as judged by decreased clustering of synapsin-1 and PSD-95, and suggest a dynamic synaptic phenotype. Notably, levels of ß-catenin-Tyr-654 phosphorylation increased ∼5-fold in the hippocampus of adult PTP1B−/− (KO) mice compared to wild type (WT) mice and this was accompanied by a reduction in the amount of ß-catenin associated with N-cadherin. To determine whether PTP1B-deficiency alters learning and memory, we generated mice lacking PTP1B in the hippocampus and cortex (PTP1Bfl/fl–Emx1-Cre). PTP1Bfl/fl–Emx1-Cre mice displayed improved performance in the Barnes maze (decreased time to find and enter target hole), utilized a more efficient strategy (cued), and had better recall compared to WT controls. Our results implicate PTP1B in structural plasticity within the hippocampus, likely through modulation of N-cadherin function by ensuring dephosphorylation of ß-catenin on Tyr-654. Disruption of hippocampal PTP1B function or expression leads to elongation of dendritic filopodia and improved learning and memory, demonstrating an exciting novel role for this phosphatase.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم التعبير عن PTP1B المرتبط بـ ER في الخلايا العصبية الحصينية، ويتراكم بين تلامسات الخلايا العصبية. يزيل PTP1B فسفوريلات الكاتينين في مجمعات N - cadherin لضمان التصاق الخلايا بالخلايا. نوضح هنا أن PTP1B الداخلي، وكذلك GFP - PTP1B المعبر عنه، موجودان في الأشواك الشجرية للخلايا العصبية الحصينية في المزرعة. لا يؤثر التعبير المفرط GFP - PTP1B على كثافة أو طول قدم الخيط. في المقابل، يؤدي ضعف وظيفة PTP1B أو نقص PTP1B الوراثي إلى زيادة العمود الفقري الشبيه بالفيلوبوديا وانخفاض في العمود الفقري الشبيه بالفطر، في حين أن كثافة العمود الفقري لا تتأثر. تصاحب هذه التغييرات المورفولوجية عدم تنظيم للمشابك السابقة واللاحقة، كما يُحكم من خلال انخفاض تجمع السينابسين-1 و PSD -95، وتقترح نمطًا ظاهريًا متشابكًا ديناميكيًا. والجدير بالذكر أن مستويات فسفرة ß - catenin - Tyr -654 زادت بمقدار 5أضعاف في قرن آمون فئران PTP1B −/− (KO) البالغة مقارنة بفئران النوع البري (WT) وكان ذلك مصحوبًا بانخفاض في كمية ß - catenin المرتبطة بـ N - cadherin. لتحديد ما إذا كان نقص PTP1B يغير التعلم والذاكرة، أنشأنا فئرانًا تفتقر إلى PTP1B في الحصين والقشرة (PTP1Bfl/fl - Emx1 - Cre). أظهرت الفئران PTP1Bfl/fl - Emx1 - CRE أداءً محسنًا في متاهة بارنز (تقليل الوقت للعثور على الثقب المستهدف ودخوله)، واستخدمت استراتيجية أكثر كفاءة (CUED)، وكان لها استدعاء أفضل مقارنة بعناصر تحكم WT. تشير نتائجنا إلى PTP1B في اللدونة الهيكلية داخل الحصين، على الأرجح من خلال تعديل وظيفة N - cadherin من خلال ضمان إزالة الفسفرة من ß - catenin على Tyr -654. يؤدي اضطراب وظيفة أو تعبير PTP1B في الحصين إلى استطالة الأقدام الخيطية المتغصنة وتحسين التعلم والذاكرة، مما يدل على دور جديد مثير لهذا الفوسفاتاز.Translated Description (French)
La PTP1B liée au RE est exprimée dans les neurones de l'hippocampe et s'accumule parmi les contacts des neurites. PTP1B déphosphoryle la ß-caténine dans des complexes de N-cadhérine assurant l'adhésion cellule-cellule. Ici, nous montrons que le PTP1B endogène, ainsi que le GFP-PTP1B exprimé, sont présents dans les épines dendritiques des neurones de l'hippocampe en culture. La surexpression de la GFP-PTP1B n'affecte ni la densité ni la longueur des filopodes. En revanche, une altération de la fonction PTP1B ou une déficience génétique en PTP1B entraîne une augmentation des épines dendritiques de type filopode et une réduction des épines de type champignon, tandis que la densité de la colonne vertébrale n'est pas affectée. Ces altérations morphologiques s'accompagnent d'une désorganisation des pré et post-synapses, jugée par une diminution du regroupement de la synapsine-1 et de la PSD-95, et suggèrent un phénotype synaptique dynamique. Notamment, les niveaux de phosphorylation de la ß-caténine-Tyr-654 ont été multipliés par 5 dans l'hippocampe des souris PTP1B−/− (KO) adultes par rapport aux souris de type sauvage (WT), ce qui s'est accompagné d'une réduction de la quantité de ß-caténine associée à la N-cadhérine. Pour déterminer si la déficience en PTP1B altère l'apprentissage et la mémoire, nous avons généré des souris dépourvues de PTP1B dans l'hippocampe et le cortex (PTP1Bfl/fl-Emx1-Cre). Les souris PTP1Bfl/fl-Emx1-Cre ont montré de meilleures performances dans le labyrinthe de Barnes (temps réduit pour trouver et entrer dans le trou cible), ont utilisé une stratégie plus efficace (Cued) et se sont mieux rappelées par rapport aux témoins WT. Nos résultats impliquent PTP1B dans la plasticité structurelle dans l'hippocampe, probablement par la modulation de la fonction N-cadhérine en assurant la déphosphorylation de la ß-caténine sur Tyr-654. La perturbation de la fonction ou de l'expression de la PTP1B de l'hippocampe entraîne l'allongement des filopodes dendritiques et une amélioration de l'apprentissage et de la mémoire, démontrant un nouveau rôle passionnant pour cette phosphatase.Translated Description (Spanish)
La PTP1B unida al RE se expresa en las neuronas del hipocampo y se acumula entre los contactos de las neuritas. PTP1B desfosforila la ß-catenina en complejos de N-cadherina asegurando la adhesión célula-célula. Aquí mostramos que la PTP1B endógena, así como la GFP-PTP1B expresada, están presentes en las espinas dendríticas de las neuronas del hipocampo en cultivo. La sobreexpresión de GFP-PTP1B no afecta la densidad o longitud filopodial. Por el contrario, el deterioro de la función de PTP1B o la deficiencia genética de PTP1B conduce a un aumento de las espinas dendríticas similares a los filopodios y a una reducción de las espinas similares a los hongos, mientras que la densidad de la columna vertebral no se ve afectada. Estas alteraciones morfológicas se acompañan de una desorganización de las pre y post-sinapsis, a juzgar por la disminución del agrupamiento de sinapsina-1 y PSD-95, y sugieren un fenotipo sináptico dinámico. En particular, los niveles de fosforilación de β-catenina-Tyr-654 aumentaron ∼5 veces en el hipocampo de ratones adultos PTP1B-/- (KO) en comparación con ratones de tipo salvaje (WT) y esto estuvo acompañado por una reducción en la cantidad de β-catenina asociada con N-cadherina. Para determinar si la deficiencia de PTP1B altera el aprendizaje y la memoria, generamos ratones que carecen de PTP1B en el hipocampo y la corteza (PTP1Bfl/fl–Emx1-Cre). Los ratones PTP1Bfl/fl-Emx1-Cre mostraron un mejor rendimiento en el laberinto de Barnes (menor tiempo para encontrar y entrar en el agujero objetivo), utilizaron una estrategia más eficiente (con señales) y tuvieron un mejor recuerdo en comparación con los controles WT. Nuestros resultados implican a PTP1B en la plasticidad estructural dentro del hipocampo, probablemente a través de la modulación de la función de la N-cadherina al garantizar la desfosforilación de la ß-catenina en Tyr-654. La alteración de la función o expresión de PTP1B en el hipocampo conduce a la elongación de los filopodios dendríticos y mejora el aprendizaje y la memoria, lo que demuestra un papel novedoso y emocionante para esta fosfatasa.Files
journal.pone.0041536&type=printable.pdf
Files
(6.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7af11515b28241a91e1088d7a2d38c51
|
6.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يشارك البروتين تيروزين فوسفاتاز PTP1B في تكوين مشبك الحصين والتعلم
- Translated title (French)
- La protéine tyrosine phosphatase PTP1B est impliquée dans la formation et l'apprentissage de la synapse hippocampique
- Translated title (Spanish)
- La proteína tirosina fosfatasa PTP1B participa en la formación y el aprendizaje de la sinapsis del hipocampo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2033655032
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0041536
References
- https://openalex.org/W1500274950
- https://openalex.org/W1501886724
- https://openalex.org/W1504431166
- https://openalex.org/W151176851
- https://openalex.org/W1555145120
- https://openalex.org/W1555455083
- https://openalex.org/W1568167685
- https://openalex.org/W1616343296
- https://openalex.org/W169729822
- https://openalex.org/W1855713874
- https://openalex.org/W1963482376
- https://openalex.org/W1964808986
- https://openalex.org/W1970694551
- https://openalex.org/W1974337221
- https://openalex.org/W1975094903
- https://openalex.org/W1980423373
- https://openalex.org/W1981990802
- https://openalex.org/W1983699648
- https://openalex.org/W1994623513
- https://openalex.org/W1995946234
- https://openalex.org/W2001528712
- https://openalex.org/W2016593669
- https://openalex.org/W2018602406
- https://openalex.org/W2022082634
- https://openalex.org/W2022506262
- https://openalex.org/W2026734788
- https://openalex.org/W2030756376
- https://openalex.org/W2035981560
- https://openalex.org/W2041458184
- https://openalex.org/W2041477218
- https://openalex.org/W2044529125
- https://openalex.org/W2047327281
- https://openalex.org/W2047392037
- https://openalex.org/W2052687507
- https://openalex.org/W2052884971
- https://openalex.org/W2053544216
- https://openalex.org/W2054179202
- https://openalex.org/W2055354269
- https://openalex.org/W2058090622
- https://openalex.org/W2066673889
- https://openalex.org/W2067814945
- https://openalex.org/W2070602629
- https://openalex.org/W2071601082
- https://openalex.org/W2078686168
- https://openalex.org/W2080209385
- https://openalex.org/W2087330484
- https://openalex.org/W2090484067
- https://openalex.org/W2090501101
- https://openalex.org/W2091064369
- https://openalex.org/W2091988898
- https://openalex.org/W2092235352
- https://openalex.org/W2093068062
- https://openalex.org/W2099220382
- https://openalex.org/W2099392342
- https://openalex.org/W2099414368
- https://openalex.org/W2103861118
- https://openalex.org/W2109950649
- https://openalex.org/W2114129553
- https://openalex.org/W2115681043
- https://openalex.org/W2118743996
- https://openalex.org/W2119503012
- https://openalex.org/W2128810146
- https://openalex.org/W2131906927
- https://openalex.org/W2132362222
- https://openalex.org/W2132920561
- https://openalex.org/W2135744973
- https://openalex.org/W2139392105
- https://openalex.org/W2144671041
- https://openalex.org/W2144721584
- https://openalex.org/W2145617194
- https://openalex.org/W2145709603
- https://openalex.org/W2148714108
- https://openalex.org/W2149875160
- https://openalex.org/W2153582648
- https://openalex.org/W2162423225
- https://openalex.org/W2163047259
- https://openalex.org/W2164590607
- https://openalex.org/W2167157682
- https://openalex.org/W2167309932
- https://openalex.org/W2769192987