Endocytosis is required for E-cadherin redistribution at mature adherens junctions

Abstract

E-cadherin plays a key role at adherens junctions between epithelial cells, but the mechanisms controlling its assembly, maintenance, and dissociation from junctions remain poorly understood. In particular, it is not known to what extent the number of E-cadherins engaged at junctions is regulated by endocytosis, or by dissociation of adhesive bonds and redistribution within the membrane from a pool of diffusive cadherins. To determine whether cadherin levels at mature junctions are regulated by endocytosis or dissociation and membrane diffusion, the dynamics of E-cadherin were quantitatively analyzed by a new approach combining 2-photon fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) and fast 3D wide-field fluorescence microscopy. Image analysis of fluorescence recovery indicates that most E-cadherin did not diffuse in the membrane along mature junctions, but followed a first order turn-over process that was rate-limited by endocytosis. In confluent cultures of MCF7 or MDCK cells, stably expressed EGFP-Ecadherin was rapidly recycled with spatially uniform kinetics (50 s in MCF7 and 4 min in MDCK). In addition, when endocytosis was pharmacologically blocked by dynasore or MiTMAB, no fluorescence recovery was observed, suggesting that no endocytosisindependent membrane redistribution was occurring. Our data show that membrane redistribution of E-cadherin molecules engaged in mature junctions requires endocytosis and subsequent exocytosis, and lead to the notion that E-cadherins engaged at junctions do not directly revert to free membrane diffusion. Our results point to the possibility that a direct mechanical coupling between endocytosis efficiency and cadherin-mediated forces at junctions could help to regulate intercellular adhesion and locally stabilize epithelia.diffusion ͉ fluorescence recovery after photobleaching E

Regulation of cell motile behavior by crosstalk between cadherin- and integrin-mediated adhesions

“…Fluorescence recovery after photobleaching of GFP-tagged proteins over EcadFc surfaces showed that the turnover rates of E-cadherin, β-catenin, αE-catenin, and F-actin (Fig. 1E) were within ranges observed at normal MDCK cell-cell junctions (8,18).…”

“…On micropatterned surfaces, EcadFc specifically recruited cellular E-cadherin, αE-catenin, and β-catenin (Fig. 1), all of which had mobilities within the ranges of these proteins at bona fide cellcell contacts in MDCK cells (8,18). Thus despite the relative immobility of the EcadFc substrate, the cellular E-cadherin-catenin complex appeared to be as dynamic as that at normal cell-cell adhesions.…”

Le temps, sculpteur de la cellule ?

“…), la protéine étudiée est rendue visible et peut être photoblanchie avec une perturbation minime de son activité. Nous avons exploité largement cette approche pour la mesure de la dynamique de protéines du cytosquelette -actine, myosine, ezrine, cadhérine, caténines [5][6][7] -en la combinant avec trois ingrédients nouveaux. Le premier ingrédient est l'excitation de la fluorescence par un processus d'absorption biphotonique 2 [8], qui a lieu dans un volume très restreint autour du point focal, d'environ 1 μm 3 ( Figure 2D).…”

“…[5]. Par ailleurs, dans les jonctions adhérentes interépithéliales, les cadhérines qui en sont le principal ingrédient ne restent pas plus de 4 à 5 minutes, alors que ces structures adhésives sont stables bien au-delà de l'heure [7]. D'autre part, les pores nucléaires offrent une très belle structure avec une particularité dynamique remarquable : le pore existe comme un assemblage relativement stable en dehors de la mitose, tandis que ses composants élémentaires, plusieurs dizaines de nucléoporines, n'y résident que pendant des temps limités.…”

“…Le meilleur exemple, classique, est celui d'un microfilament d'actine, connu pour la dissymétrie des processus [5]. Une observation analogue a été faite pour les E-cadhérines, protéines d'adhésion entre cellules épithéliales : ces molécules entrent puis sortent des jonctions adhérentes par des processus distincts [7]. Dans ces exemples, bien que les structures observées, cytosquelette apical et jonctions, soient stationnaires et n'évoluent pas à l'échelle du temps de l'expérience, une dépense énergétique importante a lieu pour entretenir la régénération permanente des structures.…”