Tissue-type plasminogen activator controls neuronal death by raising surface dynamics of extrasynaptic NMDA receptors

Abstract

N-methyl-d-aspartate receptors (NMDARs) are ion channels whose synaptic versus extrasynaptic localization critically influences their functions. This distribution of NMDARs is highly dependent on their lateral diffusion at the cell membrane. Each obligatory subunit of NMDARs (GluN1 and GluN2) contains two extracellular clamshell-like domains with an agonist-binding domain and a distal N-terminal domain (NTD). To date, the roles and dynamics of the NTD of the GluN1 subunit in NMDAR allosteric signaling remain poorly understood. Using single nanoparticle tracking in mouse neurons, we demonstrate that the extracellular neuronal protease tissue-type plasminogen activator (tPA), well known to have a role in the synaptic plasticity and neuronal survival, leads to a selective increase of the surface dynamics and subsequent diffusion of extrasynaptic NMDARs. This process explains the previously reported ability of tPA to promote NMDAR-mediated calcium influx. In parallel, we developed a monoclonal antibody capable of specifically blocking the interaction of tPA with the NTD of the GluN1 subunit of NMDAR. Using this original approach, we demonstrate that the tPA binds the NTD of the GluN1 subunit at a lysine in position 178. Accordingly, when applied to mouse neurons, our selected antibody (named Glunomab) leads to a selective reduction of the tPA-mediated surface dynamics of extrasynaptic NMDARs, subsequent signaling and neurotoxicity, both in vitro and in vivo. Altogether, we demonstrate that the tPA is a ligand of the NTD of the obligatory GluN1 subunit of NMDAR acting as a modulator of their dynamic distribution at the neuronal surface and subsequent signaling.

Tissue-type plasminogen activator neutralizes LPS but not protease-activated receptor-mediated inflammatory responses to plasmin

“…The identified pathway did not require tPA proteinase activity but instead, interaction of tPA with the N ‐methyl‐ d ‐aspartate receptor (NMDA‐R) in macrophages. tPA binding to the NMDA‐R activates cell signaling and regulates cell physiology in multiple cell types . The ability of tPA to regulate innate immunity in LPS‐treated macrophages provides an example in which a gene product that functions mainly in one phase of the response to injury regulates another.…”

Rôle des récepteurs NMDA endothéliaux dans un modèle murin de sclérose en plaques

“…Toutefois, ces auto-anticorps ciblent une région différente (acides aminés 368 et 369) [14] de celle reconnue par le Glunomab ® (acides aminés Figure 1B). De nombreux articles soulignent aussi la tendance des RV à s'intégrer près des îlots CpG (Cytosine-phosphate-Guanine) mais cette donnée apporte peu d'information supplémen-taire : les îlots CpG correspondent très majoritairement à des promoteurs, et les rares îlots CpG non promoteurs ne sont pas particulièrement ciblés par les RV [7].…”

“…forts [7][8][9]. Par exemple, dans des cellules souches hématopoïétiques humaines, 15 % des intégrations d'un RV ont lieu dans les promoteurs actifs, soit 14 fois ce que prédit une intégration aléatoire [8] ( Figure 1B).…”

“…Ce tropisme contribue probablement à l'expression des RV [6][7][8][9] mais il explique aussi, en partie [10], leur oncogénicité marquée car il accroît…”

“…Notre équipe a montré que le tPA, en activant les récepteurs NMDA des cellules endothéliales cérébrales, permettait l'infiltration des cellules inflammatoires vers le tissu cérébral et la moelle épinière [6]. Afin de bloquer l'action du tPA sur ce récepteur, nous avons développé un anticorps monoclonal (Glunomab ® ) [7] reconnaissant le site de fixation du tPA sur la partie N-terminale du récepteur NMDA (Figure 1). En traitant des souris avec le Glunomab ® , nous avons arrêté la progression des dommages chez les souris soumises à un modèle de SEP [6].…”