Regulation of Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) Signaling
Abstract
Fibroblast vekstfaktor reseptorer (FGFRer) er signalerings reseptorer som regulerer cellebiologiske prosesser som proliferering og migrering. Overaktivering av FGFRer er knyttet til flere ulike kreftformer. Aktivering av de fire FGFRene (FGFR1-4) ved stimulering med ligand, induserer MAPK-signalveien, noe som fører til fosforylering av ERK1/2 og RSK2. Tidligere forskning har vist at aktiv RSK2 fosforylerer FGFR1 og aktiv ERK1/2 fosforylerer FGFR1 og FGFR2, og dette fører til nedregulereing av FGFR-signalering. RSK2 er vist å fosforylere den C-terminale halen til FGFR1 og at dette er nødvendig for endocytose av reseptoren. I denne oppgaven var målet å avgjøre om RSK2-mediert endocytose fungerer som en negativ feedback mekanisme for alle FGFRene, og å undersøke om FGFR-alterasjoner som påvirker disse feedback mekanismene forekommer i kreft.
Våre funn viser at RSK2-hemming reduserer internaliseringen av FGFR2 og FGFR4, slik som det er observert for FGFR1, mens FGFR3 er upåvirket. Dette antyder at RSK2 er viktig for endocytose av FGFR2 og FGFR4, muligens via en lignende negativ feedback mekanisme som for FGFR1. Vi detekterte binding av RSK2 til FGF-stimulert FGFR1, men ingen binding ble detektert for FGFR4. Flere forsøk er nødvendig for å bekrefte om RSK2 binder til FGFRene. Ved ligandstimulering ble det observert økt migrering for celler som uttrykker FGFR1-3, mens for FGFR4 ble det observert økt proliferering. Vi så ikke økt migrering eller proliferering når RSK2 var hemmet. Dette er muligens grunnet toksiske effekter av RSK2 hemmingen.
Vi analyserte forekomsten av alterasjoner i FGFRer på tvers av tumorprøver i COSMIC- databasen, med fokus på forandringer som ville føre til tap av de potensielle negative feedback- mekanismene mediert av ERK1/2 og RSK2. Dette inkluderte tap av den C-terminale halen i FGFR uten samtidig å miste kinase domenet, samt punktmutasjoner som direkte forandret de potensielle fosforyleringssetene. Få slike forandringer ble detektert.
Våre funn antyder at RSK2-mediert feedback sannsynligvis regulerer FGFR2 og FGFR4, slik som for FGFR1. Ytterligere undersøkelser er nødvendig for å bekrefte hvordan disse påvirker FGFR signalering og eventuell relevans for FGFR-drevet kreftprogresjon. Fibroblast Growth Factor Receptors (FGFRs) are signaling receptors regulating biological processes such as proliferation and migration. FGFR overactivation is linked to various cancers. The four FGFRs (FGFR1-4) induce the MAPK pathway upon ligand stimulation, leading to the phosphorylation of ERK1/2 and RSK2. Previous research has shown that feedback phosphorylation by RSK2 on FGFR1 and ERK1/2 on FGFR1 and FGFR2, downregulates FGFR signaling. Specifically, RSK2 binds and phosphorylates the C-terminal tail of FGFR1. This phosphorylation is required for proper receptor endocytosis. This study aims to determine if RSK2-mediated endocytosis is a negative feedback mechanism across all FGFRs, and to investigate if FGFR alterations affecting these feedback mechanisms are common in cancer.
Our findings show that RSK2 inhibition decreased the internalization of FGFR2 and FGFR4, similar to FGFR1, while FGFR3 remained unaffected. This suggests that RSK2 is involved in the endocytosis of FGFR2 and FGFR4, possibly through the same feedback mechanism as FGFR1. RSK2 binding to the FGFR1 receptor tail was confirmed upon ligand stimulation, but we could not detect binding between RSK2 and FGFR4. Improved assays or additional experiments will be needed to clarify if RSK2 binds to the other FGFRs. Increased migration was observed in FGFR1-3 expressing cells upon ligand stimulation, while FGFR4 showed increased proliferation. In contrast to our hypothesis, RSK2 inhibition did not enhance migration or proliferation, possibly due to inhibitor toxicity.
We analyzed the prevalence of alterations in FGFRs across tumor samples in the COSMIC database, focusing on those losing the potential negative feedback mechanisms mediated by ERK1/2 and RSK2. This included alterations leading to loss of the C-terminal tail while retaining an intact kinase domain or point mutations directly altering the potential phosphorylation sites. However, few alterations leading to the loss of the potential negative feedback mechanisms in FGFRs were observed.
Our findings suggest that RSK2-mediated feedback is likely occurring for FGFR2 and FGFR4, similar to FGFR1. Further investigations are needed to elucidate how this influences FGFR2 and FGFR4 signaling and their biological responses, and the relevance of these feedback loops in FGFR-driven cancer progression.