New insights into nuclear/cytoplasmic partitioning and posttranslational activation of Arabidopsis PI4P 5 kinases

Abstract

The signaling lipid PtdIns(4,5)P2 effects a variety of cellular processes. PI4P 5-kinases such as Arabidopsis thaliana PIP5K1 and PIP5K2 are responsible for the production of PtdIns(4,5)P2. They are present at different subcellular locations such as the plasma membrane and the nucleus. Nuclear localization of PIP5K1 and PIP5K2 appears to be dynamic and is not observed in cells of all plant tissues. The activity and localization of PI4P 5 kinases has been reported to be regulated by PTMs including protein phosphorylation. Here, we report that Casein Kinase II subunit CKA3 interacts and phosphorylates specifically PIP5K1 in its N-terminus, which increases catalytical activity of PIP5K1 in vitro. The protein kinase PINOID of the AGCVIII protein kinase family interacts and phosphorylates PIP5K1 and PIP5K2. PIP5K2 is phosphorylated in the variable linker domain within the NLS region which activates PIP5K2 in vitro and might interfere with NLS function.

PtdIns(4,5)P2 ist ein Signallipid und beeinflusst diverse zelluläre Prozesse. PI4 5-Kinasen wie PIP5K1 und PIP5K2 aus Arabidopsis thaliana katalysieren die Produktion von PtdIns(4,5)P2 und wurden in verschiedenen subzellulären Kompartimenten, wie der Plasmamembran und dem Zellkern, detektiert. PI4P 5-Kinasen zeigen eine duale Lokalisation, wobei die Kernlokalisation nicht in allen Geweben und Zelltypen detektiert werden konnte. Lokalisation und Aktivität von PI4P 5-Kinasen wird von PTMs wie Proteinphosphorylierungen reguliert. Wir zeigen hier, dass die Casein Kinase II Untereinheit CKA3 spezifisch PIP5K1 im N-Terminus phosphoryliert, was die katalytische Aktivität von PIP5K1 erhöht. Zudem wurde die AGVIII Proteinkinase PINOID als Interaktionspartner und Upstream-Kinase von PIP5K1 und PIP5K2 identifiziert. PINOID phosphoryliert PIP5K2 in der variablen Linker Domäne innerhalb einer NLS was die katalytische Aktivität steigert und möglicherweise die subzelluläre Lokalisation beeinflusst.