The activity of mitogen-activated protein kinase (MAPK) is upregulated following reversible phosphorylation by upstream kinases and inhibited by the action of specific phosphatases. Drosophila MKP-3 (DMKP-3) is a phosphatase that is highly homologous to its mammalian homologue, containing two conserved domains, the N-terminal Drosophila ERK (DERK)/rolled binding domain and the C-terminal phosphatase domain. Here, I demonstrated that over-expression of DMKP-3 dramatically reduced the number of photoreceptor cells, and inhibited vein differentiation by specifically suppressing the activities of Drosophila Ras/DERK pathway. Over-expression of DMKP-3 strongly enhanced the loss-of-function phenotypes of MAPK signalings in hypomorphic Raf, Ras, and rolled flies, and suppressed the expression of rhomboid, a downstream target of DERK. In addition, DMKP-3 inhibited cell proliferation by blocking G1/S cell cycle progression. The N-terminal DERK/rolled binding domain of DMKP-3 was required to exert these in vivo activities, supporting the previous reports that the N-terminal domain specifically binds to ERK-MAPK, sequestrating the kinase away from the nucleus and downregulating its activities. Next, I further demonstrated the involvement of DMKP-3 in the differentiation of photoreceptor and vein cells using DMKP-3 loss-of-function mutants. The DMKP-3 loss-of-function mutants exhibited extra wing vein and photoreceptor cell phenotypes and an embryonic lethality, which are strikingly similar to the phenotypes of the gain-of-function mutant of rolled, $rl^{sem}$. As expected, these DMKP-3 loss-of-function mutants strongly interacted with the various mutants in ERK-MAPK signalings. Collectively, these results demonstrate that DMKP-3 regulates Drosophila development by antagonizing the ERK-MAPK-dependent signaling pathway.
DMKP-3는 DERK활성을 특이적으로 조절하는 phosphatase이다. 기존에 MKP-3와 MAPK간의 조절에 대한 기능연구는 생화학적 세포학적으로 이루어져 왔으며 생체 내 생리적 기능에 대한 증거는 거의 없었다. 본 연구에서 DMKP-3 돌연변이주를 만들어 유전학적 방법을 통해 생체 내에서 기능을 조사하였다. 이번 연구에서 DMKP-3가 과발현된 초파리에서 눈, 날개의 발생이 잘못되는 것을 관찰하였으며 이런 발생학적 결함이 기존에 알려졌던 DERK가 결여된 돌연변이와 매우 유사하다는 것을 알게 되었다. 또한 DMKP-3가 결여된 돌연변이 초파리에서 눈, 날개이외에 알 형성에 발생학적 결함이 있는 것으로 나타났다. 이런 사실은 DMKP-3가 초파리 눈의 광수용체 세포와 날개의 맥 세포분화 그리고 알 형성 과정에 필요하다는 것을 의미하며, 이러한 기능은 Ras/DERK신호전달계의 불활성화를 통하여 이루어진다는 것으로 나타났다. 더불어 눈의 광수용체 세포와 날개의 맥 세포분화과정에서 DMKP-3는 DERK에 결합하는 아미노기 부위를 통해서 DERK에 결합하여 phosphatase기능을 한다는 것을 밝혔고 이런 기능은 DERK활성 조절과 서로 상호 관련 있는 것으로 나타났다. 이상의 연구를 통하여 본 연구자는 DMKP-3가 Ras/DERK신호전달계를 조절하는 인자임을 밝혔고, 초파리 발생과정에서 DERK활성을 조절하는데 필수 불가결하다는 것을 보여주었다.
