The urokinase receptor (uPAR) is a glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored protein that promotes tissue remodeling, tumor cell adhesion, migration and invasion. uPAR mediates degradation of the extracellular matrix through protease recruitment and enhances cell adhesion, migration and signaling through vitronectin binding and interactions with integrins and other receptors. Full-length uPAR is released from the cell surface, but the mechanism and functional significance of uPAR release remain obscure. Here we show that transmembrane glycerophosphodiesterase GDE3 is a GPI-specific phospholipase C that cleaves and releases uPAR with consequent loss of the proteolytic and non-proteolytic activities of uPAR. In breast cancer cells, high GDE3 expression depletes endogenous uPAR resulting in a less transformed phenotype, correlating with higher survival probability in patients. Our results establish GDE3 as a negative regulator of the uPAR signaling network and, more generally, highlight GPI-anchor hydrolysis as a cell-intrinsic mechanism to alter cell behavior.

Notch signaling plays an essential role in the proliferation, differentiation and cell fate determination of various tissues, including the developing pancreas. One regulator of the Notch pathway is GDE2 (or GDPD5), a transmembrane ecto-phosphodiesterase that cleaves GPI-anchored proteins at the plasma membrane, including a Notch ligand regulator. Here we report that Gde2 knockdown in zebrafish embryos leads to developmental defects, particularly, impaired motility and reduced pancreas differentiation, as shown by decreased expression of insulin and other pancreatic markers. Exogenous expression of human GDE2, but not catalytically dead GDE2, similarly leads to developmental defects. These data reveal functional conservation between zebrafish and human GDE2, and suggest that strict regulation of GDE2 expression and catalytic activity is critical for correct embryonic patterning. In particular, our data uncover a role for GDE2 in regulating pancreas differentiation.

GDE2 (GDPD5) is a multispanning membrane glycerophosphodiesterase that cleaves select glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored proteins and thereby alters cell behavior. GDE2 promotes neuronal differentiation and survival in cell-autonomous and non-cell-autonomous manners through cleavage of glypicans and RECK, respectively. Moreover, GDE2 is a prognostic marker in neuroblastoma and protects against progressive neurodegeneration in mice. However, its regulation remains unclear. Here we report that in neuronal cells, GDE2 undergoes constitutive endocytosis and travels back along both fast and slow recycling routes. This trafficking is differentially regulated by distinctive C-terminal sequences that modulate GDE2’s ability to release glypican-6 and induce neuronal differentiation. Specifically, we define a GDE2 truncation mutant that displays aberrant recycling and is dysfunctional, whereas a consecutive 10-amino acid deletion results in cell-surface retention and gain of function. These results highlight the importance of sequence-dependent membrane trafficking for GDE2 neuronal function, of relevance for nervous system disorders where trafficking has gone awry.