A protein-binding domain, EH, identified in the receptor tyrosine kinase substrate Eps15 and conserved in evolution.

In this report we structurally and functionally define a binding domain that is involved in protein association and that we have designated EH (for Eps15 homology domain). This domain was identified in the tyrosine kinase substrate Eps15 on the basis of regional conservation with several heterogeneous proteins of yeast and nematode. The EH domain spans about 70 amino acids and shows approximately 60% overall amino acid conservation. We demonstrated the ability of the EH domain to specifically bind cytosolic proteins in normal and malignant cells of mesenchymal, epithelial, and hematopoietic origin. These observations prompted our search for additional EH-containing proteins in mammalian cells. Using an EH domain-specific probe derived from the eps15 cDNA, we cloned and characterized a cDNA encoding an EH-containing protein with overall similarity to Eps15; we designated this protein Eps15r (for Eps15-related). Structural comparison of Eps15 and Eps15r defines a family of signal transducers possessing extensive networking abilities including EH-mediated binding and association with Src homology 3-containing proteins.

p56Lck and p59Fyn regulate CD28 binding to phosphatidylinositol 3-kinase, growth factor receptor-bound protein GRB-2, and T cell-specific protein-tyrosine kinase ITK: implications for T-cell costimulation.

T-cell activation requires cooperative signals generated by the T-cell antigen receptor zeta-chain complex (TCR zeta-CD3) and the costimulatory antigen CD28. CD28 interacts with three intracellular proteins-phosphatidylinositol 3-kinase (PI 3-kinase), T cell-specific protein-tyrosine kinase ITK (formerly TSK or EMT), and the complex between growth factor receptor-bound protein 2 and son of sevenless guanine nucleotide exchange protein (GRB-2-SOS). PI 3-kinase and GRB-2 bind to the CD28 phosphotyrosine-based Tyr-Met-Asn-Met motif by means of intrinsic Src-homology 2 (SH2) domains. The requirement for tyrosine phosphorylation of the Tyr-Met-Asn-Met motif for SH2 domain binding implicates an intervening protein-tyrosine kinase in the recruitment of PI 3-kinase and GRB-2 by CD28. Candidate kinases include p56Lck, p59Fyn, zeta-chain-associated 70-kDa protein (ZAP-70), and ITK. In this study, we demonstrate in coexpression studies that p56Lck and p59Fyn phosphorylate CD28 primarily at Tyr-191 of the Tyr-Met-Asn-Met motif, inducing a 3- to 8-fold increase in p85 (subunit of PI 3-kinase) and GRB-2 SH2 binding to CD28. Phosphatase digestion of CD28 eliminated binding. In contrast to Src kinases, ZAP-70 and ITK failed to induce these events. Further, ITK binding to CD28 was dependent on the presence of p56Lck and is thus likely to act downstream of p56Lck/p59Fyn in a signaling cascade. p56Lck is therefore likely to be a central switch in T-cell activation, with the dual function of regulating CD28-mediated costimulation as well as TCR-CD3-CD4 signaling.

Expression analysis of the Epha1 receptor tyrosine kinase and its high-affinity ligands Efna1 and Efna3 during early mouse development

Interaction of Eph receptor tyrosine kinases with their membrane bound ephrin ligands initiates bidirectional signaling events that regulate cell migratory and adhesive behavior. Whole-mount in situ hybridization revealed overlapping expression of the Epha1 receptor and its high-affinity ligands ephrin A1 (Efna1) and ephrin A3 (Efna3) in the primitive streak and the posterior paraxial mesoderm during early mouse development. These results show complex and dynamic expression for all three genes with expression domains that are successively complementary, overlapping, and divergent. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

C-reactive protein mediates CD11b expression in monocytes through the non-receptor tyrosine kinase, Syk, and calcium mobilization but not through cytosolic peroxides

Objective: C-Reactive protein (CRP) can modulate integrin surface expression on monocytes following Fcγ receptor engagement. We have investigated the signal transduction events causing this phenotypic alteration. Methods: CRP-induced signalling events were examined in THP-1 and primary monocytes, measuring Syk phosphorylation by Western blotting, intracellular Ca2+ ([Ca2+]i) by Indo-1 fluorescence and surface expression of CD11b by flow cytometry. Cytosolic peroxides were determined by DCF fluorescence. Results: CRP induced phosphorylation of Syk and an increase in [Ca2+]i both of which were inhibitable by the Syk specific antagonist, piceatannol. Piceatannol also inhibited the CRP-induced increase in surface CD11b. In addition, pre-treatment of primary monoytes with the Ca2+ mobiliser, thapsigargin, increased CD11b expression; this effect was accentuated in the presence of CRP but was abolished in the presence of the [Ca2+]i chelator, BAPTA. CRP also increased cytosolic peroxide levels; this effect was attenuated by antioxidants (ascorbate, α-tocopherol), expression of surface CD11b not being inhibited by antioxidants alone. Conclusion: CRP induces CD11b expression in monocytes through a peroxide independent pathway involving both Syk phosphorylation and [Ca2+]i release. © Birkhäuser Verlag, 2005.

Autoantibody from women with preeclampsia induces soluble Fms-like tyrosine kinase-1 production via angiotensin type 1 receptor and calcineurin/nuclear factor of activated T-cells signaling

Preeclampsia is a pregnancy-specific hypertensive syndrome that causes substantial maternal and fetal morbidity and mortality. Recent evidence indicates that maternal endothelial dysfunction in preeclampsia results from increased soluble Fms-like tyrosine kinase-1 (sFlt-1), a circulating antiangiogenic protein. Factors responsible for excessive production of sFlt-1 in preeclampsia have not been identified. We tested the hypothesis that angiotensin II type 1 (AT1) receptor activating autoantibodies, which occur in women with preeclampsia, contribute to increased production of sFlt-1. IgG from women with preeclampsia stimulates the synthesis and secretion of sFlt-1 via AT1 receptor activation in pregnant mice, human placental villous explants, and human trophoblast cells. Using FK506 or short-interfering RNA targeted to the calcineurin catalytic subunit mRNA, we determined that calcineurin/nuclear factor of activated T-cells signaling functions downstream of the AT1 receptor to induce sFlt-1 synthesis and secretion by AT1-receptor activating autoantibodies. AT1-receptor activating autoantibody–induced sFlt-1 secretion resulted in inhibition of endothelial cell migration and capillary tube formation in vitro. Overall, our studies demonstrate that an autoantibody from women with preeclampsia induces sFlt-1 production via angiotensin receptor activation and downstream calcineurin/nuclear factor of activated T-cells signaling. These autoantibodies represent potentially important targets for diagnosis and therapeutic intervention.

Sequence and chemistry requirements for a novel aptameric oligonucleotide inhibitor of EGF receptor tyrosine kinase activity

We have previously identified a phosphorothioate oligonucleotide (PS-ODN) that inhibited epidermal growth factor receptor tyrosine kinase (TK) activity both in cell fractions and in intact A431 cells. Since ODN-based TK inhibitors may have anti-cancer applications and may also help understand the non-antisense mediated effects of PS-ODNs, we have further studied the sequence and chemistry requirements of the parent PS-ODN (sequence: 5′-GGA GGG TCG CAT CGC-3′) as a sequence-dependent TK inhibitor. Sequence deletion and substitution studies revealed that the 5′-terminal GGA GGG hexamer sequence in the parent compound was essential for anti-TK activity in A431 cells. Site-specific substitution of any G with a T in this 5′-terminal motif within the parent compound caused a significant loss in anti-TK activity. The fully PS-modified hexameric motif alone exhibited equipotent activity as the parent 15-mer whereas phosphodiester (PO) or 2′-O-methyl-modified versions of this motif had significantly reduced anti-TK activity. Further, T substitutions within the two 5′-terminal G residues of the hexameric PS-ODN to produce a sequence, TTA GGG, representing the telomeric repeats in human chromosomes, also did not exhibit a significant anti-TK activity. Multiple repeats of the active hexameric motif in PS-ODNs resulted in more potent inhibitors of TK activity than the parent ODN. These results suggested that PS-ODNs, but not PO or 2′-O-methyl modified ODNs, containing the GGA GGG motif can exert potent anti-TK activity which may be desirable in some anti-tumor applications. Additionally, the presence of this previously unidentified motif in antisense PS-ODN constructs may contribute to their biological effects in vitro and in vivo and should be accounted for in the design of the PS-modified antisense ODNs. © 2002 Published by Elsevier Science Inc.

Clinical Studies on conformal radiotherapy combined with epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor in second-line treatment of non-small cell lung cancer

Purpose: To study the effect of conformal radiotherapy combined with epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor (EGFR-TKI) in the second-line treatment of non-small cell lung cancer (NSCLC). Methods: A total of 316 patients attending Shanghai Pulmonary Hospital affiliated to Tongji University, were divided into two groups: 106 patients were treated with conformal radiotherapy combined with EGFR-TKI (gefitinib, 250 mg/day; or erlotinib, 150 mg/day), while 210 patients were treated with EGFRTKI alone. Some factors, including adverse reactions (AR), disease control rate (DCR), progression-free survival (PFS), overall survival (OS), and one-year and two-year survival rate, were evaluated. Results: No obvious difference was observed in AR between the two groups (p > 0.05). In the combination therapy group, complete response (CR) was 5 cases, partial response (PR) 43 cases, and stable disease (SD) 47 cases, progressive disease (PD) was 11 cases, response rate (RR) was 45.3 %, and DCR 89.6 %. Median PFS in the combination therapy group and targeted therapy group was 6.5 and 5.0 months, respectively. On the other hand, median OS in the combination therapy group and targeted group was 14.1 and 12.6 months, respectively. One-year survival rate of the combination therapy group and EGFR-TKI group was 60.3 and 50.0 %, respectively, while the two-year survival rate was 26.3 and 19.0 %, respectively. Conclusion: Conformal radiotherapy combined with EGFR-TKI can be used as an effective second-line treatment for NSCLC.

The dual EGFR/HER-2 tyrosine kinase inhibitor lapatinib sensitizes colon and gastric cancer cells to the irinotecan active metabolite SN-38

Members of the human epidermal receptor (HER) family are frequently associated with aggressive disease and poor prognosis in multiple malignancies. Lapatinib is a dual tyrosine kinase inhibitor targeting the epidermal growth factor receptor (EGFR) and HER-2. This study evaluated the therapeutic potential of lapatinib, alone and in combination with SN-38, the active metabolite of irinotecan (CPT-11), in colon and gastric cancer cell lines. Concentration-dependent antiproliferative effects of both lapatinib and SN-38 were observed in all colon and gastric cancer cell lines tested but varied significantly between individual cell lines (lapatinib range 0.08-11.7 muM; SN-38 range 3.6-256 nM). Lapatinib potently inhibited the growth of a HER-2 overexpressing gastric cancer cell line and demonstrated moderate activity in gastric and colon cancer cells with detectable HER-2 expression. The combination of lapatinib and SN-38 interacted synergistically to inhibit cell proliferation in all colon and gastric cancer cell lines tested. Cotreatment with lapatinib and SN-38 also resulted in enhanced cell cycle arrest and the induction of apoptosis with subsequent cellular pharmacokinetic analysis demonstrating that lapatinib promoted the increased intracellular accumulation and retention of SN-38 when compared to SN-38 treatment alone. Finally, the combination of lapatinib and CPT-11 demonstrated synergistic antitumor efficacy in the LoVo colon cancer mouse xenograft model with no apparent increase in toxicity compared to CPT-11 monotherapy. These results provide compelling preclinical rationale indicating lapatinib to be a potentially efficacious chemotherapeutic combination partner for irinotecan in the treatment of gastrointestinal carcinomas.

Prognostic role of lemur tyrosine kinase-3 germline polymorphisms in adjuvant gastric cancer in Japan and the United States

Lemur tyrosine kinase-3 (LMTK3) was recently identified as an estrogen receptor (ER)-α modulator related to endocrine therapy resistance, and its polymorphisms rs9989661 (T>C) T/T genotype and rs8108419 (G>A) G/G or A/G genotype predicted improved outcomes in breast cancer. Because different predominant ER distributions link to breast and gastric cancer and little is known of the prognostic role of LMTK3 in gastric cancer, this study was carried out to clarify the prognostic role of these polymorphisms in gastric cancer. One-hundred and sixty-nine Japanese and 137 U.S. patients with localized gastric adenocarcinoma were enrolled. Genomic DNA was extracted from blood or tissue, and all samples were analyzed by PCR-based direct DNA sequencing. Overall, these polymorphisms were not associated with survival in both cohorts. When gender was considered, in multivariate analysis, harboring rs9989661 T/T genotype was associated with disease-free survival [HR, 4.37; 95% confidence interval (CI), 2.08-9.18; P < 0.0001] and overall survival (OS; HR, 3.69; 95% CI, 1.65-8.24; P = 0.0014) in the Japanese males and time to recurrence (HR, 7.29; 95% CI, 1.07-49.80; P = 0.043) in the U.S. females. Meanwhile, harboring rs8108419 G/G genotype was associated with OS in the Japanese females (HR, 3.04; 95% CI, 1.08-8.56; P = 0.035) and the U.S. males (HR, 3.39; 95% CI, 1.31-8.80; P = 0.012). The prognostic role of these polymorphisms may be negative in gastric cancer. These findings suggest that the estrogen pathway may play a prognostic role in patients with gastric cancer but this may be dependent on the regional differences both in physiology and genetic alterations of gastric cancer.

Étude du rôle de la tyrosine kinase Src dans la régulation de la signalisation des récepteurs opioïdes delta (∆OR)

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces mais leur utilisation est limitée par la tolérance, un processus lié en partie à la désensibilisation des récepteurs. Le rôle de la présente étude était de mieux caractériser le processus de désensibilisation des récepteurs et plus particulièrement, d’étudier le rôle de la tyrosine kinase Src sur la régulation de la signalisation des récepteurs delta opioïdes. Nos résultats démontrent que l’inhibition pharmacologique avec PP2 (à faible concentration : 20- 40µM) ou encore l’inhibition moléculaire de la kinase avec de faibles concentrations d’ADN d’un mutant dominant inactif de Src (0,2µg/ml) potentialise l’amplitude et la durée de l’activation de la cascade ERK lorsqu’un agoniste, DPDPE (1µM; 5 min), se lie aux récepteurs. Nous avons également démontré que de fortes concentrations d’inhibiteurs de Src (80 et 100µM de PP2 ou 1µg/ml d’ADN du mutant dominant négatif) bloquent la cascade des MAPK suivant la stimulation de DOR par l’agoniste DPDPE. Ces observations indiquent que Src a un effet biphasique sur l’activité de ERK : l’inhibition complète de Src inhibe l’activité de la cascade MAPK alors qu’une inhibition modérée potentialise cette même cascade. Nous pensons aussi que de fortes concentrations des bloqueurs de Src interfèrent avec l’activation de ERK alors que de faibles concentrations interfèrent avec la désensibilisation des récepteurs. Cette possibilité a été testée à l’aide d’essais d’accumulation d’AMPc qui visaient à évaluer l’effet des bloqueurs de Src (PP2, 20 µM; 1h) sur la désensibilisation induite par un agoniste. L'activation de DOR par DPDPE inhibe la production d’AMPc, préalablement stimulée par du forskolin, de façon dose-dépendante. Le maximum d'inhibition observé est de 61%, mais lors d’un prétraitement au DPDPE (1 µM, 30 min) l’inhibition maximale est réduite à 72% de l’inhibition initiale observée. Cependant, un prétraitement des cellules au PP2 (20µM pendant 1 heure) avant d’effectuer la désensibilisation protège contre cette désensibilisation. L’effet protecteur des bloqueurs de Src n’entraîne pas de changement au niveau de l’internalisation des DOR mais l’altération de leur internalisation via un mutant tronqué du DOR ou via un milieu sucré hypertonique (0.4M de saccharose) réduit cette protection. Ces données suggèrent alors que l’internalisation optimale du récepteur est nécessaire pour que l’effet protecteur prenne place. Nous concluons donc que Src contribue à la désensibilisation de DOR après que l’internalisation du DOR soit survenue.

Développement et radiosynthèse de ligands du récepteur tyrosine kinase neurotrophique type 2 (TrkB) marqués aux carbone-11 et fluor-18 pour l’imagerie cérébrale par tomographie d’émission de positons

Ce mémoire présente mes travaux ayant menés au développement d’une première génération de radioligands marqués au fluor-18 (t1/2 = 110 min) et au carbone-11 (t1/2 = 20.4 min) destinés à l’imagerie cérébrale in vivo du récepteur tyrosine kinase neurotrophique de type 2 (TrkB) en tomographie par émission de positons (TEP). Ces travaux reposent sur l’identification récente de ligands de TrkB non peptidiques à hautes affinités dérivés du 7,8-dihydroxyflavone. La synthèse d’une série de dérivés du 7,8-dihydroxyflavone non-radioactifs de même que des précuseurs à l’incorporation du fluro-18 et du carbone-11 a d’abord été effectuée. Partant des précurseurs adéquats synthétisés, la radiosynthèse de deux radioligands, l’un marqué au fluor-18 et l’autre au carbone-11, a été développée. Ces radiosynthèses reposent respectivement sur une 18F-radiofluorination nucléophile aromatique nouvelle et hautement efficace et sur une 11C-méthylation N-sélective. Les radiotraceurs de TrkB ainsi obtenus ont ensuite été évalués in vitro en autoradiographie et in vivo en tant que traceurs TEP dans des rats. L’évaluation des propriétés physico-chimique de même que de la stabilité in vitro des radiotraceurs sont présentées. Partant d’une série d’analogues cristallisés de ces flavones synthétiques, une étude de relation structure-activité a été menée. La combinaison de cette étude, de pair avec l’évaluation in vivo de la première génération de radiotraceurs de TrkB a aussi permis d’investiguer les pharmacophores nécessaires à l’affinité de ces ligands de même que d’identifier des fragments structurels associés au métabolisme des radiotraceurs. La radiosynthèse d’un troisième radioligand de TrkB et son évaluation TEP in vivo de même que la mise en lumière des modifications structurelles utiles au développement d’une seconde génération de radioligands de TrkB avec des propriétés optimisées pour fin d’imagerie TEP sont aussi détaillés.

Régulation de l’activité transcriptionnelle des récepteurs des estrogènes (ER) par le récepteur à chimiokine CXCR4 et les récepteurs à activité tyrosine kinase ErbB2 et ErbB3

La régulation de la transcription des gènes par les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ joue un rôle important dans la croissance cellulaire et dans le développement du cancer du sein. Une augmentation de l’expression de CXCR4 et de son ligand SDF-1/CXCL12 corrèle avec un phénotype plus agressif du cancer du sein. Ici, nous démontrons un mécanisme de boucle de régulation positive entre la signalisation de CXCR4/SDF-1 et l’activité transcriptionnelle des ERs dans des cellules cancéreuses mammaires. L’activité transcriptionnelle de ER et l’expression de gènes cibles de ER, dont SDF-1 lui-même, sont augmentées dans la lignée cancéreuse mammaire MCF-7 en réponse à SDF-1. Ces effets sont bloqués par l’anti-estrogène fulvestrant et par la délétion de CXCR4. Par ailleurs, l’expression des gènes et la prolifération des cellules cancéreuses mammaires MCF-7 en réponse à l’estrogène sont altérées par l’inhibition de CXCR4. La signalisation par les facteurs de croissance joue un rôle important dans le cancer du sein. La surexpression et la dérégulation de la signalisation par le récepteur à activité tyrosine kinase ErbB2 corrèlent avec un phénotype tumoral mammaire plus agressif et un moins bon pronostic. Cependant, comment la signalisation de ErbB2 et de CXCR4 sont fonctionnellement reliées dans la régulation de la réponse de ER dans les cellules cancéreuses mammaires n’est pas connue. Nous démontrons ici que CXCR4 régule négativement l’expression protéique de ErbB2 et de son partenaire d’interaction ErbB3 ainsi que la phosphorylation de ErbB2. CXCR4 altère l’activation de la voie PI3-K/Akt par le dimère ErbB2/ErbB3 en réponse à héréguline alors qu’en présence de SDF-1, les niveaux d’activation sont récupérés. Nous avons trouvé que héréguline-β promouvoit la phosphorylation de la sérine 339 de CXCR4, un site important pour l’internalisation et la signalisation du récepteur. De plus, le recrutement de ErbB2 à CXCR4 est favorisé par ErbB3 et héréguline-β. L’activité transcriptionnelle ainsi que l’expression des gènes cibles de ER en réponse à l’héréguline sont relevées avec l’expression de CXCR4 et partiellement récupérées avec l’addition de SDF-1. Ces résultats démontrent que le recrutement de CXCR4 à ErbB2 altère la signalisation médiée par ErbB2/ErbB3 ainsi que l’activité hormonale de ER dans des cellules cancéreuses mammaires. Nous travaux ont permis d’identifier et de caractériser l’impact de la signalisation médiée par des récepteurs membranaires sur la réponse transcriptionnelle de ER dans des cellules cancéreuses mammaires. La signalisation membranaire est un facteur pouvant contribuer à la résistance aux thérapies endocriniennes et donc cibler les récepteurs impliqués s’avèrerait utile pour améliorer les traitements existants et mettre au point de nouvelles approches.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.