Synergistic effects of proteasome inhibitor carfilzomib in combination with tyrosine kinase inhibitors in imatinib-sensitive and -resistant chronic myeloid leukemia models

The tyrosine kinase inhibitor (TKI) imatinib has transformed the treatment and outlook of chronic myeloid leukemia (CML); however, the development of drug resistance and the persistence of TKI-resistant stem cells remain obstacles to eradicating the disease. Inhibition of proteasome activity with bortezomib has been shown to effectively induce apoptosis in TKI-resistant cells. In this study, we show that exposure to the next generation proteasome inhibitor carfilzomib is associated with a decrease in ERK signaling and increased expression of Abelson interactor proteins 1 and 2 (ABI-1/2). We also investigate the effect of carfilzomib in models of imatinib-sensitive and -resistant CML and demonstrate a potent reduction in proliferation and induction of apoptosis in a variety of models of imatinib-resistant CML, including primitive CML stem cells. Carfilzomib acts synergistically with the TKIs imatinib and nilotinib, even in imatinib-resistant cell lines. In addition, we found that the presence of immunoproteasome subunits is associated with an increased sensitivity to carfilzomib. The present findings provide a rational basis to examine the potential of carfilzomib in combination with TKIs as a potential therapy for CML, particularly in imatinib-resistant disease.

Endosomal localization and receptor dynamics determine tyrosine phosphorylation of hepatocyte growth factor-regulated tyrosine kinase substrate

Hepatocyte growth factor-regulated tyrosine kinase substrate (Hrs) is a prominent substrate for activated tyrosine kinase receptors that has been proposed to play a role in endosomal membrane trafficking. The protein contains a FYVE domain, which specifically binds to the lipid phosphatidylinositol (PI) 3-phosphate (PI 3-P). We show that this interaction is required both for correct localization of the protein to endosomes that only partially coincides with early endosomal autoantigen 1 and for efficient tyrosine phosphorylation of the protein in response to epidermal growth factor stimulation. Treatment with wortmannin reveals that Hrs phosphorylation also requires PI 3-kinase activity, which is necessary to generate the PI 3-P required for localization. We have used both hypertonic media and expression of a dominant-negative form of dynamin (K44A) to inhibit endocytosis; under which conditions, receptor stimulation fails to elicit phosphorylation of Hrs. Our results provide a clear example of the coupling of a signal transduction pathway to endocytosis, from which we propose that activated receptor (or associated factor) must be delivered to the appropriate endocytic compartment in order for Hrs phosphorylation to occur.

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.

Synthesis, characterization, electrochemical behavior and in vitro protein tyrosine kinase inhibitory activity of the cymene-halogenobenzohydroxamato [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] complexes

The ruthenium(II)-cymene complexes [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] with substituted halogenobenzohydroxamato (bha) ligands (substituents = 4-F, 4-Cl, 4-Br, 2,4-F-2, 3,4-F-2, 2,5-F-2, 2,6-F-2) have been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, H-1 NMR, C-13 NMR, cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis, and density functional theory (DFT) studies. The compositions of their frontier molecular orbitals (MOs) were established by DFT calculations, and the oxidation and reduction potentials are shown to follow the orders of the estimated vertical ionization potential and electron affinity, respectively. The electrochemical E-L Lever parameter is estimated for the first time for the various bha ligands, which can thus be ordered according to their electron-donor character. All complexes exhibit very strong protein tyrosine kinase (PTK) inhibitory activity, even much higher than that of genistein, the clinically used PTK inhibitory drug. The complex containing the 2,4-difluorobenzohydroxamato ligand is the most active one, and the dependences of the PTK activity of the complexes and of their redox potentials on the ring substituents are discussed. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

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.

Distribution intracellulaire et trafic des récepteurs à tyrosine kinase EphA4 et EphB2 à la synapse mature dans le système nerveux central murin

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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.

Role of the Protein Tyrosine Kinase 7 gene in human neural tube defects

Les anomalies du tube neural (ATN) sont des anomalies développementales où le tube neural reste ouvert (1-2/1000 naissances). Afin de prévenir cette maladie, une connaissance accrue des processus moléculaires est nécessaire. L’étiologie des ATN est complexe et implique des facteurs génétiques et environnementaux. La supplémentation en acide folique est reconnue pour diminuer les risques de développer une ATN de 50-70% et cette diminution varie en fonction du début de la supplémentation et de l’origine démographique. Les gènes impliqués dans les ATN sont largement inconnus. Les études génétiques sur les ATN chez l’humain se sont concentrées sur les gènes de la voie métabolique des folates du à leur rôle protecteur dans les ATN et les gènes candidats inférés des souris modèles. Ces derniers ont montré une forte association entre la voie non-canonique Wnt/polarité cellulaire planaire (PCP) et les ATN. Le gène Protein Tyrosine Kinase 7 est un membre de cette voie qui cause l’ATN sévère de la craniorachischisis chez les souris mutantes. Ptk7 interagit génétiquement avec Vangl2 (un autre gène de la voie PCP), où les doubles hétérozygotes montrent une spina bifida. Ces données font de PTK7 comme un excellent candidat pour les ATN chez l’humain. Nous avons re-séquencé la région codante et les jonctions intron-exon de ce gène dans une cohorte de 473 patients atteints de plusieurs types d’ATN. Nous avons identifié 6 mutations rares (fréquence allélique <1%) faux-sens présentes chez 1.1% de notre cohorte, dont 3 sont absentes dans les bases de données publiques. Une variante, p.Gly348Ser, a agi comme un allèle hypermorphique lorsqu'elle est surexprimée dans le modèle de poisson zèbre. Nos résultats impliquent la mutation de PTK7 comme un facteur de risque pour les ATN et supporte l'idée d'un rôle pathogène de la signalisation PCP dans ces malformations.

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.

An update of the mechanisms of resistance to EGFR-tyrosine kinase inhibitors in breast cancer: gefitinib (Iressatrade mark)-induced changes in the expression and nucleo-cytoplasmic trafficking of HER-ligands (Review)

Intrinsic resistance to the epidermal growth factor receptor (EGFR; HER1) tyrosine kinase inhibitor (TKI) gefitinib, and more generally to EGFR TKIs, is a common phenomenon in breast cancer. The availability of molecular criteria for predicting sensitivity to EGFR-TKIs is, therefore, the most relevant issue for their correct use and for planning future research. Though it appears that in non-small-cell lung cancer (NSCLC) response to gefitinib is directly related to the occurrence of specific mutations in the EGFR TK domain, breast cancer patients cannot be selected for treatment with gefitinib on the same basis as such EGFR mutations have been reported neither in primary breast carcinomas nor in several breast cancer cell lines. Alternatively, there is a general agreement on the hypothesis that the occurrence of molecular alterations that activate transduction pathways downstream of EGFR (i.e., MEK1/MEK2 - ERK1/2 MAPK and PI-3'K - AKT growth/survival signaling cascades) significantly affect the response to EGFR TKIs in breast carcinomas. However, there are no studies so far addressing a role of EGF-related ligands as intrinsic breast cancer cell modulators of EGFR TKI efficacy. We recently monitored gene expression profiles and sub-cellular localization of HER-1/-2/-3/-4 related ligands (i.e., EGF, amphiregulin, transforming growth factor-α, ß-cellulin, epiregulin and neuregulins) prior to and after gefitinib treatment in a panel of human breast cancer cell lines. First, gefitinibinduced changes in the endogenous levels of EGF-related ligands correlated with the natural degree of breast cancer cell sensitivity to gefitinib. While breast cancer cells intrinsically resistant to gefitinib (IC50 ≥15 μM) markedly up-regulated (up to 600 times) the expression of genes codifying for HERspecific ligands, a significant down-regulation (up to 106 times) of HER ligand gene transcription was found in breast cancer cells intrinsically sensitive to gefitinib (IC50 ≤1 μM). Second, loss of HER1 function differentially regulated the nuclear trafficking of HER-related ligands. While gefitinib treatment induced an active import and nuclear accumulation of the HER ligand NRG in intrinsically gefitinib-resistant breast cancer cells, an active export and nuclear loss of NRG was observed in intrinsically gefitinib-sensitive breast cancer cells. In summary, through in vitro and pharmacodynamic studies we have learned that, besides mutations in the HER1 gene, oncogenic changes downstream of HER1 are the key players regulating gefitinib efficacy in breast cancer cells. It now appears that pharmacological inhibition of HER1 function also leads to striking changes in both the gene expression and the nucleo-cytoplasmic trafficking of HER-specific ligands, and that this response correlates with the intrinsic degree of breast cancer sensitivity to the EGFR TKI gefitinib. The relevance of this previously unrecognized intracrine feedback to gefitinib warrants further studies as cancer cells could bypass the antiproliferative effects of HER1-targeted therapeutics without a need for the overexpression and/or activation of other HER family members and/or the activation of HER-driven downstream signaling cascades

Hepatitis C virus NS5A protein binds the SH3 domain of the Fyn tyrosine kinase with high affinity: mutagenic analysis of residues within the SH3 domain that contribute to the interaction

Background: The hepatitis C virus (HCV) non-structural 5A protein (NS5A) contains a highly conserved C-terminal polyproline motif with the consensus sequence Pro-X-X- Pro-X-Arg that is able to interact with the Src-homology 3 (SH3) domains of a variety of cellular proteins. Results: To understand this interaction in more detail we have expressed two N-terminally truncated forms of NS5A in E. coli and examined their interactions with the SH3 domain of the Src-family tyrosine kinase, Fyn. Surface plasmon resonance analysis revealed that NS5A binds to the Fyn SH3 domain with what can be considered a high affinity SH3 domain-ligand interaction (629 nM), and this binding did not require the presence of domain I of NS5A (amino acid residues 32-250). Mutagenic analysis of the Fyn SH3 domain demonstrated the requirement for an acidic cluster at the C-terminus of the RT-Src loop of the SH3 domain, as well as several highly conserved residues previously shown to participate in SH3 domain peptide binding. Conclusion: We conclude that the NS5A: Fyn SH3 domain interaction occurs via a canonical SH3 domain binding site and the high affinity of the interaction suggests that NS5A would be able to compete with cognate Fyn ligands within the infected cell.

The Fc receptor gamma-chain and the tyrosine kinase Syk are essential for activation of mouse platelets by collagen.

Activation of mouse platelets by collagen is associated with tyrosine phosphorylation of multiple proteins including the Fc receptor gamma-chain, the tyrosine kinase Syk and phospholipase Cgamma2, suggesting that collagen signals in a manner similar to that of immune receptors. This hypothesis has been tested using platelets from mice lacking the Fc receptor gamma-chain or Syk. Tyrosine phosphorylation of Syk and phospholipase Cgamma2 by collagen stimulation is absent in mice lacking the Fc receptor gamma-chain. Tyrosine phosphorylation of phospholipase Cgamma2 by collagen stimulation is also absent in mice platelets which lack Syk, although phosphorylation of the Fc receptor gamma-chain is maintained. In contrast, tyrosine phosphorylation of platelet proteins by the G protein-coupled receptor agonist thrombin is maintained in mouse platelets deficient in Fc receptor gamma-chain or Syk. The absence of Fc receptor gamma-chain or Syk is accompanied by a loss of secretion and aggregation responses in collagen- but not thrombin-stimulated platelets. These observations provide the first direct evidence of an essential role for the immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) in signalling by a non-immune receptor stimulus.

Hepatocyte growth factor-regulated tyrosine kinase substrate (HRS) mediates post-endocytic trafficking of protease-activated receptor 2 and calcitonin receptor-like receptor

The E3 ligase c-Cbl ubiquitinates protease-activated receptor 2 (PAR(2)), which is required for post-endocytic sorting of PAR(2) to lysosomes, where degradation arrests signaling. The mechanisms of post-endocytic sorting of ubiquitinated receptors are incompletely understood. Here, we investigated the role of hepatocyte growth factor-regulated tyrosine kinase substrate (HRS), in post-endocytic sorting and signaling of PAR(2). In HEK-PAR(2) cells, PAR(2) activating peptide (PAR(2)-AP) induced PAR(2) trafficking from the cell surface to early endosomes containing endogenous HRS, and then to lysosomes. HRS overexpression or knockdown with small interfering RNA caused formation of enlarged HRS-positive endosomes, where activated PAR(2) and c-Cbl accumulated, and PAR(2) failed to traffic to lysosomes. Overexpression of HRS prevented PAR(2)-AP-induced degradation of PAR(2), as determined by Western blotting. Overexpression of HRS mutant lacking an ubiquitin-binding motif similarly caused retention of PAR(2) in enlarged endosomes. Moreover, HRS overexpression or knockdown caused retention of ubiquitin-resistant PAR(2)Delta14K/R in enlarged HRS-containing endosomes, preventing recycling and resensitization of PAR(2)Delta14K/R. HRS overexpression or knockdown similarly prevented lysosomal trafficking and recycling of calcitonin receptor-like receptor, a non-ubiquitinated receptor that traffics to lysosomes after sustained activation and recycles after transient activation. Thus, HRS plays a critically important role in the post-endocytic sorting of single receptors, PAR(2) and CLR, to both degradative and recycling pathways. This sorting role for HRS is independent of its ubiquitin-interacting motif, and it can regulate trafficking of both ubiquitinated and non-ubiquitinated PAR(2) and non-ubiquitinated CLR. The ultimate sorting decision to degradative or recycling pathways appears to occur downstream from HRS.