Functional regulation of the Neurofibromatosis 2 tumor suppressor merlin

Neurofibromatosis 2 (NF2) is an autosomal dominant disorder manifested by the formation of multiple benign tumors of the nervous system. Affected individuals typically develop bilateral vestibular schwannomas which lead to deafness and balance disorders. The syndrome is caused by inactivation of the NF2 tumor suppressor gene, and mutation or loss of the NF2 product, merlin, is sufficient for tumorigenesis in both hereditary and sporadic NF2-associated tumors. Merlin belongs to the band 4.1 superfamily of cytoskeletal proteins, which also contain the related ezrin, radixin, and moesin (ERM) proteins. The ERM members provide a link between the cell cytoskeleton and membrane by connecting membrane-associated proteins to actin filaments. By stabilizing complexes in the cell cortex, the ERMs modulate morphology, growth, and migration of cells. Despite their structural homology, overlapping subcellular distribution, direct molecular association, and partial overlap of molecular interactions, merlin and ezrin exert opposite effects on cell proliferation. Merlin suppresses cell proliferation, whereas ezrin expression is linked to oncogenic activity. We hypothesized that the regions which differ between the proteins might explain merlin s specificity as a tumor suppressor. We therefore analyzed the regions, which are most diverse between merlin and ezrin; the N-terminal tail and the C-terminus. To determine the properties of the C-terminal region, we studied the two most predominant merlin isoforms together with truncation variants similar to those found in patients. We also focused on the evolutionally conserved C-terminal residues, E545-E547, that harbor disease causing mutations in its corresponding DNA sequence. In addition to inhibiting cell proliferation, merlin regulates cytoskeletal organization. The morphogenic properties of merlin may play a role in tumor suppression, since patient-derived tumor cells demonstrate cytoskeletal abnormalities. We analyzed the mechanisms of merlin-induced extension formation and determined that the C-terminal region of amino acids 538-568 is particularly important for the morphogenic activity. We also characterized the role of C-terminal merlin residues in the regulation of proliferation, phosphorylation, and intramolecular associations. In contrast to previous reports, we demonstrated that both merlin isoforms are able to suppress cell proliferation, whereas C-terminally mutated merlin constructs showed reduced growth inhibition. Phosphorylation serves as a mechanism to regulate the tumor suppressive activity of merlin. The C-terminal serine 518 is phosphorylated in response to both p21-activated kinase (PAK) and protein kinase A (PKA), which inactivates the growth inhibitory function of merlin. However, at least three differentially phosphorylated forms of the protein exist. In this study we demonstrated that also the N-terminus of merlin is phosphorylated by AGC kinases, and that both PKA and Akt phosphorylate merlin at serine 10 (S10). We evaluated the impact of this N-terminal tail phosphorylation, and showed that the phosphorylation state of S10 is an important regulator of merlin s ability to modulate cytoskeletal organization but also regulates the stability of the protein. In summary, this study describes the functional effect of merlin specific regions. We demonstrate that both S10 in the N-terminal tail and residues E545-E547 in the C-terminus are essential for merlin activity and function.

Hypertension, kardiotoxicitet och njursvikt i samband med tyrosinkinashämmaren sunitinib

Nybildning av blodkärl från tidigare existerande kärl, angiogenes, är ett väsentligt skede vid tumörtillväxt. Denna process regleras av bland annat tillväxtfaktorer, var av den vaskulära endoteliala tillväxtfaktorn har en central roll. Hämning av angiogenes kan ske antingen extracellulärt med hjälp av humaniserade monoklonala antikroppar eller intracellulärt med hjälp av småmolekylära hämmaren. Sunitinib är en småmolekylär multikinashämmare och inhiberar flera tyrosinkinasreceptorer som påverkar tumörtillväxten och metastasutvecklingen vid cancer. Sunitinibs främsta indikationer är gastrointestinala stromacellstumörer, metastaserad njurcellscancer och neuroendokrina tumörer i bukspottskörteln. Behandling med tyrosinkinashämmare orsakar biverkningar som hypertension, kardiotoxicitet och njursvikt, vilka antas bero på de hämmande effekterna på mål som inte är väsentliga för anti-cancer-aktiviteten (”off-target” biverkningar). Bland annat AMP-aktiverat proteinkinas (AMPK), ett kinas som upprätthåller metabolisk homeostas i hjärtat, inhiberas av sunitinib och antas framkalla kardiovaskulära biverkningar. För att reducera ”off-target” biverkningar strävar man till att hitta alternativ som minskar de skadliga effekterna utan att den terapeutiska aktiviteten försvagas. Bland annat ett begränsat kaloriintag har uppvisat skyddande effekt på hjärtat via mekanismer sammankopplade till ökad resistens mot oxidativ stress, inflammation och mitokondriell dysfunktion, samt avtagande apoptos och autofagi. Detta sker delvis genom aktivering av enzymet Sirt1. Syftet med den här studien var att undersöka ifall kaloribegränsning skyddar mot kardiovaskulära och renala biverkningar inducerade av sunitinib hos råttor. Dessutom studerades vilka signalkedjor i cellen som medverkar. I studien användes 40 spontant hypertensiva råttor samt 10 normotensiva Wistar-Kyoto råttor. Försöksdjuren delades in i fem grupper beroende på behandling; I WKY kontroll, II SHR kontroll, III SHR + kaloribegränsning 70 %, IV SHR + sunitinib 3 mg/kg och V SHR + sunitinib 3 mg/kg + kaloribegränsning 70 %. Behandlingsperioden var åtta veckor. Blodtrycket mättes varje vecka med svansmanchett, urinutsöndringen undersöktes vecka 4 och vecka 8 med metabolismburar, ultraljudsundersökning av hjärtat utfördes sista veckan och blodkärlens respons till acetylkolin och natriumnitroprussid studerades i samband med avlivning. Proteinerna Sirt1 och AMPK analyserades i hjärtat med Western blotting samt förekomsten av makrofagmarkören ED1 i njurarna med immunhistokemi. Studien visade att sunitinibdosen 3 mg/kg är mycket väl tolererbar hos råttor eftersom sunitinib inte orsakade högre blodtryck, kraftigare hypertrofi eller mer omfattande njurskada jämfört med obehandlade SHR- grupper. Utgående från resultaten kan man också konstatera att kaloribegränsningen har positiva kardiovaskulära effekter.