Synaptic dysfunction, memory deficits and hippocampal atrophy due to ablation of mitochondrial fission in adult forebrain neurons.

Well-balanced mitochondrial fission and fusion processes are essential for nervous system development. Loss of function of the main mitochondrial fission mediator, dynamin-related protein 1 (Drp1), is lethal early during embryonic development or around birth, but the role of mitochondrial fission in adult neurons remains unclear. Here we show that inducible Drp1 ablation in neurons of the adult mouse forebrain results in progressive, neuronal subtype-specific alterations of mitochondrial morphology in the hippocampus that are marginally responsive to antioxidant treatment. Furthermore, DRP1 loss affects synaptic transmission and memory function. Although these changes culminate in hippocampal atrophy, they are not sufficient to cause neuronal cell death within 10 weeks of genetic Drp1 ablation. Collectively, our in vivo observations clarify the role of mitochondrial fission in neurons, demonstrating that Drp1 ablation in adult forebrain neurons compromises critical neuronal functions without causing overt neurodegeneration.

The scaffold protein IB1/JIP-1 is a critical mediator of cytokine-induced apoptosis in pancreatic beta cells.

In insulin-secreting cells, cytokines activate the c-Jun N-terminal kinase (JNK), which contributes to a cell signaling towards apoptosis. The JNK activation requires the presence of the murine scaffold protein JNK-interacting protein 1 (JIP-1) or human Islet-brain 1(IB1), which organizes MLK3, MKK7 and JNK for proper signaling specificity. Here, we used adenovirus-mediated gene transfer to modulate IB1/JIP-1 cellular content in order to investigate the contribution of IB1/JIP-1 to beta-cell survival. Exposure of the insulin-producing cell line INS-1 or isolated rat pancreatic islets to cytokines (interferon-gamma, tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta) induced a marked reduction of IB1/JIP-1 content and a concomitant increase in JNK activity and apoptosis rate. This JNK-induced pro-apoptotic program was prevented in INS-1 cells by overproducing IB1/JIP-1 and this effect was associated with inhibition of caspase-3 cleavage. Conversely, reducing IB1/JIP-1 content in INS-1 cells and isolated pancreatic islets induced a robust increase in basal and cytokine-stimulated apoptosis. In heterozygous mice carrying a selective disruption of the IB1/JIP-1 gene, the reduction in IB1/JIP-1 content in happloinsufficient isolated pancreatic islets was associated with an increased JNK activity and basal apoptosis. These data demonstrate that modulation of the IB1-JIP-1 content in beta cells is a crucial regulator of JNK signaling pathway and of cytokine-induced apoptosis.

IB1/JIP-1 controls JNK activation and increased during prostatic LNCaP cells neuroendocrine differentiation.

The scaffold protein Islet-Brain1/c-Jun amino-terminal kinase Interacting Protein-1 (IB1/JIP-1) is a modulator of the c-Jun N-terminal kinase (JNK) activity, which has been implicated in pleiotrophic cellular functions including cell differentiation, division, and death. In this study, we described the presence of IB1/JIP-1 in epithelium of the rat prostate as well as in the human prostatic LNCaP cells. We investigated the functional role of IB1/JIP-1 in LNCaP cells exposed to the proapoptotic agent N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) which induced a reduction of IB1/JIP-1 content and a concomittant increase in JNK activity. Conversely, IB1/JIP-1 overexpression using a viral gene transfer prevented the JNK activation and the 4-HPR-induced apoptosis was blunted. In prostatic adenocarcinoma cells, the neuroendocrine (NE) phenotype acquisition is associated with tumor progression and androgen independence. During NE transdifferentiation of LNCaP cells, IB1/JIP-1 levels were increased. This regulated expression of IB1/JIP-1 is secondary to a loss of the neuronal transcriptional repressor neuron restrictive silencing factor (NRSF/REST) function which is known to repress IB1/JIP-1. Together, these results indicated that IB1/JIP-1 participates to the neuronal phenotype of the human LNCaP cells and is a regulator of JNK signaling pathway.

The tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand receptors TRAIL-R1 and TRAIL-R2 have distinct cross-linking requirements for initiation of apoptosis and are non-redundant in JNK activation.

Overexpression of the tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) receptors, TRAIL-R1 and TRAIL-R2, induces apoptosis and activation of NF-kappaB in cultured cells. In this study, we have demonstrated differential signaling capacities by both receptors using either epitope-tagged soluble TRAIL (sTRAIL) or sTRAIL that was cross-linked with a monoclonal antibody. Interestingly, sTRAIL was sufficient for induction of apoptosis only in cell lines that were killed by agonistic TRAIL-R1- and TRAIL-R2-specific IgG preparations. Moreover, in these cell lines interleukin-6 secretion and NF-kappaB activation were induced by cross-linked or non-cross-linked anti-TRAIL, as well as by both receptor-specific IgGs. However, cross-linking of sTRAIL was required for induction of apoptosis in cell lines that only responded to the agonistic anti-TRAIL-R2-IgG. Interestingly, activation of c-Jun N-terminal kinase (JNK) was only observed in response to either cross-linked sTRAIL or anti-TRAIL-R2-IgG even in cell lines where both receptors were capable of signaling apoptosis and NF-kappaB activation. Taken together, our data suggest that TRAIL-R1 responds to either cross-linked or non-cross-linked sTRAIL which signals NF-kappaB activation and apoptosis, whereas TRAIL-R2 signals NF-kappaB activation, apoptosis, and JNK activation only in response to cross-linked TRAIL.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

High prevalence of anti-apolipoprotein/A-1 autoantibodies in maintenance hemodialysis and association with dialysis vintage.

Autoantibodies to apolipoprotein/A-1 (anti-ApoA-1 IgG) have pro-atherogenic properties in patients at high cardiovascular risk, but its prevalence in patients with end-stage kidney disease is unknown. The aims of this single-center, cross-sectional study were to assess the prevalence of anti-ApoA-1 antibodies in patients on maintenance hemodialysis (MHD), and to examine its correlation with inflammatory biomarkers related to atherosclerotic plaque vulnerability and dialysis vintage. To this purpose, anti-ApoA-1 IgG levels and the concentrations of interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (IL-8), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), metalloproteinase-9 (MMP-9), tumor necrosis factor-α, and C-reactive protein (CRP) were assessed in the sera of 66 MHD patients (mean age: 68 ± 14 years, 36% women, 32% diabetics). Anti-ApoA-1 IgG positivity (defined as a blood value ≥ 97.5(th) percentile of the normal distribution as assessed in healthy blood donors) was 20%. Circulating levels of anti-ApoA-1 IgG correlated positively with dialysis vintage, but not with cardiovascular risk factors or previous cardiovascular events; no significant correlations were found between the anti-ApoA1 IgG levels and circulating levels of IL-6, IL-8, MCP-1, MMP-9, CRP, or low-density lipoprotein-cholesterol. In multivariable linear regression, adjusted for age and sex, only dialysis vintage remained positively and independently associated with anti-ApoA-1 titers (β = 0.05, 95% CI: 0.006; 0.28, P = 0.049). In conclusion, the prevalence of anti-ApoA-1 IgG is raised in the MHD-population, and positively associated with dialysis vintage, a major determinant of cardiovascular outcome. Whether antiApoA-1 antibodies play a role in the pathophysiology of accelerated atherosclerosis in the MHD-population merits further study.

The Candida albicans plasma membrane protein Rch1p, a member of the vertebrate SLC10 carrier family, is a novel regulator of cytosolic Ca(2+) homoeostasis.

Candida albicans RCH1 (regulator of Ca(2+) homoeostasis 1) encodes a protein of ten TM (transmembrane) domains, homologous with human SLC10A7 (solute carrier family 10 member 7), and Rch1p localizes in the plasma membrane. Deletion of RCH1 confers hypersensitivity to high concentrations of extracellular Ca(2+) and tolerance to azoles and Li(+), which phenocopies the deletion of CaPMC1 (C. albicans PMC1) encoding the vacuolar Ca(2+) pump. Additive to CaPMC1 mutation, lack of RCH1 alone shows an increase in Ca(2+) sensitivity, Ca(2+) uptake and cytosolic Ca(2+) level. The Ca(2+) hypersensitivity is abolished by cyclosporin A and magnesium. In addition, deletion of RCH1 elevates the expression of CaUTR2 (C. albicans UTR2), a downstream target of the Ca(2+)/calcineurin signalling. Mutational and functional analysis indicates that the Rch1p TM8 domain, but not the TM9 and TM10 domains, are required for its protein stability, cellular functions and subcellular localization. Therefore Rch1p is a novel regulator of cytosolic Ca(2+) homoeostasis, which expands the functional spectrum of the vertebrate SLC10 family.

The scaffold protein IB1/JIP-1 controls the activation of JNK in rat stressed urothelium.

The c-Jun N-terminal kinase (JNK) is critical for cell survival, differentiation, apoptosis and tumorigenesis. This signalling pathway requires the presence of the scaffold protein Islet-Brain1/c-Jun N-terminal kinase interacting protein-1 (IB1/JIP-1). Immunolabeling and in situ hybridisation of bladder sections showed that IB1/JIP-1 is expressed in urothelial cells. The functional role of IB1/JIP-1 in the urothelium was therefore studied in vivo in a model of complete rat bladder outlet obstruction. This parietal stress, which is due to urine retention, reduced the content of IB1/JIP-1 in urothelial cells and consequently induced a drastic increase in JNK activity and AP-1 binding activity. Using a viral gene transfer approach, the stress-induced activation of JNK was prevented by overexpressing IB1/JIP-1. Conversely, the JNK activity was increased in urothelial cells where the IB1/JIP-1 content was experimentally reduced using an antisense RNA strategy. Furthermore, JNK activation was found to be increased in non-stressed urothelial cells of heterozygous mice carrying a selective disruption of the IB1/JIP-1 gene. These data established that mechanical stress in urothelial cells in vivo induces a robust JNK activation as a consequence of regulated expression of the scaffold protein IB1/JIP-1. This result highlights a critical role for that scaffold protein in the homeostasis of the urothelium and unravels a new potential target to regulate the JNK pathway in this tissue.

Connexin26 is regulated in rat urothelium by the scaffold protein IB1/JIP-1.

Proper function of the wall of bladder requires gap junctional communication for coordinating the responses of smooth muscle (SMC) and urothelial cells exposed to urine pressure. In the rat bladder, Cx43 is expressed by SMC and urothelial cells, whereas Cx26 expression is restricted to the epithelium. We used a model of bladder outlet obstruction, in which a ligature is placed around the urethra to increase voiding pressure. Increased fluid pressure was associated with increased Cx43 and Cx26 mRNA expression and with the activation of a signaling cascade including the transcription factor c-Jun, which is a component of the AP-1 complex. The signaling pathway of the c-Jun NH2 terminal kinase (JNK) requires the presence of the scaffold protein Islet-Brain1/c-Jun amino-terminal kinase Interacting Protein-1 (IB1/JIP-1). Under stress conditions resulting from urine retention, we have found a reduced content of IB1/JIP-1 in urothelial cells, which in turn induced a drastic increase of JNK and AP-1 binding activities. The stress-induced activation of JNK was prevented by overexpressing IB1/JIP-1, using a viral gene transfer approach, a condition which also resulted in a decrease in Cx26 mRNA. The data show that: 1) mechanical stress of urothelial cells activates in vivo JNK, as a consequence of a regulated expression of IB1/JIP-1 and 2) that urothelial Cx26 may be directly regulated by the AP-1 complex.

Linking microtubules to the activation of CDC42 in fission yeast

Cell polarity is an essential property of most cell types and relies on a dynamic cytoskeleton of actin filaments and microtubules. In rod-shaped S. pombe cells microtubules are organized along the length of the cell and transport polarity factors to cell tips to regulate cell polarity. An important cell polarity factor is the protein Tea4, which is responsible for correct cell morphogenesis and bipolar growth. During my research I confirmed the known transport mechanism of Tea4 and I also showed alternative localization and anchoring mechanisms at the cell ends. Tea4 contains a conserved SH3 domain, the function of which was unknown and my results show that the SH3 domain of Tea4 is essential for Tea4 function in vivo. First, cells with tea4SH3 mutations show aberrant cell shapes and monopolar growth patterns similar to tea4A and in addition SH3 domain is important for proper localization of multiple cell polarity proteins. Second, I showed that Tea4 associates with Type 1 Phosphatase Dis2 through both its SH3 domain and an RVxF motif. Tea4 also binds the DYRK kinase Pomi through its SH3 domain. In addition Tea4 is proposed to promote the local dephosphorylation of Pomi by Dis2 to induce the formation of a cortical gradient from cell ends essential for cell size homeostasis. Polarized growth is also controlled by cell tip-localized Cdc42. This Rho- family GTPase is activated by the Guanine Exchange Factors Gef1 and Scd1 and inactivated by the Rho GTPase Activating Protein Rga4. In this study, I investigated the mechanisms of how Tea4 promotes Cdc42 activation. My work suggests that Tea4 promotes the local exclusion of Rga4, which in turn allows the accumulation of active Cdc42, which may result in growth. Exclusion of Rga4 by Tea4 is likely to be mediated by Dis2-dependent dephosphorylation. These results suggest a molecular pathway that links the microtubule- associated factor Tea4 with Cdc42 to promote cell polarization and morphogenesis. - La polarité cellulaire est une propriété essentielle de la plupart des types cellulaires et s'appuie sur une dynamique des cytosquelettes d'actine et de microtubules. Dans les cellules en forme de bâtonnet de S. pombe les microtubules sont alignés selon l'axe longitudinal de la cellule et les facteurs de polarité transportés aux extrémité cellulaires afin de réguler la polarité cellulaire. Un facteur important de polarité cellulaire est la protéine Tea4, qui est responsable de la morphogenèse des cellules et leur croissance bipolaire. Au cours de mes recherches, j'ai confirmé les mécanismes connus de transport de Tea4 et j'ai aussi mis en évidence d'autres mechanismes de localisation et d'ancrage de Tea4 aux extrémités cellulaires. Tea4 contient un domaine SH3 conservé, dont la fonction était inconnue et mes résultats montrent que le domaine SH3 est essentiel pour la fonction de Tea4 in vivo. Tout d'abord, les cellules avec des mutations tea4sm ont des formes aberrantes et leur croissance est monopolaire de manière similaire au mutant tea4A. De plus ce domaine SH3 est important pour la localisation correcte de plusieurs protéines de polarité cellulaire. Deuxièmement, j'ai montré que Tea4 s'associe avec la Phosphatase de Type-1 Dis2 par son domaine SH3 et un motif RVxF. Tea4 se lie également la kinase DYRK Pomi par son domaine SH3. De plus, Tea4 pourrait favoriser la déphosphorylation locale de Pomi par Dis2 afin d'induire la formation d'un gradient cortical de Pomi essentiel pour l'homéostasie de la longueur des cellules. La croissance polarisée est également contrôlée par la protéine Cdc42 localisée aux extrémités cellulaires. Cette GTPase de la famille de Rho GTPase est activée par les facteurs échange de guanine Gef1 et Scd1 et inactivée par la protéine "Rho GTPase activating" Rga4. Dans cette étude, j'ai étudié les mécanismes d' activation de Cdc42 par Tea4. Mes résultats suggèrent que Tea4 favorise l'exclusion locale de Rga4, ce qui permet l'accumulation de Cdc42 active, nécessaire à la croissance. L' exclusion de Rga4 par Tea4 est vraisemblablement médiée par une déphosphorylation Dis2- dépendente. Ces résultats suggèrent une voie moléculaire qui lie le facteur associé aux microtubules Tea4 à Cdc42 pour promouvoir la polarisation cellulaire et la morphogenèse. - Cell polarity is important for several essential biological functions such as generation of distinct cell fates during development and function of differentiated cells. Defective cell polarity has been related to uncontrolled cell division and subsequently to cancer initiation. Cell polarity depends on a functional cytoskeleton that consists of actin filaments and microtubules, which maintains cell shape, helps cellular motion, enables intracellular protein transport and plays a vital role in cell division. A component of cytoskeleton is microtubules that regulate cell polarization in diverse cell types. During my research, I worked with Schizosaccharomyces pombe, also named fission yeast, a powerful unicellular model organism that allows combination of genetic, biochemical and microscopic analysis for the proper study of cell polarity. Microtubule-associated protein Tea4 is transported to cell tips where it is thought to organize polarized growth. I showed that Tea4 and its evolutionarily conserved SH3 domain play an important role for maintenance of fission yeast cells shape and growth. Furthermore, Tea4 is responsible for the proper localization of multiple polarity proteins and acts as a mediator to control the local activity of an essential polarity regulator called Cdc42. Thus, my results provide a better understanding of the molecular mechanisms that regulate cell polarity. - La polarité cellulaire est importante pour plusieurs fonctions biologiques essentielles telles que la différenciation cellulaires au cours du développement et de la fonction de cellules différenciées. Les défauts de la polarité cellulaire ont été liés à des divisions cellulaires incontrôlées et à l'initiation de tumeur. La polarité cellulaire dépend d'un cytosquelette fonctionnel, qui maintient la forme des cellules, aide à la migration cellulaire, permet le transport intracellulaire des protéines et joue un rôle essentiel dans la division cellulaire. Un composant du cytosquelette est constitué de microtubules qui régissent la polarisation cellulaire dans divers types cellulaires. Au cours de mes recherches, j'ai travaillé avec Schizosaccharomyces pombe, appelé également levure fissipare, un modèle unicellulare puissant qui permet la combinaison de différentes d'approches expérimentales: génétiques, biochimiques et microscopiques pour l'étude de la polarité cellulaire. La protéine Tea4 associée aux microtubules est transportée aux extrémités cellulaires où elle organise la croissance polarisée. J'ai montré que Tea4 et son domaine conservé SH3 jouent un rôle important pour le maintien de la forme des cellules de levure et leur croissance. De plus, Tea4 est responsable de la localisation correcte de multiples facteurs de polarité et agit comme un médiateur pour contrôler l'activité locale d'un régulateur de polarité essentiel appelé Cdc42. Ainsi, mes résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la polarité cellulaire.

Insulin and insulin-like growth factor I receptors utilize different G protein signaling components.

We examined the role of heterotrimeric G protein signaling components in insulin and insulin-like growth factor I (IGF-I) action. In HIRcB cells and in 3T3L1 adipocytes, treatment with the Galpha(i) inhibitor (pertussis toxin) or microinjection of the Gbetagamma inhibitor (glutathione S-transferase-betaARK) inhibited IGF-I and lysophosphatidic acid-stimulated mitogenesis but had no effect on epidermal growth factor (EGF) or insulin action. In basal state, Galpha(i) and Gbeta were associated with the IGF-I receptor (IGF-IR), and after ligand stimulation the association of IGF-IR with Galpha(i) increased concomitantly with a decrease in Gbeta association. No association of Galpha(i) was found with either the insulin or EGF receptor. Microinjection of anti-beta-arrestin-1 antibody specifically inhibited IGF-I mitogenic action but had no effect on EGF or insulin action. beta-Arrestin-1 was associated with the receptors for IGF-I, insulin, and EGF in a ligand-dependent manner. We demonstrated that Galpha(i), betagamma subunits, and beta-arrestin-1 all play a critical role in IGF-I mitogenic signaling. In contrast, neither metabolic, such as GLUT4 translocation, nor mitogenic signaling by insulin is dependent on these protein components. These results suggest that insulin receptors and IGF-IRs can function as G protein-coupled receptors and engage different G protein partners for downstream signaling.

Differential inhibition of TRAIL-mediated DR5-DISC formation by decoy receptors 1 and 2.

Tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) is a member of the TNF family that induces cancer cell death by apoptosis with some selectivity. TRAIL-induced apoptosis is mediated by the transmembrane receptors death receptor 4 (DR4) (also known as TRAIL-R1) and DR5 (TRAIL-R2). TRAIL can also bind decoy receptor 1 (DcR1) (TRAIL-R3) and DcR2 (TRAIL-R4) that fail to induce apoptosis since they lack and have a truncated cytoplasmic death domain, respectively. In addition, DcR1 and DcR2 inhibit DR4- and DR5-mediated, TRAIL-induced apoptosis and we demonstrate here that this occurs through distinct mechanisms. While DcR1 prevents the assembly of the death-inducing signaling complex (DISC) by titrating TRAIL within lipid rafts, DcR2 is corecruited with DR5 within the DISC, where it inhibits initiator caspase activation. In addition, DcR2 prevents DR4 recruitment within the DR5 DISC. The specificity of DcR1- and DcR2-mediated TRAIL inhibition reveals an additional level of complexity for the regulation of TRAIL signaling.

Myeloid-related proteins 8 and 14 contribute to monosodium urate monohydrate crystal-induced inflammation in gout.

OBJECTIVE: Monosodium urate monohydrate (MSU) crystal-induced interleukin-1β (IL-1β) secretion is a critical factor in the pathogenesis of gout. However, without costimulation by a proIL-1β-inducing factor, MSU crystals alone are insufficient to induce IL-1β secretion. The responsible costimulatory factors that act as a priming endogenous signal in vivo are not yet known. We undertook this study to analyze the costimulatory properties of myeloid-related protein 8 (MRP-8) and MRP-14 (endogenous Toll-like receptor 4 [TLR-4] agonists) in MSU crystal-induced IL-1β secretion and their relevance in gout. METHODS: MRP-8/MRP-14 was measured in paired serum and synovial fluid samples by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and localized in synovial tissue from gout patients by immunohistochemistry. Serum levels were correlated with disease activity, and MSU crystal-induced release of MRPs from human phagocytes was measured. Costimulatory effects of MRP-8 and MRP-14 on MSU crystal-induced IL-1β secretion from phagocytes were analyzed in vitro by ELISA, Western blotting, and polymerase chain reaction. The impact of MRP was tested in vivo in a murine MSU crystal-induced peritonitis model. RESULTS: MRP-8/MRP-14 levels were elevated in the synovium, tophi, and serum of patients with gout and correlated with disease activity. MRP-8/MRP-14 was released by MSU crystal-activated phagocytes and increased MSU crystal-induced IL-1β secretion in a TLR-4-dependent manner. Targeted deletion of MRP-14 in mice led to a moderately reduced response of MSU crystal-induced inflammation in vivo. CONCLUSION: MRP-8 and MRP-14, which are highly expressed in gout, are enhancers of MSU crystal-induced IL-1β secretion in vitro and in vivo. These endogenous TLR-4 ligands released by activated phagocytes contribute to the maintenance of inflammation in gout.

RAE-1, a novel PHR binding protein, is required for axon termination and synapse formation in Caenorhabditis elegans.

Previous studies in Caenorhabditis elegans showed that RPM-1 (Regulator of Presynaptic Morphology-1) regulates axon termination and synapse formation. To understand the mechanism of how rpm-1 functions, we have used mass spectrometry to identify RPM-1 binding proteins, and have identified RAE-1 (RNA Export protein-1) as an evolutionarily conserved binding partner. We define a RAE-1 binding region in RPM-1, and show that this binding interaction is conserved and also occurs between Rae1 and the human ortholog of RPM-1 called Pam (protein associated with Myc). rae-1 loss of function causes similar axon and synapse defects, and synergizes genetically with two other RPM-1 binding proteins, GLO-4 and FSN-1. Further, we show that RAE-1 colocalizes with RPM-1 in neurons, and that rae-1 functions downstream of rpm-1. These studies establish a novel postmitotic function for rae-1 in neuronal development.

Initiation and limitation of Ly-49A NK cell receptor acquisition by T cell factor-1.

The establishment of clonally variable expression of MHC class I-specific receptors by NK cells is not well understood. The Ly-49A receptor is used by approximately 20% of NK cells, whereby most cells express either the maternal or paternal allele and few express simultaneously both alleles. We have previously shown that NK cells expressing Ly-49A were reduced or almost absent in mice harboring a single or no functional allele of the transcription factor T cell factor-1 (TCF-1), respectively. In this study, we show that enforced expression of TCF-1 in transgenic mice yields an expanded Ly-49A subset. Even though the frequencies of Ly-49A(+) NK cells varied as a function of the TCF-1 dosage, the relative abundance of mono- and biallelic Ly-49A cells was maintained. Mono- and biallelic Ly-49A NK cells were also observed in mice expressing exclusively a transgenic TCF-1, i.e., expressing a fixed amount of TCF-1 in all NK cells. These findings suggest that Ly-49A acquisition is a stochastic event due to limiting TCF-1 availability, rather than the consequence of clonally variable expression of the endogenous TCF-1 locus. Efficient Ly-49A acquisition depended on the expression of a TCF-1 isoform, which included a domain known to associate with the TCF-1 coactivator beta-catenin. Indeed, the proximal Ly-49A promoter was beta-catenin responsive in reporter gene assays. We thus propose that Ly-49A receptor expression is induced from a single allele in occasional NK cells due to a limitation in the amount of a transcription factor complex requiring TCF-1.