Role of GSH in estrone sulfate binding and translocation by the multidrug resistance protein 1 (MRP1/ABCC1)

Multidrug resistance protein 1 (MRP1/ABCC1) is an ATP-dependent efflux pump that can confer resistance to multiple anticancer drugs and transport conjugated organic anions. Unusually, transport of several MRP1 substrates requires glutathione (GSH). For example, estrone sulfate transport by MRP1 is stimulated by GSH, vincristine is co-transported with GSH, or GSH can be transported alone. In the present study, radioligand binding assays were developed to investigate the mechanistic details of GSH-stimulated transport of estrone sulfate by MRP1. We have established that estrone sulfate binding to MRP1 requires GSH, or its non-reducing analogue S-methyl GSH (S-mGSH), and further that the affinity (Kd) of MRP1 for estrone sulfate is 2.5-fold higher in the presence of S-mGSH than GSH itself. Association kinetics show that GSH binds to MRP1 first, and we propose that GSH binding induces a conformational change, which makes the estrone sulfate binding site accessible. Binding of non-hydrolyzable ATP analogues to MRP1 decreases the affinity for estrone sulfate. However, GSH (or S-mGSH) is still required for estrone sulfate binding, and the affinity for GSH is unchanged. Estrone sulfate affinity remains low following hydrolysis of ATP. The affinity for GSH also appears to decrease in the post-hydrolytic state. Our results indicate ATP binding is sufficient for reconfiguration of the estrone sulfate binding site to lower affinity and argue for the presence of a modulatory GSH binding site not associated with transport of this tripeptide. A model for the mechanism of GSH-stimulated estrone sulfate transport is proposed.

Starch Binding Domain-containing Protein 1 Plays a Dominant Role in Glycogen Transport to Lysosomes in Liver.

A small portion of cellular glycogen is transported to and degraded in lysosomes by acid α-glucosidase (GAA) in mammals, but it is unclear why and how glycogen is transported to the lysosomes. Stbd1 has recently been proposed to participate in glycogen trafficking to lysosomes. However, our previous study demonstrated that knockdown of Stbd1 in GAA knock-out mice did not alter lysosomal glycogen storage in skeletal muscles. To further determine whether Stbd1 participates in glycogen transport to lysosomes, we generated GAA/Stbd1 double knock-out mice. In fasted double knock-out mice, glycogen accumulation in skeletal and cardiac muscles was not affected, but glycogen content in liver was reduced by nearly 73% at 3 months of age and by 60% at 13 months as compared with GAA knock-out mice, indicating that the transport of glycogen to lysosomes was suppressed in liver by the loss of Stbd1. Exogenous expression of human Stbd1 in double knock-out mice restored the liver lysosomal glycogen content to the level of GAA knock-out mice, as did a mutant lacking the Atg8 family interacting motif (AIM) and another mutant that contains only the N-terminal 24 hydrophobic segment and the C-terminal starch binding domain (CBM20) interlinked by an HA tag. Our results demonstrate that Stbd1 plays a dominant role in glycogen transport to lysosomes in liver and that the N-terminal transmembrane region and the C-terminal CBM20 domain are critical for this function.

von Hippel Lindau binding protein 1-mediated degradation of integrase affects HIV-1 gene expression at a postintegration step

HIV-1 integrase, the viral enzyme responsible for provirus integration into the host genome, can be actively degraded by the ubiquitin-proteasome pathway. Here, we identify von Hippel-Lindau binding protein 1(VBP1), a subunit of the prefoldin chaperone, as an integrase cellular binding protein that bridges interaction between integrase and the cullin2 (Cul2)-based von Hippel-Lindau (VHL) ubiquitin ligase. We demonstrate that VBP1 and Cul2/VHL are required for proper HIV-1 expression at a step between integrase-dependent proviral integration into the host genome and transcription of viral genes. Using both an siRNA approach and Cul2/VHL mutant cells, we show that VBP1 and the Cul2/VHL ligase cooperate in the efficient polyubiquitylation of integrase and its subsequent proteasome-mediated degradation. Results presented here support a role for integrase degradation by the prefoldin-VHL-proteasome pathway in the integration-transcription transition of the viral replication cycle.

Complementation of the embryo-lethal T-DNA insertion mutant of AUXIN-BINDING-PROTEIN 1 (ABP1) with abp1 point mutated versions reveals crosstalk of ABP1 and phytochromes

The function of the extracytoplasmic AUXIN-BINDING-PROTEIN1 (ABP1) is largely enigmatic. We complemented a homozygous T-DNA insertion null mutant of ABP1 in Arabidopsis thaliana Wassilewskia with three mutated and one wild-type (wt) ABP1 cDNA, all tagged C-terminally with a strepII-FLAG tag upstream the KDEL signal. Based on in silico modelling, the abp1 mutants were predicted to have altered geometries of the auxin binding pocket and calculated auxin binding energies lower than the wt. Phenotypes linked to auxin transport were compromised in these three complemented abp1 mutants. Red light effects, such as elongation of hypocotyls in constant red (R) and far-red (FR) light, in white light supplemented by FR light simulating shade, and inhibition of gravitropism by R or FR, were all compromised in the complemented lines. Using auxin-or light-induced expression of marker genes, we showed that auxininduced expression was delayed already after 10 min, and light-induced expression within 60 min, even though TIR1/AFB or phyB are thought to act as receptors relevant for gene expression regulation. The expression of marker genes in seedlings responding to both auxin and shade showed that for both stimuli regulation of marker gene expression was altered after 10-20 min in the wild type and phyB mutant. The rapidity of expression responses provides a framework for the mechanics of functional interaction of ABP1 and phyB to trigger interwoven signalling pathways.

Calcium Hydroxide Promotes Cementogenesis and Induces Cementoblastic Differentiation of Mesenchymal Periodontal Ligament Cells in a CEMP1-and ERK-Dependent Manner

Periodontal tissue engineering is a complex process requiring the regeneration of bone, cementum, and periodontal ligament (PDL). Since cementum regeneration is poorly understood, we used a dog model of dental pulpal necrosis and in vitro cellular wounding and mineralization assays to determine the mechanism of action of calcium hydroxide, Ca(OH)(2), in cementogenesis. Laser capture microdissection (LCM) followed by qRT-PCR were used to assay responses of periapical tissues to Ca(OH)(2) treatment. Additionally, viability, proliferation, migration, and mineralization responses of human mesenchymal PDL cells to Ca(OH)(2) were assayed. Finally, biochemical inhibitors and siRNA were used to investigate Ca(OH)(2)-mediated signaling in PDL cell differentiation. In vivo, Ca(OH)(2)-treated teeth formed a neocementum in a STRO-1- and cementum protein-1 (CEMP1)-positive cellular environment. LCM-harvested tissues adjacent to the neocementum exhibited higher mRNA levels for CEMP1, integrin-binding sialoprotein, and Runx2 than central PDL cells. In vitro, Ca(OH)(2) and CEMP1 promoted STRO-1-positive cell proliferation, migration, and wound closure. Ca(OH)(2) stimulated expression of the cementum-specific proteins CEMP1 and PTPLA/CAP in an ERK-dependent manner. Lastly, Ca(OH)(2) stimulated mineralization by CEMP1-positive cells. Blocking CEMP1 and ERK function abolished Ca(OH)(2)-induced mineralization, confirming a role for CEMP1 and ERK in the process. Ca(OH)(2) promotes cementogenesis and recruits STRO-1-positive mesenchymal PDL cells to undergo cementoblastic differentiation and mineralization via a CEMP1- and ERK-dependent pathway.

Localization of the Epstein-Barr virus protein LMP 1 to exosomes

The Epstein-Barr virus latent membrane protein (LMP 1) functions as a constitutively active signalling molecule and associates in lipid rafts clustered with other signalling molecules. Using immunofluorescent confocal microscopy, LMP 1 was shown to have an heterogeneous distribution among individual cells which was not related to the cell cycle stage. LMP 1 was shown to localize to intracellular compartments in cells other than the plasma membrane, Co-labelling of cells with both an LIMP 1 antibody and an antibody to the Golgi protein GS15 revealed that the intracellular LMP 1 partly co-localized with the Golgi apparatus. Further confirmation of intracellular LMP 1 localization was obtained by immunoelectron microscopy with rabbit polyclonal LIMP 1 antibodies and cryosectioning. As well as being present in intracellular foci, LMP 1 co-localized in part with MHC-II and was present on exosomes derived from a lymphoblastoid cell line. Preparations of LMP 1 containing exosomes were shown to inhibit the proliferation of peripheral blood mononuclear cells, suggesting that LIMP 1 could be involved in immune regulation. This may be of particular relevance in EBV-associated tumours such as nasopharyngeal carcinoma and Hodgkin's disease, as LMP 1-containing exosomes may be taken up by infiltrating T-lymphocytes, where LMP 1 could exert an anti-proliferative effect, allowing the tumour cells to evade the immune system.

Naturally acquired antibodies to merozoite surface protein (MSP)-1(19) and cumulative exposure to Plasmodium falciparum and Plasmodium vivax in remote populations of the Amazon Basin of Brazil

To infer recent patterns of malaria transmission, we measured naturally acquired IgG antibodies to the conserved 19-kDa C-terminal region of the merozoite surface protein (MSP)-1 of both Plasmodium vivax (PvMSP-1(19)) and Plasmodium falciparum (PfMSP-1(19)) in remote malaria-exposed populations of the Amazon Basin. Community-based cross-sectional surveys were carried out between 2002 and 2003 in subjects of all age groups living along the margins of the Unini and Jaú rivers, Northwestern Brazil. We found high prevalence rates of IgG antibodies to PvMSP-1(19) (64.0 - 69.6%) and PfMSP-1(19) (51.6 - 52.0%), with significant differences in the proportion of subjects with antibodies to PvMSP-1(19) according to age, place of residence and habitual involvement in high-risk activities, defining some groups of highly exposed people who might be preferential targets of malaria control measures. In contrast, no risk factor other than age was significantly associated with seropositivity to PfMSP-1(19). Only 14.1% and 19.3% of the subjects tested for antibodies to PvMSP-1(19) and PfMSP-1(19) in consecutive surveys (142 - 203 days apart) seroconverted or had a three fold or higher increase in the levels of antibodies to these antigens. We discuss the extent to which serological data correlated with the classical malariometric indices and morbidity indicators measured in the studied population at the time of the seroprevalence surveys and highlight some limitations of serological data for epidemiological inference.

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.

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.

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.

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.

Increased vulnerability to kainic acid-induced epileptic seizures in mice underexpressing the scaffold protein Islet-Brain 1/JIP-1.

Islet-Brain 1, also known as JNK-interacting protein-1 (IB1/JIP-1) is a scaffold protein mainly involved in the regulation of the pro-apoptotic signalling cascade mediated by c-Jun-N-terminal kinase (JNK). IB1/JIP-1 organizes JNK and upstream kinases in a complex that facilitates JNK activation. However, overexpression of IB1/JIP-1 in neurons in vitro has been reported to result in inhibition of JNK activation and protection against cellular stress and apoptosis. The occurrence and the functional significance of stress-induced modulations of IB1/JIP-1 levels in vivo are not known. We investigated the regulation of IB1/JIP-1 in mouse hippocampus after systemic administration of kainic acid (KA), in wild-type mice as well as in mice hemizygous for the gene MAPK8IP1, encoding for IB1/JIP-1. We show here that IB1/JIP-1 is upregulated transiently in the hippocampus of normal mice, reaching a peak 8 h after seizure induction. Heterozygous mutant mice underexpressing IB1/JIP-1 showed a higher vulnerability to the epileptogenic properties of KA, whereas hippocampal IB1/JIP-1 levels remained unchanged after seizure induction. Subsequently, an increasing activation of JNK in the 8 h following seizure induction was observed in IB1/JIP-1 haploinsufficient mice, which also underwent more severe excitotoxic lesions in hippocampal CA3, as assessed histologically 3 days after KA administration. Taken together, these data indicate that IB1/JIP-1 in hippocampus participates in the regulation of the neuronal response to excitotoxic stress in a level-dependent fashion.

Manipulation of the ubiquitin-proteasome system by HIV-1 : role of the accessory protein Vpr

Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1), l’agent étiologique du SIDA, est un rétrovirus complexe arborant plusieurs protéines accessoires : Nef, Vif, Vpr, et Vpu. Celles-ci sont impliquées dans la modulation de la réplication virale, dans l’évasion immunitaire et dans la progression de la pathogenèse du SIDA. Dans ce contexte, il a été démontré que la protéine virale R (Vpr) induit un arrêt de cycle cellulaire en phase G2. Le mécanisme par lequel Vpr exerce cette fonction est l’activation, ATR (Ataxia telangiectasia and Rad3 related)-dépendante, du point de contrôle de dommage à l’ADN, mais les facteurs et mécanismes moléculaires directement impliqués dans cette activité demeurent inconnus. Afin d’identifier de nouveaux facteurs cellulaires interagissant avec Vpr, nous avons utilisé une purification d’affinité en tandem (TAP) pour isoler des complexes protéiques natifs contenant Vpr. Nous avons découvert que Vpr s’associait avec CRL4A(VprBP), un complexe cellulaire d’E3 ubiquitine ligase, comprenant les protéines Cullin 4A, DDB1 (DNA damage-binding protein 1) et VprBP (Vpr-binding protein). Nos études ont mis en évidence que le recrutement de la E3 ligase par Vpr était nécessaire mais non suffisant pour l’induction de l’arrêt de cycle cellulaire en G2, suggérant ainsi que des événements additionnels seraient impliqués dans ce processus. À cet égard, nous apportons des preuves directes que Vpr détourne les fonctions de CRL4A(VprBP) pour induire la polyubiquitination de type K48 et la dégradation protéosomale de protéines cellulaires encore inconnues. Ces événements d’ubiquitination induits par Vpr ont été démontrés comme étant nécessaire à l’activation d’ATR. Finalement, nous montrons que Vpr forme des foyers ancrés à la chromatine co-localisant avec VprBP ainsi qu’avec des facteurs impliqués dans la réparation de l’ADN. La formation de ces foyers représente un événement essentiel et précoce dans l’induction de l’arrêt de cycle cellulaire en G2. Enfin, nous démontrons que Vpr est capable de recruter CRL4A(VprBP) au niveau de la chromatine et nous apportons des preuves indiquant que le substrat inconnu ciblé par Vpr est une protéine associée à la chromatine. Globalement, nos résultats révèlent certains des ménanismes par lesquels Vpr induit des perturbations du cycle cellulaire. En outre, cette étude contribue à notre compréhension de la modulation du système ubiquitine-protéasome par le VIH-1 et son implication fonctionnelle dans la manipulation de l’environnement cellulaire de l’hôte.

Metabotropic glutamate receptors transduce signals for neurite outgrowth after binding of the prion protein to laminin gamma 1 chain

The prion protein (PrP(C)) is highly expressed in the nervous system, and its abnormal conformer is associated with prion diseases. PrP(C) is anchored to cell membranes by glycosylphosphatidylinositol, and transmembrane proteins are likely required for PrP(C)-mediated intracellular signaling. Binding of laminin (Ln) to PrP(C) modulates neuronal plasticity and memory. We addressed signaling pathways triggered by PrP(C)-Ln interaction in order to identify transmembrane proteins involved in the transduction of PrP(C)-Ln signals. The Ln gamma 1-chain peptide, which contains the Ln binding site for PrP(C), induced neuritogenesis through activation of phospholipase C (PLC), Ca(2+) mobilization from intracellular stores, and protein kinase C and extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) activation in primary cultures of neurons from wild-type, but not PrP(C)-null mice. Phage display, coimmunoprecipitation, and colocalization experiments showed that group I metabotropic glutamate receptors (mGluR1/5) associate with PrP(C). Expression of either mGluR1 or mGluR5 in HEK293 cells reconstituted the signaling pathways mediated by PrP(C)-Ln gamma 1 peptide interaction. Specific inhibitors of these receptors impaired PrP(C)-Ln gamma 1 peptide-induced signaling and neuritogenesis. These data show that group I mGluRs are involved in the transduction of cellular signals triggered by PrP(C)-Ln, and they support the notion that PrP(C) participates in the assembly of multiprotein complexes with physiological functions on neurons.-Beraldo, F. H., Arantes, C. P., Santos, T. G., Machado, C. F., Roffe, M., Hajj, G. N., Lee, K. S., Magalhaes, A. C., Caetano, F. A., Mancini, G. L., Lopes, M. H., Americo, T. A., Magdesian, M. H., Ferguson, S. S. G., Linden, R., Prado, M. A. M., Martins, V. R. Metabotropic glutamate receptors trans-duce signals for neurite outgrowth after binding of the prion protein to laminin gamma 1 chain. FASEB J. 25, 265-279 (2011). www.fasebj.org