Platelet-rich plasma stimulates cytokine expression and alkaline phosphatase activity in osteoblast-derived osteosarcoma cells

Objective: The aim of this study was to investigate the effects of PRP on SAOS-2 cells in terms of cytokine expression, cell activity and oxidative stress. Design: Cell line SAOS-2 (1 x 10(5) cells/mL) were grown in culture medium alpha-MEM with 10% FBS for 24 h and stimulated (or not) with PRP at concentrations of 3, 10 and 20%, LPS (E. coli, 10 g/mL) and IL-1 beta (1 mg/mL) for 24 h. The supernatant was collected and analyzed for the expression of cytokines in a panel array, ALP using a commercial kit and NO2- with Griess reaction method. Also, the cells were analyzed using Western blot for RANKL and slot blotting for nitrotyrosine expression. Result: There were no significant differences amongst the groups in terms of NO2-, protein nitrotyrosine content and RANKL expression. However, all stimuli increased ALP activity and in case of PRP, it was in a dose-dependent manner (p < 0.001). Also, all stimuli induced an increase in cytokines and chemokines expression, but only PRP promoted an increase of component C5, sICAM-1 and RANTES expression. Whilst IL-1 receptor antagonist (IL-1ra) expression was down-regulated by PRP, both LPS and IL-1 beta caused up-regulation of this cytokine. Conclusions: PRP can stimulate osteoblast activity and cytokine/chemokine release, as well as indicate some of the mediators that can (and cannot) be involved in this activation. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Untersuchungen zur Funktion und Regulation der Rezeptor-Tyrosin-Phosphatase RPTPlambda bei der Entwicklung des Mittel- und Hinterhirns

Der isthmische Organisator liegt an der Grenze zwischen dem sich entwickelnden Mittel- und Hinterhirn und kontrolliert Wachstum und Musterbildung dieser beiden Hirnregionen. In der vorliegenden Arbeit wird die räumliche und zeitliche Expression der Rezeptor-ähnlichen Protein Tyrosin Phosphatase lambda aus dem Huhn (cRPTPλ, auch als cRPTPψ bekannt) während der Entwicklung dieser Struktur beschrieben. Nach einer anfänglich weitläufigen Expression im kaudalen Vorderhirn und in der Mittelhirnregion, beschränkt sich die Expression von cRPTPλ zwischen dem embryonalen Tag E2 und E3.5 auf die ventrale Mittellinie des Neuralrohrs, den Bereich der späteren neuralen Retina und Linse und auf einen schmalen Ring anterior der isthmischen Einschnürung, welcher der molekularen Mittel- / Hinterhirngrenze (MHO) entspricht. Ab dem embryonalen Tag E3.5 wird RPTPλ dann auch im gesamten Mittelhirn gebildet. Um Hinweise auf die Funktion von cRPTPλ zu bekommen, wurde die Regulation dieses Moleküls untersucht. Die Expression von cRPTPλ am MHO wird von dem Fibroblasten Wachstumsfaktor Fgf8 und dem Transkriptionsfaktor Lmx1b, nicht aber von dem sezernierten Glykoprotein Wnt1 induziert. Der Transkriptionsfaktor En-1 unterdrückt die Expression von cRPTPλ am MHO. cRPTPλ-Expression im Mittelhirn wird negativ durch das sezernierte Protein Sonic Hedgehog reguliert, während Lmx1b und En-1 dort keinen Einfluss auf das Expressionsmuster von cRPTPλ haben. Fgf8 und Wnt1 sind maßgeblich an der Regulation von Wachstum und Musterbildung des embryonalen Mittelhirns beteiligt. Funktionelle Studien zu RPTPλ deuten darauf hin, dass dieses Protein als negativer Rückkopplungsmechanismus beider Signalwege wirken kann. RNAi- und Überexpressionsstudien am MHO lieferten Hinweise darauf, dass RPTPλ der Induktion der Wnt1-Expression durch Fgf8 entgegenwirkt. Dies scheint durch Interaktion noch unbekannter Faktoren mit der Juxtamembrandomäne von RPTPλ vermittelt zu werden. Auf das Expressionsmuster von Fgf8 selbst, oder einer Reihe anderer Faktoren, die ebenfalls von Fgf8 reguliert werden, hat RPTPλ allerdings keinen Einfluss. Des Weiteren konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine „künstliche“ Aufrechterhaltung der Expression von cRPTPλ im Mittelhirn zwischen dem embryonalen Tag E2 und E3.5 zu einem stark verkleinerten Mesenzephalon führt. RPTPλ bindet in vivo an β-Catenin, ein zentrales Protein des kanonischen Wnt-Signalweges, und moduliert dadurch vermutlich das Wnt-Signal, welches seinerseits Proliferation im Mesenzephalon fördert. Durch diesen Mechanismus könnte cRPTPλ als „Bremse“ des kanonischen Wnt-Signalweges im Mittelhirn wirken.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

An overlapping kinase and phosphatase docking site regulates activity of the retinoblastoma protein

The phosphorylation state and corresponding activity of the retinoblastoma tumor suppressor protein (Rb) are modulated by a balance of kinase and phosphatase activities. Here we characterize the association of Rb with the catalytic subunit of protein phosphatase 1 (PP1c). A crystal structure identifies an enzyme docking site in the Rb C-terminal domain that is required for efficient PP1c activity toward Rb. The phosphatase docking site overlaps with the known docking site for cyclin-dependent kinase (Cdk), and PP1 competition with Cdk-cyclins for Rb binding is sufficient to retain Rb activity and block cell-cycle advancement. These results provide the first detailed molecular insights into Rb activation and establish a novel mechanism for Rb regulation in which kinase and phosphatase compete for substrate docking.

Acute Regulation of Renal Na+/H+ Exchanger NHE3 by Dopamine: Role of Protein Phosphatase 2A

Nephrogenic dopamine is a potent natriuretic paracrine/autocrine hormone that is central for mammalian sodium homeostasis. In the renal proximal tubule, dopamine induces natriuresis partly via inhibition of the sodium/proton exchanger NHE3. The signal transduction pathways and mechanisms by which dopamine inhibits NHE3 are complex and incompletely understood. This manuscript describes the role of the serine/threonine protein phosphatase 2A (PP2A) in the regulation of NHE3 by dopamine. The PP2A regulatory subunit B56 delta (coded by the Ppp2r5d gene) directly associates with more than one region of the carboxy-terminal hydrophilic putative cytoplasmic domain of NHE3 (NHE3-cyto), as demonstrated by yeast-two-hybrid, co-immunoprecipitation, blot overlay and in vitro pull-down assays. Phosphorylated NHE3-cyto is a substrate for purified PP2A in an in vitro dephosphorylation reaction. In cultured renal cells, inhibition of PP2A by either okadaic acid or by overexpression of the simian virus 40 (SV40) small t antigen blocks the ability of dopamine to inhibit NHE3 activity and to reduce surface NHE3 protein. Dopamine-induced NHE3 redistribution is also blocked by okadaic acid ex vivo in rat kidney cortical slices. These studies demonstrate that PP2A is an integral and critical participant in the signal transduction pathway between dopamine receptor activation and NHE3 inhibition. Key words: Natriuresis, Sodium transport, Signal transduction.

Differential expression of the bone and the liver tissue non-specific alkaline phosphatase isoforms in brain tissues

The enzyme tissue non-specific alkaline phosphatase (TNAP) belongs to the ectophosphatase family. It is present in large amounts in bone in which it plays a role in mineralization but little is known about its function in other tissues. Arguments are accumulating for its involvement in the brain, in particular in view of the neurological symptoms accompanying human TNAP deficiencies. We have previously shown, by histochemistry, alkaline phosphatase (AP) activity in monkey brain vessels and parenchyma in which AP exhibits specific patterns. Here, we clearly attribute this activity to TNAP expression rather than to other APs in primates (human and marmoset) and in rodents (rat and mouse). We have not found any brain-specific transcripts but our data demonstrate that neuronal and endothelial cells exclusively express the bone TNAP transcript in all species tested, except in mouse neurons in which liver TNAP transcripts have also been detected. Moreover, we highlight the developmental regulation of TNAP expression; this also acts during neuronal differentiation. Our study should help to characterize the regulation of the expression of this ectophosphatase in various cell types of the central nervous system.

Phosphatase and tensin homolog regulates stability and activity of EphB1 receptor

Deregulation of receptor tyrosine kinases (RTKs) is linked to a broad range of cancers, stressing the necessity of studying their regulatory pathways. We and others demonstrated previously that c-Cbl is necessary for the lysosomal degradation of erythropoietin-producing hepatocellular B1 (EphB1) carcinoma and epidermal growth factor receptor (EGFR) RTKs. Moreover, the tumor suppressor phosphatase and tensin homolog (PTEN) was shown to modulate c-Cbl-dependent EGFR degradation. We therefore investigated the involvement of PTEN in EphB1 signaling and degradation. We used PTEN mutants, PTEN, and NHERF1 small interfering RNA in CHO-EphB1 and SW480 cells endogenously expressing EphB1 to delineate EphB1-PTEN interactions. PTEN was constitutively associated with c-Cbl, protecting it from degradation. EphB1 stimulation triggered ∼50% serine-threonine PTEN dephosphorylation and PTEN-Cbl complex disruption, a process requiring PTEN protein phosphatase activity. Both proteins independently translocated to EphB1, with PTEN in association with the scaffold protein NHERF1. Biologically, PTEN lipid phosphatase activity impairs EphB1-dependent cell adhesion and chemotaxis. This study demonstrates for the first time in mammalian cells that the Eph receptor and PTEN associate and influence their signaling. Moreover, it contributes to the emerging concept that PTEN regulates expression of RTKs through modulation of their degradation. Finally, it reveals a new role for PTEN protein phosphatase activity involved in this process.

Vascular endothelial cell-specific phosphotyrosine phosphatase (VE-PTP) activity is required for blood vessel development

VE-PTP, a receptor-type phosphotyrosine phosphatase, associates with the tyrosine kinase receptor Tie-2 and VE-cadherin and enhances the adhesive function of the latter. Here, VE-PTP was found to be restricted to endothelial cells, with a preference for arterial endothelium. Mutant mice expressing a truncated, secreted form of VE-PTP lacking the cytoplasmic and transmembrane domains and the most membrane-proximal extracellular fibronectin type III repeat, showed severe vascular malformations causing lethality at 10 days of gestation. Although blood vessels were initially formed, the intraembryonic vascular system soon deteriorated. Blood vessels in the yolk sac developed into dramatically enlarged cavities. In explant cultures of mutant allantoides, endothelial cells were found next to vessel structures growing as cell layers. No signs for enhanced endothelial apoptosis or proliferation were observed. Thus, the activity of VE-PTP is not required for the initial formation of blood vessels, yet it is essential for their maintenance and remodeling.

EphrinB phosphorylation and reverse signaling: regulation by Src kinases and PTP-BL phosphatase

Ephrins are cell surface-associated ligands for Eph receptors and are important regulators of morphogenic processes such as axon guidance and angiogenesis. Transmembrane ephrinB ligands act as "receptor-like" signaling molecules, in part mediated by tyrosine phosphorylation and by engagement with PDZ domain proteins. However, the underlying cell biology and signaling mechanisms are poorly understood. Here we show that Src family kinases (SFKs) are positive regulators of ephrinB phosphorylation and phosphotyrosine-mediated reverse signaling. EphB receptor engagement of ephrinB causes rapid recruitment of SFKs to ephrinB expression domains and transient SFK activation. With delayed kinetics, ephrinB ligands recruit the cytoplasmic PDZ domain containing protein tyrosine phosphatase PTP-BL and are dephosphorylated. Our data suggest the presence of a switch mechanism that allows a shift from phosphotyrosine/SFK-dependent signaling to PDZ-dependent signaling.

Functional interaction of vascular endothelial-protein-tyrosine phosphatase with the angiopoietin receptor Tie-2

During development of the vertebrate vascular system essential signals are transduced via protein-tyrosine phosphorylation. Null-mutations of receptor-tyrosine kinase (RTK) genes expressed in endothelial cells (ECs) display early lethal vascular phenotypes. We aimed to identify endothelial protein-tyrosine phosphatases (PTPs), which should have similar importance in EC-biology. A murine receptor-type PTP was identified by a degenerated PCR cloning approach from endothelial cells (VE-PTP). By in situ hybridization this phosphatase was found to be specifically expressed in vascular ECs throughout mouse development. In experiments using GST-fusion proteins, as well as in transient transfections, trapping mutants of VE-PTP co-precipitated with the Angiopoietin receptor Tie-2, but not with the Vascular Endothelial Growth Factor receptor 2 (VEGFR-2/Flk-1). In addition, VE-PTP dephosphorylates Tie-2 but not VEGFR-2. We conclude that VE-PTP is a Tie-2 specific phosphatase expressed in ECs, and VE-PTP phosphatase activity serves to specifically modulate Angiopoietin/Tie-2 function. Based on its potential role as a regulator of blood vessel morphogenesis and maintainance, VE-PTP is a candidate gene for inherited vascular malformations similar to the Tie-2 gene.

CA15-3 and alkaline phosphatase as predictors for breast cancer recurrence: a combined analysis of seven International Breast Cancer Study Group trials

BACKGROUND: We evaluated the ability of CA15-3 and alkaline phosphatase (ALP) to predict breast cancer recurrence. PATIENTS AND METHODS: Data from seven International Breast Cancer Study Group trials were combined. The primary end point was relapse-free survival (RFS) (time from randomization to first breast cancer recurrence), and analyses included 3953 patients with one or more CA15-3 and ALP measurement during their RFS period. CA15-3 was considered abnormal if >30 U/ml or >50% higher than the first value recorded; ALP was recorded as normal, abnormal, or equivocal. Cox proportional hazards models with a time-varying indicator for abnormal CA15-3 and/or ALP were utilized. RESULTS: Overall, 784 patients (20%) had a recurrence, before which 274 (35%) had one or more abnormal CA15-3 and 35 (4%) had one or more abnormal ALP. Risk of recurrence increased by 30% for patients with abnormal CA15-3 [hazard ratio (HR) = 1.30; P = 0.0005], and by 4% for those with abnormal ALP (HR = 1.04; P = 0.82). Recurrence risk was greatest for patients with either (HR = 2.40; P < 0.0001) and with both (HR = 4.69; P < 0.0001) biomarkers abnormal. ALP better predicted liver recurrence. CONCLUSIONS: CA15-3 was better able to predict breast cancer recurrence than ALP, but use of both biomarkers together provided a better early indicator of recurrence. Whether routine use of these biomarkers improves overall survival remains an open question.