Inhibition of fas death signals by FLIPs.

The death receptor Fas is a member of the tumor necrosis factor receptor family; upon interaction with its ligand it efficiently activates caspases and induces apoptosis. Despite abundant Fas surface expression, however, Fas death-signals are frequently interrupted. Many viruses express antiapoptotic proteins, including caspase inhibitors, Bcl-2 homologues and death-effector-domain-containing proteins that are termed FLIPs (FLICE [Fas-associated death-domain-like IL-1beta-converting enzyme]-inhibitory proteins). Cellular homologues of these inhibitors have been identified. Cellular FLIPs structurally resemble caspase-8 except that they lack proteolytic activity. FLIPs are highly expressed in tumor cells, T lymphocytes and healthy, but not injured, myocytes; this suggests a critical role of FLIPs as endogenous modulators of apoptosis.

Novel 2-[(benzylamino)methyl]pyrrolidine-3,4-diol derivatives as alpha-mannosidase inhibitors and with antitumor activities against hematological and solid malignancies.

Novel alpha-mannosidase inhibitors of the type (2R,3R,4S)-2-({[(1R)-2-hydroxy-1-arylethyl]amino}methyl)pyrrolidine-3,4-diol have been prepared and assayed for their anticancer activities. Compound 30 with the aryl group=4-trifluoromethylbiphenyl inhibits the proliferation of primary cells and cell lines of different origins, irrespective of Bcl-2 expression levels, inducing a G2/Mcell cycle arrest and by modification of genes involved in cell cycle progression and survival.

14-3-3 proteins in apoptosis

The once obscure members of the 14-3-3 protein family play significant roles in the determination of cell fate. By inhibiting the pro-apoptotic BAD (Bcl-2-antagonist of cell death) and the transcription factor FKHRL-1, 14-3-3 displays important anti-apoptotic characteristics. To date, five points of interaction of 14-3-3 with the apoptotic machinery have been identified. How these interactions are regulated still remains a mystery.

Étude du rôle de la MAP Kinase non-conventionnelle ERK3 dans le développement thymique et l'activation des lymphocytes T

Les voies de signalisation des MAP kinases (MAPK) conventionnelles jouent des rôles essentiels pendant le développement des lymphocytes T (LT) ainsi que lors de leur activation suite à la reconnaissance antigénique. En raison de ses différences structurelles ainsi que de son mode de régulation, ERK3 fait partie des MAPK dites non-conventionnelles. Encore aujourd’hui, les événements menant à l’activation de ERK3, ses substrats ou partenaires ainsi que sa fonction physiologique demeurent peu caractérisés. Nous avons entrepris dans cette thèse d’étudier le rôle de ERK3 lors du développement et de l’activation des LT en utilisant un modèle de souris déficient pour l’expression de ERK3. Nous avons premièrement établi que ERK3 est exprimée chez les thymocytes. Ensuite, nous avons évalué le développement thymique chez la souris ERK3-déficiente et nous avons observé une diminution significative de la cellularité aux étapes DN1, DP et SP CD4+ du développement des LT. La création de chimères hématopoïétiques ERK3-déficientes nous a permis de démontrer que la diminution du nombre de cellules observée aux étapes DN1 et DP est autonome aux thymocytes alors que le phénotype observé à l’étape SP CD4+ est dépendant de l’abolition simultanée de ERK3 dans l’épithélium thymique et dans les thymocytes. Une étude plus approfondie de l’étape DP nous a permis de démontrer qu’en absence de ERK3, les cellules DP meurent plus abondamment et accumulent des cassures doubles brins (DSB) dans leur ADN. De plus, nous avons démontré que ces cassures dans l’ADN sont réalisées par les enzymes RAG et qu’en absence de ces dernières, la cellularité thymique est presque rétablie chez la souris ERK3-déficiente. Ces résultats suggèrent que ERK3 est impliquée dans un mécanisme essentiel à la régulation des DSB pendant le réarrangement V(D)J de la chaîne  du récepteur des cellules T (RCT). Dans le deuxième article présenté dans cette thèse, nous avons montré que ERK3 est exprimé chez les LT périphériques, mais seulement suite à leur activation via le RCT. Une fois activés in vitro les LT ERK3-déficients présentent une diminution marquée de leur prolifération et dans la production de cytokines. De plus, les LT ERK3-déficients survivent de façon équivalente aux LT normaux, mais étonnamment, ils expriment des niveaux plus faibles de la molécule anti-apoptotique Bcl-2. Ces résultats suggèrent que la prolifération réduite des LT ERK3-déficients est la conséquence d’une altération majeure de leur activation. Ainsi, nos résultats établissent que ERK3 est une MAPK qui joue des rôles essentiels et uniques dans le développement thymique et dans l’activation des lymphocytes T périphériques. Grâce à ces travaux, nous attribuons pour la toute première fois une fonction in vivo pour ERK3 au cours de deux différentes étapes de la vie d’un LT.

Identification et caractérisation de gènes différemment exprimés dans les tubules proximaux de reins diabétiques et impliqués dans le développement de la néphropathie diabétique

La néphropathie diabétique est une maladie rénale caractérisée par un syndrome néphrotique et de la glomérulosclérose. Celle-ci est reliée à l’angiopathie de capillaires suite au diabète. Il s’agit d’une importante cause d’insuffisance rénale en Amérique. Or, les anomalies tubulaires comme l’apoptose ou le détachement de tubules des glomérules sont reconnues comme étant de bons marqueurs de progression de cette maladie. Ainsi, il a été proposé au cours des travaux reliés à cette thèse d’étudier les différents mécanismes moléculaires reliés à l’apoptose des tubules proximaux, en particulier dans un thème de relation avec les dommages reliés aux espèces réactives oxygénées (ROS). Une des hypothèses développée au cours de précédents travaux faisait état que l’une des sources initiales qui entrainent le développement de dommages tubulaires soit régulée à travers la production de ROS dérivés des NADPH oxydases. Ainsi, une des premières séries d’expériences entreprises au cours de cette thèse a été effectuée sur un modèle animal de diabète de type 2, la souris db/db. Suite à la caractérisation des différentes pathologies rénales et leur réduction par la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase dans les tubules proximaux, des expériences de micro-puces d’expression génétiques furent effectuées. À l’aide de cet outil et par des analyses bioinformatiques, il a été possible d’établir un profilage de gènes reliés à différentes voies de signalisation modulées par le diabète et la catalase. Ainsi, il a été possible d’effectuer de plus amples études sur des gènes reliés à l’apoptose surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques. Un des gènes pro-apoptotique mieux caractérisé durant cette thèse fut le gène Bmf, un membre de la famille des régulateurs de Bcl-2 impliqués dans l’apoptose via le relâchement de cytochrome c de la mitochondrie. Ainsi, il a été déterminé que ce gène est surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques, et que celui-ci était augmenté dans différents modèles in vitro de diabète. Cela a permis de conclure que Bmf joue sans doute un rôle important la régulation de l’apoptose et de l’atrophie des tubules proximaux. Une autre étude effectuée dans le cadre de cette thèse était reliée avec l’utilisation d’un modèle transgénique afin de mieux définir le rôle que jouent les dommages reliés au stress oxydatif dans la progression des pathologies rénales reliées à l’induction du système rénine-angiotensine. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase a permis de réduire les différentes pathologies rénales observées dans les souris transgéniques, ce qui permet de conclure que les espèces réactives oxygénées jouen un rôle important dans le développement de l’hypertension et des dommages rénaux.

MicroRNA-34 induces cardiomyocyte apoptosis and accounts for the anti-apoptotic effect of Tanshinone IIA in myocardial infarction

MicroARN (miARN) ont récemment émergé comme un acteur central du gène réseau de régulation impliqués dans la prise du destin cellulaire. L'apoptose, un actif processus, par lequel des cellules déclenchent leur auto-destruction en réponse à un signal, peut être contrôlé par les miARN. Il a également été impliqué dans une variété de maladies humaines, comme les maladies du cœur, et a été pensé comme une cible pour le traitement de la maladie. Tanshinone IIA (TIIA), un monomère de phenanthrenequinones utilisé pour traiter maladies cardiovasculaires, est connu pour exercer des effets cardioprotecteurs de l'infarctus du myocarde en ciblant l'apoptose par le renforcement de Bcl-2 expression. Pour explorer les liens potentiels entre le miARN et l'action anti-apoptotique de TIIA, nous étudié l'implication possible des miARN. Nous avons constaté que l'expression de tous les trois membres de la famille miR-34, miR-34a, miR-34b et miR-34c ont été fortement régulée à la hausse après l'exposition soit à la doxorubicine, un agent endommageant l'ADN ou de pro-oxydant H2O2 pendant 24 heures. Cette régulation à la hausse causé significativement la mort cellulaire par apoptose, comme déterminé par fragmentation de l'ADN, et les effets ont été renversés par les ARNs antisens de ces miARN. Le prétraitement des cellules avec TIIA avant l'incubation avec la doxorubicine ou H2O2 a empêché surexpression de miR-34 et a réduit des apoptose. Nous avons ensuite établi BCL2L2, API5 et TCL1, en plus de BCL2, comme les gènes nouveaux cibles pour miR-34. Nous avons également élucidé que la répression des ces gènes par MiR-34 explique l'effet proapoptotique dans les cardiomyocytes. Ce que la régulation positive de ces gènes par TIIA realisée par la répression de l'expression de miR-34 est probable le mécanisme moléculaire de son effet bénéfique contre ischémique lésions cardiaques.

Transcriptional regulation of effector CD8+ T cell differentiation and molecular dysfunction during HIV-1 infection

Les cellules T CD8+ jouent un rôle primordial dans le contrôle des infections virales en limitant la dissémination des cellules infectées. Lors de l’infection chronique par le virus HIV, les cellules T CD8+ HIV-spécifiques ne se différencient pas en cellules effectrices fonctionnelles capables de tuer les cellules infectées par le virus ; ces cellules ne sont plus capables de proliférer ou de produire l’ IL-2. Ces cellules expriment PD-1 et l’engagement de PD-1, par son ligand, aboutit a plusieurs de ces déficits fonctionnels des cellules T . Le rôle de PD-1 dans la régulation d'évènements transcriptionnels contrôlant la différentiation et l'obtention des fonction effectrices des cellules T CD8+ reste à démontrer. Id2 joue un rôle central dans la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. Nous avons émis l’hypothèse que le défaut de maturation observé chez les cellules T CD8+ PD-1 high HIV-spécifiques (CD8+PD-1hi) au cours de l’infection chronique par le virus HIV pouvait être lié à la diminution d’expression du régulateur Id2. Nous avons ainsi démontré que l'engagement de PD-1 contribuait à une diminution d'expression de Id2 et de ses cibles transcriptionnelles. La surexpression de Id2 de ces cellules a permis de restaurer l'expression de marqueurs tels que Granzyme B et Bcl-2 et diminuir l’expression du marqueur de maturation de CD27. La famille des cytokines à chaine gamma joue un rôle clef dans la survie et l’homéostasie des cellules T. Dans ce travail, nous avons démontré que l’IL-15 était unique grâce à ses capacités de stimulation de l’expression d’Id2 et ses propriétés favorisant la survie ainsi que la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. l’IL-15 induit la prolifération de toutes les populations de cellules T mémoires provenant de donneurs sains. L’addition de cette cytokine aux sous-populations cellulaires Ttm et Tem a permis leur différenciation en cellules effectrices capables de produire Granzyme B alors que la stimulation par l’IL-15 des cellules Tcm ne favorise pas leur différenciation. Un test de cytotoxicitié par cytométrie en flux nous a permis de confirmer que la stimulation de cellules T CD8+ HIV spécifiques par l’IL-15 favorisait l’expression de Id2 et restaurait les fonctions cytotoxiques des cellules T CD8+ HIV spécifiques. En conclusion, nous avons pour la première fois dans cette thèse défini les mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de l’expression du régulateur transcriptionnel Id2 par l’IL-15. Nous avons également révélé comment l’engagement de PD-1 conduisait a une altération de l’expression et de la fonction d’Id2 et favorisait la diminution des fonctions effectrices des cellules T CD8-HIV spécifiques. Une perspective de traitement avec des agents tels que l’IL-15 ou le bloquage de PD-1, en combinaison avec les traitements conventionnels, pourrait contribuer à une meilleure stimulation des réponses immunes favorisant ainsi la réactivation des cellules T CD8+ et permettant la destruction de cellules T CD4+ infectées de manière latente.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Crystal structure of a novel myotoxic Arg49 phospholipase A(2) homolog (zhaoermiatoxin) from Zhaoermia mangshanensis snake venom: Insights into Arg49 coordination and the role of Lys122 in the polarization of the C-terminus

The venom of Zhaoermia mangshanensis, encountered solely in Mt Mang in China's Hunan Province, exhibits coagulant, phosphodiesterase, L-amino acid oxidase, kallikrein, phospholipase A(2) and myotoxic activities. The catalytically inactive PLA(2) homolog referred to as zhaoermiatoxin is highly myotoxic and displays high myonecrotic and edema activities. Zhaoermiatoxin possesses a molecular weight of 13,972 Da, consists of 121 amino-acid residues crosslinked by seven disulfide bridges and shares high sequence homology with Lys49-PLA(2)s from the distantly related Asian pitvipers. However, zhaoermiatoxin possesses an arginine residue at position 49 instead of a lysine, thereby suggesting a secondary Lys49 -> Arg substitution which results in a catalytically inactive protein. We have determined the first crystal structure of zhaoermiatoxin, an Arg49-PLA(2), from Zhaoermia mangshanensis venom at 2.05 A resolution, which represents a novel member of phospholipase A(2) family. In this structure, unlike the Lys49 PLA(2)s, the C-terminus is well ordered and an unexpected non-polarized state of the putative calcium-binding loop due to the flip of Lys122 towards the bulk solvent is observed. The orientation of the Arg-49 side chain results in a similar binding mode to that observed in the Lys49 PLA(2)s; however, the guadinidium group is tri-coordinated by carbonyl oxygen atoms of the putative calcium-binding loop, whereas the N zeta atom of lysine is tetra-coordinated as a result of the different conformation adopted by the putative calcium-binding loop. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Expressão in vitro da cicloxigenase-2 (Cox2) no osteossarcoma exposto a inibidores seletivo da Cox2

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos toxicogenéticos e toxicogenômicos do Isotiocianato de Alila (óleo de mostarda) em linhagens celulares de carcinoma de bexiga

Pós-graduação em Patologia - FMB

Mediadores da via intrínseca da morte celular programada relacionados à infecção in vitro pelo herpesvirus bovino tipo 5

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mesenchymal stem cells with rhBMP-2 inhibits the growth of canine osteosarcoma cells

Background: The bone morphogenetic proteins (BMPs) belong to a unique group of proteins that includes the growth factor TGF-beta. BMPs play important roles in cell differentiation, cell proliferation, and inhibition of cell growth. They also participate in the maturation of several cell types, depending on the microenvironment and interactions with other regulatory factors. Depending on their concentration gradient, the BMPs can attract various types of cells and act as chemotactic, mitogenic, or differentiation agents. BMPs can interfere with cell proliferation and the formation of cartilage and bone. In addition, BMPs can induce the differentiation of mesenchymal progenitor cells into various cell types, including chondroblasts and osteoblasts. The aim of this study was to analyze the effects of treatment with rhBMP-2 on the proliferation of canine mesenchymal stem cells (cMSCs) and the tumor suppression properties of rhBMP-2 in canine osteocarcoma (OST) cells. Osteosarcoma cell lines were isolated from biopsies and excisions of animals with osteosarcoma and were characterized by the Laboratory of Biochemistry and Biophysics, Butantan Institute. The mesenchymal stem cells were derived from the bone marrow of canine fetuses (cMSCs) and belong to the University of Sao Paulo, College of Veterinary Medicine (FMVZ-USP) stem cell bank. After expansion, the cells were cultured in a 12-well Transwell system; cells were treated with bone marrow mesenchymal stem cells associated with rhBMP2. Expression of the intracytoplasmic and nuclear markers such as Caspase-3, Bax, Bad, Bcl-2, Ki-67, p53, Oct3/4, Nanog, Stro-1 were performed by flow citometry. Results: We evaluated the regenerative potential of in vitro treatment with rhBMP-2 and found that both osteogenic induction and tumor regression occur in stem cells from canine bone marrow. rhBMP-2 inhibits the proliferation capacity of OST cells by mechanisms of apoptosis and tumor suppression mediated by p53. Conclusion: We propose that rhBMP-2 has great therapeutic potential in bone marrow cells by serving as a tumor suppressor to increase p53 and the pro-apoptotic proteins Bad and Bax, as well as by increasing the activity of phosphorylated caspase 3. Study design: Canine bone marrow mesenchymal stem cells associated with rhBMP2 in canine osteosarcoma treatment: "in vitro" study

Control of protein degradation pathways by BAG proteins and changes during aging

Many age-related neurodegenerative disorders such as Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, amyotrophic lateral sclerosis and polyglutamine disorders, including Huntington’s disease, are associated with the aberrant formation of protein aggregates. These protein aggregates and/or their precursors are believed to be causally linked to the pathogenesis of such protein conformation disorders, also referred to as proteinopathies. The accumulation of protein aggregates, frequently under conditions of an age-related increase in oxidative stress, implies the failure of protein quality control and the resulting proteome instability as an upstream event of proteinopathies. As aging is a main risk factor of many proteinopathies, potential alterations of protein quality control pathways that accompany the biological aging process could be a crucial factor for the onset of these disorders.rnrnThe focus of this dissertation lies on age-related alterations of protein quality control mechanisms that are regulated by the co-chaperones of the BAG (Bcl-2-associated athanogene) family. BAG proteins are thought to promote nucleotide exchange on Hsc/Hsp70 and to couple the release of chaperone-bound substrates to distinct down-stream cellular processes. The present study demonstrates that BAG1 and BAG3 are reciprocally regulated during aging leading to an increased BAG3 to BAG1 ratio in cellular models of replicative senescence as well as in neurons of the aging rodent brain. Furthermore, BAG1 and BAG3 were identified as key regulators of protein degradation pathways. BAG1 was found to be essential for effective degradation of polyubiquitinated proteins by the ubiquitin/proteasome system, possibly by promoting Hsc/Hsp70 substrate transfer to the 26S proteasome. In contrast, BAG3 was identified to stimulate the turnover of polyubiquitinated proteins by macroautophagy, a catabolic process mediated by lysosomal hydrolases. BAG3-regulated protein degradation was found to depend on the function of the ubiquitin-receptor protein SQSTM1 which is known to sequester polyubiquitinated proteins for macroautophagic degradation. It could be further demonstrated that SQSTM1 expression is tightly coupled to BAG3 expression and that BAG3 can physically interact with SQSTM1. Moreover, immunofluorescence-based microscopic analyses revealed that BAG3 co-localizes with SQSTM1 in protein sequestration structures suggesting a direct role of BAG3 in substrate delivery to SQSTM1 for macroautophagic degradation. Consistent with these findings, the age-related switch from BAG1 to BAG3 was found to determine that aged cells use the macroautophagic system more intensely for the turnover of polyubiquitinated proteins, in particular of insoluble, aggregated quality control substrates. Finally, in vivo expression analysis of macroautophagy markers in young and old mice as well as analysis of the lysosomal enzymatic activity strongly indicated that the macroautophagy pathway is also recruited in the nervous system during the organismal aging process.rnrnTogether these findings suggest that protein turnover by macroautophagy is gaining importance during the aging process as insoluble quality control substrates are increasingly produced that cannot be degraded by the proteasomal system. For this reason, a switch from the proteasome regulator BAG1 to the macroautophagy stimulator BAG3 occurs during cell aging. Hence, it can be concluded that the BAG3-mediated recruitment of the macroauto-phagy pathway is an important adaptation of the protein quality control system to maintain protein homeostasis in the presence of an enhanced pro-oxidant and aggregation-prone milieu characteristic of aging. Future studies will explore whether an impairment of this adaptation process may contribute to age-related proteinopathies.

Baicalein, a component of Scutellaria baicalensis, induces apoptosis by Mcl-1 down-regulation in human pancreatic cancer cells

Scutellaria baicalensis (SB) and SB-derived polyphenols possess anti-proliferative activities in several cancers, including pancreatic cancer (PaCa). However, the precise molecular mechanisms have not been fully defined. SB extract and SB-derived polyphenols (wogonin, baicalin, and baicalein) were used to determine their anti-proliferative mechanisms. Baicalein significantly inhibited the proliferation of PaCa cell lines in a dose-dependent manner, whereas wogonin and baicalin exhibited a much less robust effect. Treatment with baicalein induced apoptosis with release of cytochrome c from mitochondria, and activation of caspase-3 and -7 and PARP. The general caspase inhibitor zVAD-fmk reversed baicalein-induced apoptosis, indicating a caspase-dependent mechanism. Baicalein decreased expression of Mcl-1, an anti-apoptotic member of the Bcl-2 protein family, presumably through a transcriptional mechanism. Genetic knockdown of Mcl-1 resulted in marked induction of apoptosis. The effect of baicalein on apoptosis was significantly attenuated by Mcl-1 over-expression, suggesting a critical role of Mcl-1 in this process. Our results provide evidence that baicalein induces apoptosis in pancreatic cancer cells through down-regulation of the anti-apoptotic Mcl-1 protein.