The role of hedgehog signalling in tumorigenesis

It has long been known from work in both Drosophila and vertebrate systems that the hedgehog signalling pathway is pivotal to embryonic development, but the past 5 years has seen an increase in our understanding of how members of this pathway are crucial to the processes of tumorigenesis. This important link was firmly established with the discovery that mutations in the gene encoding the hedgehog receptor molecule patched are responsible for both familial and sporadic forms of basal cell carcinoma (BCC), as well as a number of other tumour types. It is now known that a number of key members of the hedgehog cascade are involved in tumorigenesis, and dysregulation of this pathway appears to be a key element in the aetiology of a range of tumours. (C) 2001 Elsevier Science Ireland Ltd. All rights reserved.

The role of the Eph-ephrin signalling system in the regulation of developmental patterning

The Eph and ephrin system, consisting of fourteen Eph receptor tyrosine kinase proteins and nine ephrin membrane proteins in vertebrates, has been implicated in the regulation of many critical events during development. Binding of cell surface Eph and ephrin proteins results in bi-directional signals, which regulate the cytoskeletal, adhesive and motile properties of the interacting cells. Through these signals Eph and ephrin proteins are involved in early embryonic cell movements, which establish the germ layers, cell movements involved in formation of tissue boundaries and the pathfinding of axons. This review focuses on two vertebrate models, the zebrafish and mouse, in which experimental perturbation of Eph and/or ephrin expression in vivo have provided important insights into the role and functioning of the Eph/ephrin system.

Ephrin-A5 induces rounding, blebbing and deadhesion of EphA3-expressing 293T and melanoma cells by CrkII and Rho-mediated signalling

Eph receptor tyrosine kinases and ephrins regulate morphogenesis in the developing embryo where they effect adhesion and motility of interacting cells. Although scarcely expressed in adult tissues, Eph receptors and ephrins are overexpressed in a range of tumours. In malignant melanoma, increased Eph and ephrin expression levels correlate with metastatic progression. We have examined cellular and biochemical responses of EphA3-expressing melanoma cell lines and human epithelial kidney 293T cells to stimulation with polymeric ephrin-A5 in solution and with surfaces of defined ephrin-A5 densities. Within minutes, rapid reorganisation of the actin and myosin cytoskeleton occurs through activation of RhoA, leading to the retraction of cellular protrusions, membrane blebbing and detachment, but not apoptosis. These responses are inhibited by monomeric ephrin-A5, showing that receptor clustering is required for this EphA3 response. Furthermore, the adapter CrkII, which associates with tyrosine-phosphorylated EphA3 in vitro, is recruited in vivo to ephrin-A5-stimulated EphA3. Expression of an SH3-domain mutated CrkII ablates cell rounding, blebbing and detachment. Our results suggest that recruitment of CrkII and activation of Rho signalling are responsible for EphA3-mediated cell rounding, blebbing and de-adhesion, and that ephrin-A5-mediated receptor clustering and EphA3 tyrosine kinase activity are essential for this response.

A prostaglandin F2a Analog induces suppressors of the cytokine signalling-3 expression n the corpus luteum of the pregnant rat: A potential new mechanism in luteolysis

PRL and placental lactogen (PL) play key roles in maintaining the rodent corpus luteum through pregnancy. Suppressors of cytokine signaling (SOCS) have been shown to decrease cell sensitivity to cytokines, including PRL, and so here we have addressed the issue of whether luteolysis induced by prostaglandin F-2alpha (PGF(2alpha)) might up-regulate SOCS proteins to inhibit PRL signaling. In d 19 pregnant rats, cloprostenol, a PGF(2alpha) analog, rapidly induced transcripts for SOCS-3 and, to a lesser extent, SOCS-1. We also found increased SOCS-3 protein in the ovary by immunoblot and in the corpus luteum by immunohistochemistry. Increased SOCS-3 expression was preceded by an increase in STAT3 tyrosine phosphorylation 10 min after cloprostenol injection and was maintained for 4 h, as determined by gel shift and immunohistochemistry. Induction of SOCS-3 was accompanied by a sharp decrease in active STAT5, as determined by gel-shift assay and by loss of nuclear localized STAT5. Four hours after cloprostenol administration, the corpus luteum was refractory to stimulation of STAT5 by PRL administration, and this was not due to down-regulation of PRL receptor. Therefore, induction of SOCS-3 by PGF(2alpha) may be an important element in the initiation of luteolysis via rapid suppression of luteotropic support from PL.

Suppressor of cytokine signalling gene expression is elevated in breast carcinoma

Cytokines are important for breast cell function, both as trophic hormones and as mediators of host defense mechanisms against breast cancer. Recently, inducible feedback suppressors of cytokine signalling (SOCS/JAB/SSI) have been identified, which decrease cell sensitivity to cytokines. We examined the expression of SOCS genes in 17 breast carcinomas and 10 breast cancer lines, in comparison with normal tissue and breast lines. We report elevated expression of SOCS-1-3 and CIS immunoreactive proteins within in situ ductal carcinomas and infiltrating ductal carcinomas relative to normal breast tissue. Significantly increased expression of SOCS-1-3 and CIS transcripts was also shown by quantitative in situ hybridisation within both tumour tissue and reactive stroma. CIS transcript expression was elevated in all 10 cancer lines, but not in control lines. However, there was no consistent elevation of other SOCS transcripts. CIS protein was shown by immunoblot to be present in all cancer lines at increased levels, mainly as the 47 kDa ubiquitinylated form. A potential proliferative role for CIS overexpression is supported by reports that CIS activates ERK kinases, and by strong induction in transient reporter assays with an ERK-responsive promoter. The in vivo elevation of SOCS gene expression may be part of the host/tumour response or a response to autocrine/paracrine GH and prolactin. However, increased CIS expression in breast cancer lines appears to be a specific lesion, and could simultaneously shut down STAT 5 signalling by trophic hormones, confer resistance to host cytokines and increase proliferation through ERK kinases.

Signalling in an international cournot model

We consider a trade policy model, where the costs of the home firm are private information but can be signaled through the output levels of the firm to a foreign competitor and a home policymaker. We study the influences of the non-homogeneity of the goods and of the uncertainty on the production costs of the home firm in the signalling strategies by the home firm. We show that some results obtained for homogeneous goods are not robust under non-homogeneity.

O2/CO2-sensitive cyclic AMP-signalling pathway in peripheral chemoreceptors

RESUMO: O corpo carotídeo (CB) é um pequeno órgão sensível a variações na PaO2, PaCO2 e pH. As células tipo I (células glómicas) do corpo carotídeo, as unidades sensoriais deste órgão, libertam neurotransmissores em resposta às variações dos gases arteriais. Estes neurotransmissores atuam quer em recetores pré-sinápticos, localizados nas células tipo I, quer em recetores póssinápticos, localizados nas terminações do nervo do seio carotídeo, ou em ambos. A activação dos recetores pré-sinápticos modula a atividade do corpo carotídeo, enquanto que, a activação dos recetores pós-sinápticos, de carater excitatório, desencadeia um aumento da frequência de descarga das fibras do CSN, com subsequente despolarização dos neurónios do gânglio petroso, e posterior despolarização de um grupo específico de neurónios do centro respiratório central, desencadeando, como resposta final, hiperventilação. Estes recetores pré- e pós-sinápticos podem ser classificados em ionotrópicos ou metabotrópicos, estando os últimos acoplados a adenilatos ciclases transmembranares (tmAC). O mecanismo exato pelo qual as variações dos gases arteriais são detetadas pelo CB não se encontra ainda completamente elucidado, mas tem sido sugerido que alterações nos níveis de cAMP estejam associadas ao mecanismo de deteção de variações de O2 e CO2. Os níveis de cAMP podem ser regulados através da sua via de síntese, mediada por dois tipos de adenilatos ciclases: tmAC sensível aos eurotransmissores e adenilato ciclase solúvel (sAC)sensível a variações de HCO3/CO2, e pela sua via de degradação mediada por fosfodiesterases. A via de degradação do cAMP pode ser manipulada farmacologicamente, funcionando enquanto alvo terapêutico para o tratamento de patologias do foro respiratório (e.g. asma, hipertensão pulmonar, doença pulmonar obstructiva crónica e apneia do sono), que induzem um aumento da actividade do CB.O trabalho descrito nesta dissertação partiu da hipótese de que a actividade do CB é manipulada por fármacos, que interferem com a via de sinalização do cAMP, tendo sido nosso objectivo geral, investigar o papel do cAMP na quimiotransdução do CB de rato, e determinar se a actividade dos enzimas responsáveis pela via de sinalização do cAMP é ou não regulada por variações de O2/CO2. Assim, a relevância deste trabalho é a de estudar e identificar possíveis alvos moleculares (sAC, isoformas de tmAC e PDE) com potencial para serem usados no tratamento de patologias relacionadas com o controlo respiratório. A primeira parte do presente trabalho, centrou-se na caracterização farmacológica da PDE4 no CB e em tecidos não quimiorecetores (e.g. gânglio cervical superior e artérias carótidas), e na observação do efeito de hipóxia aguda na acumulação dos níveis de cAMP, induzidos pelos inibidores de PDE, nestes tecidos. A quantificação de cAMP foi efectuada por técnica imunoenzimática (EIA), tendo sido elaboradas curvas de dose-resposta para os efeitos de inibidores, não específicos (IBMX) e específicos para a PDE2 e PDE4 (EHNA, Rolipram e Ro 20-1724), nos níveis de cAMP acumulados, em situações de normóxia (20%O2/5%CO2) e hipóxia (5%O2/5%CO2). A caracterização das PDE no gânglio cervical superior foi aprofundada, utilizando-se a técnica de transferência de energia de ressonância por fluorescência (FRET) em culturas primárias de neurónios, na presença de inibidores não específicos (IBMX) e específicos para a PDE3 e PDE4 (milrinone e rolipram, respetivamente). Foram igualmente estudadas, através de RT-qPCR, as alterações na expressão de PDE3A-B e PDE4A-D, no gânglio cervical superior, em resposta a diferentes percentagens de oxigénio. Na segunda parte do trabalho investigou-se a via de síntese do cAMP no CB em resposta a variações na concentração de HCO3/CO2. Em concreto, o protocolo experimental centrou-se na caracterização da sAC, dado que a sua actividade é regulada por variações de HCO3/CO2. A caracterização da expressão e regulação da sAC, em resposta a variações de HCO3/CO2 ,foi efectuada no CB e em tecidos não quimioreceptores periféricos (e.g. gânglio cervical superior, petroso e nodoso) por qRT-PCR. A actividade deste enzima foi caracterizada indirectamente através da quantificação dos níveis de cAMP (quantificação por EIA), induzidos por diferentes concentrações de HCO3/CO2, na presença de MDL-12,33-A, um inibidore da tmAC. A expressão das isoformas da tmAC no CB e gânglio petroso foi determinada por RT-qPCR. Adicionalmente, estudámos a contribuição relativa da tmAC e sAC no mecanismo de sensibilidade ao CO2 no CB. Para o efeito foram estudadas as alterações: 1) nos níveis de cAMP (quantificado por EIA) na presença de diferentes concentrações de HCO3/CO2 e ao longo do tempo (5-30 min); 2) na ativação da proteína cinase A (PKA, FRET baseado em sensores) em células tipo I do CB; e 3) na frequência de descarga do CSN (registos) na presença e ausência de ativadores e inibidores da sAC,tmAC e PKA. Por último, foi caracterizada a expressão e actividade da sAC nos quimioreceptors centrais (locus ceruleus, rafe e medula ventro-lateral) através de técnicas de RT-qPCR e EIA. A expressão das isoformas da tmAC foi aprofundada no locus coeruleus através de RT-qPCR. Por fim, comparámos a contribuição da tmAC e sAC nos níveis de cAMP no locus coeruleus em condições de normocapnia e hipercapnia.O nosso trabalho teve os seguintes resultados principais: 1) PDE4 está funcional no corpo carotídeo, artérias carótidas e gânglio cervical superior de rato, embora a PDE2 só se encontre funcional neste último; 2) Os efeitos dos inibidores de PDE nos níveis de acumulação de cAMP foram exacerbados em situações de hipóxia aguda no CB e artérias carótidas, mas foram atenuados no gânglio cervical superior; 3) No gânglio cervical superior, diferentes tipos de células apresentaram uma caracterização específica de PDEs, sugerindo uma subpopulação de células neste gânglio com funções fisiológicas distintas; 4) Embora todas as isoformas de PDE4 e PDE3 estivessem presentes no gânglio, a PDE3a, PDE4b e a PDE4d foram as isoformas mais expressas. Por outro lado, incubações de gânglio cervical superior, em diferentes percentagens de oxigénio, não alteraram (não regularam) significativamente a expressão das diferentes isoformas de PDE neste órgão; 5) a sAC encontra-se expressa e funcional no CB e nos quimiorecetores centrais estudados (locus coeruleus, rafe e medula ventrolateral). A sAC apresenta maior expressão no CB comparativamente aos restantes orgãos estudados, exceptuando os testículos, orgão controlo. Variações de HCO3/CO2 de 0/0 para 24/5 aumentaram os níveis de cAMP no CB e quimiorecetores centrais, tendo sido o aumento mais significativo observado no CB. Concentrações acima dos 24mM HCO3/5%CO2 não induziram alterações nos níveis de cAMP, sugerindo que a actividade da sAC se encontra saturada em condições fisiológicas (normocapnia) e que este enzima não desempenha qualquer papel na deteção de situações de hipercapnia; 6) No CB, a expressão das isoformas tmAC1, tmAC4, tmAC6 e tmAC9 é mais elevada comparativamente à expressão da sAC; 7) Utilizamos diferentes inibidores da tmAC (MDL 12-330A, 500μM, 2’5’-ddADO, 30-300μM, SQ 22536, 200μM) e da sAC (KH7, 10-100μM) para estudar a contribuição relativa destes enzimas na acumulação do cAMP no CB. Tanto a tmAC como a sAC contribuem para a acumulação dos níveis de cAMP em condições de hipercapnia. Contudo, existe um maior efeito destes inibidores nas condições de 12 mM HCO3/2.5%CO2 do que em condições de normocapnia e hipercapnia, sugerindo um papel relevante destes enzimas na atividade do CB em situações de hipocapnia; 8) Não se observaram variações nos níveis de cAMP em resposta a diferentes concentrações de HCO3/CO2 ao longo do tempo (5-30 min). O efeito inibitório induzido por ddADO e KH7 foi sobreponível após 5 ou 30 minutos de incubação em todas as concentrações de HCO3/CO2 estudadas; 9) Por último, verificou-se um aumento na frequência da descarga do nervo do seio carotídeo entre as condições de normocapnia e hipercapnia acídica. Ao contrário do KH7 (10μM), o 2’5’-ddADO reduziu significativamente a frequência de descarga do nervo, quer em condições de normocapnia quer de hipercapnia acídica. Contudo, não se verificou aumento na frequência de descarga do nervo entre normocapnia e hipercapnia isohídrica, sugerindo que a sensibilidade à hipercapnia no CB é mediada por variações de pH. Em conclusão, os resultados decorrentes deste trabalho permitiram demonstrar que, embora os enzimas que medeiam a via de sinalização do cAMP possam ser bons alvos terapêuticos em condições particulares, a sua actividade não é específica para o CB. Os resultados sugerem ainda que o cAMP não é um mediador específico da transdução à hipercapnia neste orgão. Contudo, os nossos resultados demonstraram que os níveis de cAMP são mais elevados em condições fisiológicas, o que sugere que o cAMP possa ter uma função homeostática neste orgão. Por último, o presente trabalho demonstrou que os aumentos de cAMP descritos por outros em condições de hipercapnia, não são observáveis quando o pH se encontra controlado. ------------------ ABSTRACT: The work presented in this dissertation was aimed to establish how specific is cAMP-signaling pathways in the CB mainly in different CO2 conditions and how O2 concentrations alter/drives the manipulation of cAMP signaling in the CB. The experimental studies included in this thesis sought to investigate the role of cAMP in the rat CB chemotransduction mechanisms and to determine whether the enzymes that participate in cAMP signal transduction in the CB are regulated by O2/CO2. We characterized the enzymes involved in the cAMP-signaling pathway in the CB (sAC, tmAC, PDE) under different O2/CO2 conditions. Our results demonstrated that many of these enzymes are involved in CO2/O2 sensing and while they may be useful in treating conditions with alterations in CO2/O2 sensing,they will not be specific to chemoreception within the CB: 1) PDE4 is ubiquitously expressed in CB and non-chemoreceptor related tissues and their affinity to inhibitors change with O2 tensions in both CB and carotid arteries, and 2) sAC and tmAC are expressed in peripheral and central chemo- and non-chemoreceptor tissues and their effect on cAMP levels do not change between normocapnic and isohydric hypercapnic conditions. Our results provide evidence against a specific role of cAMP as a mediator for O2 and CO2 chemotransduction in the rat CB and emphasized the role of pH in CO2 sensitivity of the CB. Furthermore, our results demonstrate that cAMP levels are maintained higher under physiological conditions, supporting recent finding from our lab, which all together suggests that cAMP has a homeostatic function in this organ.

The Role of Actin-Capping Protein and Src signalling in tissue growth and apoptosis during Drosophila wing development

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Developmental Biology

Impact of mutated KRAS signalling on autophagy regulation in colorectal carcinoma

Programa Doutoral em Biologia Molecular e Ambiental

Molecular analysis of death receptors mediated apoptotic and non-apoptotic signalling pathways in human keratinocytes

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2011

Analysis of two newly identified protease-activated receptor-2-interacting proteins, Jab1 and p24A, and their role in receptor signalling

Protease-activated receptor, receptor signalling, receptor trafficking, receptor resensitization, protein interaction

Modulation of Ca 2+ dependent inactivation of Ca 2+ channels by intracellular signalling

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2009

role of RIP-1 and cIAPs in apoptotic and non-apoptotic signalling via TLR3 and death receptors

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2011

Identifikation und funktionelle Charakterisierung von Internen Tandemduplikationen des FLT3-Rezeptors bei akuter myeloischer Leukämie

Magdeburg, Univ., Med. Fak., Diss., 2014

Biologische Charakterisierung von unterschiedlichen FLT3 internen Tandemduplikationen (ITD) in der akuten myeloischen Leukämie (AML)

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2014