SOCS-1 protein prevents Janus Kinase/STAT-dependent inhibition of beta cell insulin gene transcription and secretion in response to interferon-gamma.

In the pathogenesis of type I diabetes mellitus, activated leukocytes infiltrate pancreatic islets and induce beta cell dysfunction and destruction. Interferon (IFN)-gamma, tumor necrosis factor-alpha and interleukin (IL)-1 beta play important, although not completely defined, roles in these mechanisms. Here, using the highly differentiated beta Tc-Tet insulin-secreting cell line, we showed that IFN-gamma dose- and time-dependently suppressed insulin synthesis and glucose-stimulated secretion. As described previously IFN-gamma, in combination with IL-1 beta, also induces inducible NO synthase expression and apoptosis (Dupraz, P., Cottet, S., Hamburger, F., Dolci, W., Felley-Bosco, E., and Thorens, B. (2000) J. Biol. Chem. 275, 37672--37678). To assess the role of the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription (STAT) pathway in IFN-gamma intracellular signaling, we stably overexpressed SOCS-1 (suppressor of cytokine signaling-1) in the beta cell line. We demonstrated that SOCS-1 suppressed cytokine-induced STAT-1 phosphorylation and increased cellular accumulation. This was accompanied by a suppression of the effect of IFN-gamma on: (i) reduction in insulin promoter-luciferase reporter gene transcription, (ii) decrease in insulin mRNA and peptide content, and (iii) suppression of glucose-stimulated insulin secretion. Furthermore, SOCS-1 also suppressed the cellular effects that require the combined presence of IL-1 beta and IFN-gamma: induction of nitric oxide production and apoptosis. Together our data demonstrate that IFN-gamma is responsible for the cytokine-induced defect in insulin gene expression and secretion and that this effect can be completely blocked by constitutive inhibition of the Janus kinase/STAT pathway.

Molecular pathways involved in the antineoplastic effects of calcitriol on insulinoma cells.

We have previously reported that in tumorigenic pancreatic beta-cells, calcitriol exerts a potent antitumorigenic effect by inducing apoptosis, cell growth inhibition, and reduction of solid beta-cell tumors. Here we have studied the molecular pathways involved in the antineoplastic activity of calcitriol on mouse insulinoma beta TC(3) cells, mouse insulinoma beta TC expressing or not expressing the oncogene p53, and beta TC-tet cells overexpressing or not the antiapoptotic gene Bcl2. Our results indicate that calcitriol-induced apoptosis was dependent on the function of p53 and was associated with a biphasic increase in protein levels of transcription factor nuclear factor-kappa B. Calcitriol decreased cell viability by about 40% in p53-retaining beta TC and in beta TC(3) cells; in contrast, beta TC p53(-/-) cells were only minimally affected. Calcitriol-induced cell death was regulated by members of the Bcl-2 family of apoptosis regulatory proteins, as shown by calcitriol-induced up-regulation of proapoptotic Bax and Bak and the lack of calcitriol-induced cytotoxicity in Bcl-2-overexpressing insulinoma cells. Moreover, calcitriol-mediated arrest of beta TC(3) cells in the G(1) phase of the cell cycle was associated with the abnormal expression of p21 and G(2)/M-specific cyclin B2 genes and involved the DNA damage-inducible factor GADD45. Finally, in beta TC(3) cells, calcitriol modulated the expression of IGF-I and IGF-II genes. In conclusion, these findings contribute to the understanding of the antitumorigenic effects of calcitriol on tumorigenic pancreatic beta-cells and further support the rationale of its utilization in the treatment of patients with malignant insulinomas.

Five new CYLD mutations in skin appendage tumors and evidence that aspartic acid 681 in CYLD is essential for deubiquitinase activity.

Brooke-Spiegler syndrome, familial cylindromatosis, and familial trichoepithelioma are autosomal-dominant genetic predispositions for benign tumors of skin appendages caused by mutations in the CYLD gene localized on chromosome 16q12-q13. The encoded protein functions as ubiquitin-specific protease (UBP), which negatively regulates NF-kappaB and c-Jun N-terminal kinase (JNK) signaling. We investigated five families affected with these skin neoplasms and identified four premature stop codons and the novel missense mutation D681G in a family in which 11 of 12 investigated tumors were trichoepitheliomas. CYLD protein harboring this missense mutation had a significant reduced ability to inhibit TNF receptor-associated factor (TRAF)2- and TRAF6-mediated NF-kappaB activation, tumor necrosis factor-alpha (TNFalpha)-induced JNK signaling, and to deubiquitinate TRAF2. CYLD-D681G was coimmunoprecipitated by TRAF2, but was unable to cleave K63-linked polyubiquitin chains. Aspartic acid 681 is highly conserved in CYLD homologues and other members of the UBP family, but does not belong to the Cys and His boxes providing the CYLD catalytic triad (Cys601, His871, and Asp889). As reported previously, the homologous residue D295 of HAUSP/USP-7 forms a hydrogen bond with the C-terminal end of ubiquitin and is important for the enzymatic activity. These results underline that D681 in CYLD is required for cleavage of K63-linked polyubiquitin chains.

Ubiquitin-mediated protein degradation and methylation-induced gene silencing cooperate in the inactivation of the INK4/ARF locus in Burkitt lymphoma cell lines.

Burkitt lymphoma is one of the most aggressive tumors affecting humans. Together with the characteristic chromosomal translocation that constitutively activates the c-Myc oncogene, alterations in cellular tumor suppressor pathways are additionally required in order to allow the cells to overcome anti-oncogenic barriers and proliferate in an uncontrolled manner. The INK4a/ARF locus on chromosome 9p21 is considered a safeguard locus since it encodes the two important tumor suppressor proteins, p14 (ARF) and p16 (INK4a) . By regulating the p53 and Rb pathways p14 (ARF) and p16 (INK4a) respectively act as pro-apoptotic and cell cycle inhibitor proteins. The importance of the INK4a/ARF locus has been well documented in several human tumors as well as in Burkitt lymphoma. Although the mechanisms responsible for the transcriptional regulation of the INK4a/ARF locus have been thoroughly characterized, less is known about its posttranscriptional control. In this study we found that p16 (INK4a) and p14 (Arf) are concurrently inactivated in a panel of BL cell lines. We demonstrate that along with the epigenetic silencing of the p16INK4a gene, the complete inactivation of the locus is achieved by the improper turnover of INK4/ARF proteins by the ubiquitin-proteasome system (UPS), as the proteasome inhibitor MG-132 blocks p14 (ARF) degradation and induces a dramatic stabilization of the p16 (INK4a ) protein. We establish that the simultaneous deregulation of both DNA methylation patterns and the ubiquitin-dependent proteolysis system is required to completely inactive the INK4/ARF locus, opening new prospects for the understanding and treatment of Burkitt lymphoma.

A comprehensive characterization of genome-wide copy number aberrations in colorectal cancer reveals novel oncogenes and patterns of alterations.

To develop a comprehensive overview of copy number aberrations (CNAs) in stage-II/III colorectal cancer (CRC), we characterized 302 tumors from the PETACC-3 clinical trial. Microsatellite-stable (MSS) samples (n = 269) had 66 minimal common CNA regions, with frequent gains on 20 q (72.5%), 7 (41.8%), 8 q (33.1%) and 13 q (51.0%) and losses on 18 (58.6%), 4 q (26%) and 21 q (21.6%). MSS tumors have significantly more CNAs than microsatellite-instable (MSI) tumors: within the MSI tumors a novel deletion of the tumor suppressor WWOX at 16 q23.1 was identified (p<0.01). Focal aberrations identified by the GISTIC method confirmed amplifications of oncogenes including EGFR, ERBB2, CCND1, MET, and MYC, and deletions of tumor suppressors including TP53, APC, and SMAD4, and gene expression was highly concordant with copy number aberration for these genes. Novel amplicons included putative oncogenes such as WNK1 and HNF4A, which also showed high concordance between copy number and expression. Survival analysis associated a specific patient segment featured by chromosome 20 q gains to an improved overall survival, which might be due to higher expression of genes such as EEF1B2 and PTK6. The CNA clustering also grouped tumors characterized by a poor prognosis BRAF-mutant-like signature derived from mRNA data from this cohort. We further revealed non-random correlation between CNAs among unlinked loci, including positive correlation between 20 q gain and 8 q gain, and 20 q gain and chromosome 18 loss, consistent with co-selection of these CNAs. These results reinforce the non-random nature of somatic CNAs in stage-II/III CRC and highlight loci and genes that may play an important role in driving the development and outcome of this disease.

Molecular mechanisms and effects of a rasgap-derived peptide on metastatic progression

Cancer is the second leading cause of mortality worldwide. Cancer progression leads to metastasis formation, which accounts for more than ninety percent of cancer-related death. Metastases are more difficult to be surgically removed because of their invasive behavior and shape. In addition, during their transformation journey, they become more and more resistant to anticancer drugs. Significant improvements have been achieved in therapy against cancer in recent years but targeting the metastatic cascade remains the Achilles heel of the cure against cancer. A First step in the metastatic process is the escape of cancer cells from the primary tumor site. This involves an increase in cell motility and the concomitant ability to clear a path through the extracellular matrix. From a therapeutic point of view, inhibition of cell migration is a logical approach to develop anti-metastatic drugs. Our lab previously developed a cell permeable peptide derived from a caspase-3-generaied fragment of the RasGAP protein called TAT-RasGAP317-326. This peptide efficiently and specifically sensitizes cancer cells to chemotherapy- and radiotherapy-induced ceil death, which allows decreasing the anticancer drug doses and eventually their associated side- effects. In the present study we discovered that TAT-RasGAP317.326 also increases cell adhesion which was associated with inhibition of cell migration and invasion into the extracellular matrix. The ability of TAT-RasGAP317.326 to increase ceil adhesion involves the dramatic depolymerization of actin cytoskekton together with redistribution of focal adhesions. We found that the inhibitory effects on migration were mediated by a RhoGAP tumor and metastasis suppressor cailed DLC1 (Deleted in Liver Cancer 1). Moreover. DEC 1 was found to be a direct RasGAP-interacting protein and this interaction requires the RasGAP tryptophan 317 residue, the very first RasGAP residue of TAT-RasGAP317.326. We then evaluated the roie of RasGAP fragments in the in vivo metastatic cascade. We found that breast cancer cells overexpressing the parental RasGAP fragment, to which the TAT-RasGAP317.326 peptide belongs, have a markedly decreased ability to form lung metastases. Unfortunately, we were not able to recapitulate these an ti-metastatic effects when TAT-RasGAP317.326 was injected. However, we later understood that this was due to the fact that TAT-RasGAP317.326 was not properly delivered to the primary tumors. Further work, aimed at better understanding of how TAT-RasGAP317.326 functions, revealed that the ten amino acid TAT-RasGAP317.326 peptide could, be narrowed down to a three amino acid TAT-RasGAP317.329 peptide while keeping its sensitizer activity. In parallel, investigations on the RasGAP-DLCl binding indicated that the arginine linger of the DLC1 GAP domain is required for this interaction, which suggests that TAT-RasGAP317.326 modulates the GAP activity of DLC1. Additional work should be performed to fully elucidate its mechanism of action and render TAT-RasGAP317.326 usable as a tool to fight cancer on two fronts, by improving chemotherapy and preventing metastatic progression. - Le cancer est la deuxième cause de mortalité dans le monde. La formation de métastases est la dernière étape de la progression cancéreuse et représente plus du nonante pour cent des morts induites par le cancer. De par leur morphologie et comportement invasifs, ii est difficile d'avoir recours à la chirurgie pour exciser des métastases. De plus, les cellules cancéreuses en progression deviennent souvent de plus en plus résistantes aux drogues anticancéreuses. Ces dernières années, des avancements significatifs ont contribué à l'amélioration de la lutte contre le cancer. Néanmoins, pouvoir cibler spécifiquement la cascade métastatique demeure cependant le talon d'Achille des thérapies anticancéreuses. Une première étape dans ie processus métastatique est l'évasion des cellules cancéreuses du site de la tumeur primaire. Ceci requiert une augmentation de la motiliié cellulaire couplée à la capacité de se frayer un chemin au sein de la matrice extracelluiaire. D'un point de vue thérapeutique, inhiber la migration cellulaire est une approche attrayante. Notre laboratoire a développé un peptide, nommé TAT-RasGAP317.326 dérivé d'un fragment qui est lui-même le résultat du clivage de la protéine RasGAP par la caspase-3. Ce peptide est capable de pénétrer les cellules cancéreuses et de les sensibiliser spécifiquement à la mort induite par la radiothérapie et la chimiothérapie. La finalité des effets de ce peptide est de pouvoir diminuer les doses des traitements anti-cancéreux et donc des effets secondaires qu'ils engendrent. Dans cette étude, nous avons découvert que TAT-RasGAP317.326 augmente l'adhésion des cellules et inhibe la migration cellulaire ainsi que l'invasion des cellules à travers une matrice extracellulaire. La capacité de TAT-RasGAP317.326 à induire l'adhésion repose sur ia dépolymérisation du cytosquelette d'actine associée à une redistribution des points d'ancrage cellulaire. Nous avons découvert que l'inhibition de ia migration par TAT-RasGAP317.326 nécessitait la présence d'un suppresseur de tumeur et de métastases appelé DLC1 (Deleted in Liver Cancer l), qui par ailleurs s'avère aussi être une protéine RhoGAP. De plus, nous avons aussi trouvé que DLC1 était un partenaire d'interaction de RasGAP et que cette interaction s'effectuait via l'acide aminé tryptophane 317 de RasGAP. qui s'avère être le premier acide aminé du peptide TAT-RasGAP317.326. Nous avons ensuite évalué le rôle joué par certains fragments de RasGAP dans le processus de métastatisation. Dans ce contexte, des cellules de cancer du sein qui sur-expriment un fragment de RasGAP contenant la séquence TAT-RasGAP317.326 ont vu leur potentiel métastatique diminuer drastiquerment. Malheureusement, aucun effet anti-métastatique n'a été obtenu après injection de TAT-RasGAP317.326 dans les souris. Cependant, nous avons réalisé rétrospectivement que TAT-RasGAP317.326 n'était pas correctement délivré à la tumeur primaire, ce qui nous empêche de tirer des conclusions sur le rôle anti-métastatique de ce peptide. La suite de cette étude visant à mieux comprendre comment TAT-RasGAP317.326 agit, a mené à la découverte que les dix acides aminés de TAT-RasGAP317.326 pouvaient être réduits à trois acides aminés, TAT-RasGAP317.329, tout en gardant l'effet sensibilisateur à la chimiothérapie. En visant à élucider le mode d'interaction entre RasGAP et DLC1, nous avons découvert qu'un acide aminé nécessaire à l'activité GAP de DLC1 était requis pour lier RasGAP, ce qui laisse présager que TAT-RasGAp317.32c, module i'activité GAP de DLC1. Des travaux supplémentaires doivent encore être effectués pour complètement élucider les mécanismes d'action de TAT-RasGAP317.326 et afin de pouvoir l'utiliser comme un outil pour combattre le cancer sur deux fronts, en améliorant les chimiothérapies et en inhibant la formation de métastases.

Expression of prox1, lymphatic endothelial nuclear transcription factor, in Kaposiform hemangioendothelioma and tufted angioma.

Kaposiform hemangioendothelioma (KHE) and tufted angioma (TA) are rare tumors mainly occurring in early childhood. Our recent results showed that ectopic overexpression of human Prox1 gene, a lymphatic endothelial nuclear transcription factor, promoted an aggressive behavior in 2 murine models of KHE. This dramatic Prox1-induced phenotype prompted us to investigate immunohistochemical staining pattern of Prox1, podoplanin (D2-40), LYVE-1, and Prox1/CD34 as well as double immunofluorescent staining pattern of LYVE-1/CD31 in KHE and TA, compared with other pediatric vascular tumors. For this purpose, we examined 75 vascular lesions: KHE (n=18), TA (n=13), infantile hemangioma (n=13), pyogenic granuloma (n=18), and granulation tissue (n=13). Overall, KHE and TA shared an identical endothelial immunophenotype: the neoplastic spindle cells were Prox1, podoplanin, LYVE-1, CD31, and CD34, whereas endothelial cells within glomeruloid foci were Prox1, podoplanin, LYVE-1, CD31, and CD34. The lesional cells of all infantile hemangiomas and pyogenic granulomas were negative for Prox1 in the presence of positive internal control. These findings provide immunophenotypic evidence to support a preexisting notion that KHE and TA are closely related, if not identical. Overall, our results show, for the first time, that Prox1 is an immunohistochemical biomarker helpful in confirming the diagnosis of KHE/TA and in distinguishing it from infantile hemangioma and pyogenic granuloma.

Mutation analysis of genes that control the G1/S cell cycle in melanoma: TP53, CDKN1A, CDKN2A, and CDKN2B.

BACKGROUND The role of genes involved in the control of progression from the G1 to the S phase of the cell cycle in melanoma tumors in not fully known. The aim of our study was to analyse mutations in TP53, CDKN1A, CDKN2A, and CDKN2B genes in melanoma tumors and melanoma cell lines METHODS We analysed 39 primary and metastatic melanomas and 9 melanoma cell lines by single-stranded conformational polymorphism (SSCP). RESULTS The single-stranded technique showed heterozygous defects in the TP53 gene in 8 of 39 (20.5%) melanoma tumors: three new single point mutations in intronic sequences (introns 1 and 2) and exon 10, and three new single nucleotide polymorphisms located in introns 1 and 2 (C to T transition at position 11701 in intron 1; C insertion at position 11818 in intron 2; and C insertion at position 11875 in intron 2). One melanoma tumor exhibited two heterozygous alterations in the CDKN2A exon 1 one of which was novel (stop codon, and missense mutation). No defects were found in the remaining genes. CONCLUSION These results suggest that these genes are involved in melanoma tumorigenesis, although they may be not the major targets. Other suppressor genes that may be informative of the mechanism of tumorigenesis in skin melanomas should be studied.

Role of Notch signaling in the skin and cornea

Résumé : La voie de signalisation Notch est essentielle pour la différentiation de l'épiderme lors du développement embryonnaire de la peau. Il a été démontré que l'inactivation de Notch1 dans la peau de souris conduit à une hyperplasie de l'épiderme ainsi qu'à la formation subséquente de carcinomes basocellulaires ainsi que de plaques cornéennes. L'inactivation de Notch1 dans la cornée combinée à des lésions mécaniques démontre que les cellules progénitrices de la cornée se différentient en un épithélium hyperplasique et kératinisé comme la peau. Ce changement de destinée cellulaire conduit à une cécité cornéenne et implique des processus non-autonomes aux cellules épithéliales, caractérisés par la sécrétion de FGF-2 par l'épithélium Notch1-/- suivi d'une vascularisation et d'un remaniement du stroma sous-jacent. La déficience en vitamine A est connu comme cause de lésions cornéennes humaines (xérophtalmie sévère). En accord, nous avons trouvé que la signalisation Notch1 était liée au métabolisme de la vitamine A par la régulation de l'expression de CRBP1, nécessaire pour générer un pool de rétinol intracellulaire. La perte de Notch1 dans l'épiderme, l'autre récepteur de la famille présent dans la peau marine, ne conduit pas à un phénotype manifeste. Cependant, l'inactivation dans l'épiderme de Notch1 et Notch2 ensemble, ou de RBP-J, induit une dermatite atopique (DA) sévère chez les souris. De même, les patients souffrants de DA mais pas ceux souffrant de psoriasis ou de lichen plan, ont une réduction marquée de l'expression des récepteurs Notch dans la peau. La perte de Notch dans les keratinocytes conduit à une activation de la voie NF-κB, ce qui ensuite induit la production de TSLP, une cytokine profondément impliquée dans la pathogenèse de la DA. Nous démontrons génétiquement que TSLP est responsable de la DA ainsi que du développent d'un syndrome myéloprolifératif non-autonome aux cellules induit par le G-CSF. Cependant, ces souris avec une inactivation dans l'épiderme de Notch1 et Notch2 et aussi incapables de répondre au TSLP développent des tumeurs invasive sévères caractérisées par une haute activité de signalisation ß-catenin. TSLPR est identifié comme un potentiel suppresseur de tumeur non-autonome aux cellules tumorales; la transplantation de cellules hématopoïétiques TSLPR-/- dans des souris déficientes pour Notch est suffisant pour causer des tumeurs. Summary : The Notch pathway is essential for proper epidermal differentiation during embryonic skin development. It has previously been demonstrated that Notch1 inactivation in marine skin results in epidermal hyperplasia and subsequent formation of basal cell carcinoma-like (BCC-like) tumors as well as corneal plaques. Inducible ablation of Notch1 in the cornea combined with mechanical wounding show that Notch1 deficient corneal progenitor cells differentiate into a hyperplasic, keratinized, skin-like epithelium. This cell fate switch leads to corneal blindness and involves cell non-autonomous processes, characterized by secretion of FGF-2 through Notch1-/- epithelium followed by vascularisation and remodelling of the underlying stroma. Vitamin A deficiency is known to induce a similar corneal defect in humans (severe xerophthalmia). Accordingly, we found that Notch1 signaling is linked to vitamin A metabolism by regulating the expression of CRBP1, required to generate a pool of intracellular retinol. Epidermal loss of Notch2, the other Notch receptor present in marine skin, doesn't lead to any overt phenotypes. However, postnatal epidermis-specific inactivation of both Notch1 and Notch2, or of RBP-J, induces the development of a severe form of atopic dermatitis (AD) in mice. Likewise, patients suffering from AD, but not psoriasis or lichen planas, have a marked reduction of Notch receptor expression in the skin. Loss of Notch in keratinocytes leads to an activation of NF-κB signaling which in turn induces the production of Thymic stromal lymphopoietin (TSLP), a cytokine deeply implicated in the pathogenesis of AD. We genetically demonstrate that TSLP is responsible for AD as well as the development of a cell non-autonomous G-CSF induced myeloproliferative disorder (MPD) in mice. However, these mice with conditional epidermal inactivation of Notch1 and Notch2 as well as incapable to respond to TSLP develop severe invasive tumors characterized by high ß-catenin signaling activity. TSLPR is identified as a potential cell non-autonomous tumor suppressor; transplantation of TSLPR-/- hematopoietic cells into epidermal Notch deficient mice is sufficient to cause tumors.

Interaction between ATM and PARP-1 in response to DNA damage and sensitization of ATM deficient cells through PARP inhibition

ATM and PARP-1 are two of the most important players in the cell's response to DNA damage. PARP-1 and ATM recognize and bound to both single and double strand DNA breaks in response to different triggers. Here we report that ATM and PARP-1 form a molecular complex in vivo in undamaged cells and this association increases after gamma-irradiation. ATM is also modified by PARP-1 during DNA damage. We have also evaluated the impact of PARP-1 absence or inhibition on ATM-kinase activity and have found that while PARP-1 deficient cells display a defective ATM-kinase activity and reduced gamma-H2AX foci formation in response to gamma-irradiation, PARP inhibition on itself is able to activate ATM-kinase. PARP inhibition induced gamma H2AX foci accumulation, in an ATM-dependent manner. Inhibition of PARP also induces DNA double strand breaks which were dependent on the presence of ATM. As consequence ATM deficient cells display an increased sensitivity to PARP inhibition. In summary our results show that while PARP-1 is needed in the response of ATM to gamma irradiation, the inhibition of PARP induces DNA double strand breaks (which are resolved in and ATM-dependent pathway) and activates ATM kinase.

Activation of peroxisome proliferator-activated receptor-β/-δ (PPAR-β/-δ) ameliorates insulin signaling and reduces SOCS3 levels by inhibiting STAT3 in interleukin-6-stimulated adipocytes.

OBJECTIVE It has been suggested that interleukin (IL)-6 is one of the mediators linking obesity-derived chronic inflammation with insulin resistance through activation of STAT3, with subsequent upregulation of suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3). We evaluated whether peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-β/-δ prevented activation of the IL-6-STAT3-SOCS3 pathway and insulin resistance in adipocytes. RESEARCH DESIGN AND METHODS First, we observed that the PPAR-β/-δ agonist GW501516 prevented both IL-6-dependent reduction in insulin-stimulated Akt phosphorylation and glucose uptake in adipocytes. In addition, this drug treatment abolished IL-6-induced SOCS3 expression in differentiated 3T3-L1 adipocytes. This effect was associated with the capacity of the drug to prevent IL-6-induced STAT3 phosphorylation on Tyr(705) and Ser(727) residues in vitro and in vivo. Moreover, GW501516 prevented IL-6-dependent induction of extracellular signal-related kinase (ERK)1/2, a serine-threonine-protein kinase involved in serine STAT3 phosphorylation. Furthermore, in white adipose tissue from PPAR-β/-δ-null mice, STAT3 phosphorylation (Tyr(705) and Ser(727)), STAT3 DNA-binding activity, and SOCS3 protein levels were higher than in wild-type mice. Several steps in STAT3 activation require its association with heat shock protein 90 (Hsp90), which was prevented by GW501516 as revealed in immunoprecipitation studies. Consistent with this finding, the STAT3-Hsp90 association was enhanced in white adipose tissue from PPAR-β/-δ-null mice compared with wild-type mice. CONCLUSIONS Collectively, our findings indicate that PPAR-β/-δ activation prevents IL-6-induced STAT3 activation by inhibiting ERK1/2 and preventing the STAT3-Hsp90 association, an effect that may contribute to the prevention of cytokine-induced insulin resistance in adipocytes.

Breast cancer 1 (BrCa1) may be behind decreased lipogenesis in adipose tissue from obese subjects.

CONTEXT Expression and activity of the main lipogenic enzymes is paradoxically decreased in obesity, but the mechanisms behind these findings are poorly known. Breast Cancer 1 (BrCa1) interacts with acetyl-CoA carboxylase (ACC) reducing the rate of fatty acid biosynthesis. In this study, we aimed to evaluate BrCa1 in human adipose tissue according to obesity and insulin resistance, and in vitro cultured adipocytes. RESEARCH DESIGN AND METHODS BrCa1 gene expression, total and phosphorylated (P-) BrCa1, and ACC were analyzed in adipose tissue samples obtained from a total sample of 133 subjects. BrCa1 expression was also evaluated during in vitro differentiation of human adipocytes and 3T3-L1 cells. RESULTS BrCa1 gene expression was significantly up-regulated in both omental (OM; 1.36-fold, p = 0.002) and subcutaneous (SC; 1.49-fold, p = 0.001) adipose tissue from obese subjects. In parallel with increased BrCa1 mRNA, P-ACC was also up-regulated in SC (p = 0.007) as well as in OM (p = 0.010) fat from obese subjects. Consistent with its role limiting fatty acid biosynthesis, both BrCa1 mRNA (3.5-fold, p<0.0001) and protein (1.2-fold, p = 0.001) were increased in pre-adipocytes, and decreased during in vitro adipogenesis, while P-ACC decreased during differentiation of human adipocytes (p = 0.005) allowing lipid biosynthesis. Interestingly, BrCa1 gene expression in mature adipocytes was restored by inflammatory stimuli (macrophage conditioned medium), whereas lipogenic genes significantly decreased. CONCLUSIONS The specular findings of BrCa1 and lipogenic enzymes in adipose tissue and adipocytes reported here suggest that BrCa1 might help to control fatty acid biosynthesis in adipocytes and adipose tissue from obese subjects.

Notch signaling in the integrated control of keratinocyte growth/differentiation and tumor suppression.

Oncogenesis is closely linked to abnormalities in cell differentiation. Notch signaling provides an important form of intercellular communication involved in cell fate determination, stem cell potential and differentiation. Here we review the role of this pathway in the integrated growth/differentiation control of the keratinocyte cell type, and the maintenance of normal skin homeostasis. In parallel with the pro-differentiation function of Notch1 in keratinocytes, we discuss recent evidence pointing to a tumor suppressor function of this gene in both mouse skin and human cervical carcinogenesis. The possibility that Notch signaling elicits signals with a duality of growth positive and negative function will be discussed.

Cancer genes hypermethylated in human embryonic stem cells.

Developmental genes are silenced in embryonic stem cells by a bivalent histone-based chromatin mark. It has been proposed that this mark also confers a predisposition to aberrant DNA promoter hypermethylation of tumor suppressor genes (TSGs) in cancer. We report here that silencing of a significant proportion of these TSGs in human embryonic and adult stem cells is associated with promoter DNA hypermethylation. Our results indicate a role for DNA methylation in the control of gene expression in human stem cells and suggest that, for genes repressed by promoter hypermethylation in stem cells in vivo, the aberrant process in cancer could be understood as a defect in establishing an unmethylated promoter during differentiation, rather than as an anomalous process of de novo hypermethylation.

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.