864 resultados para G-protein-coupled receptor
Resumo:
Albeit anthracyclines are widely used in the treatment of solid tumors and leukemias, their mechanism of action has not been elucidated. The present study gives relevant information about the role of nonlamellar membrane structures in signaling pathways, which could explain how anthracyclines can exert their cytocidal action without entering the cell [Tritton, T. R. & Yee, G. (1982) Science 217, 248-250]. The anthracycline daunomycin reduced the formation of the nonlamellar hexagonal (HII) phase (i.e., the hexagonal phase propensity), stabilizing the bilayer structure of the plasma membrane by a direct interaction with membrane phospholipids. As a consequence, various cellular events involved in signal transduction, such as membrane fusion and membrane association of peripheral proteins [e.g., guanine nucleotide-binding regulatory proteins (G proteins and protein kinase C-alpha beta)], where nonlamellar structures (negative intrinsic monolayer curvature strain) are required, were altered by the presence of daunomycin. Functionally, daunomycin also impaired the expression of the high-affinity state of a G protein-coupled receptor (ternary complex for the alpha 2-adrenergic receptor) due to G-protein dissociation from the plasma membrane. In vivo, daunomycin also decreased the levels of membrane-associated G proteins and protein kinase C-alpha beta in the heart. The occurrence of such nonlamellar structures favors the association of these peripheral proteins with the plasma membrane and prevents daunomycin-induced dissociation. These results reveal an important role of the lipid component of the cell membrane in signal transduction and its alteration by anthracyclines.
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Transporters of Ca2+ are potential drug targets and Ca2+ is a useful signal in the assessment of G-protein-coupled receptor activation. Assays involving the assessment of intracellular Ca2+ using microplate readers most often use Ca2+ indicators which do not exhibit a spectra shift on Ca2+ binding (e.g. fluo-3). Indicators that do exhibit a spectral shift upon Ca2+ binding (e.g. fura-2) offer potential advantages for the calibration of intracellular Ca2+ levels. However, experimental limitations may limit the use of ratiometric dyes in microplate readers capable of screening. In this study, we compared the assessment of intracellular Ca2+ in adherent breast cancer cells using ratiometric and nonratiometric Ca2+ indicators. Our results demonstrate that both fluo-3 and fura-2 detect ATP dose-dependent increases in intracellular Ca2+ in the MCF-7 breast cancer cell line and that some of the limitations in the use of fura-2 appear to be overcome by the use of glass bottom microplates. The calibrated intracellular Ca2+ levels derived using fura-2 are consistent with those from microscopy and cuvette-based studies. Fura-2 may be useful in microplate studies, where cell lines with different properties are compared or where screening treatments lead to differences in the number of cells or dye loading. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.
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The receptor for calcitonin-gene-related peptide (CGRP) is a heterodimer formed by calcitonin-receptor-like receptor (CRLR), a type II (family B) G-protein-coupled receptor, and receptor-activity-modifying protein 1 (RAMP1), a single-membrane-pass protein. It is likely that the first seven or so amino acids of CGRP (which form a disulphide-bonded loop) interact with the transmembrane domain of CRLR to cause receptor activation. The rest of the CGRP molecule falls into three domains. Residues 28-37 and 8-18 are normally required for high-affinity binding, while residues 19-27 form a hinge region. The 28-37 region is almost certainly in direct contact with the receptor; 8-18 may make additional receptor contacts or may stabilize an appropriate conformation of 28-37. It is likely that these regions of CGRP interact both with CRLR and with the extracellular domain of RAMP1.
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Background Yeast is an important and versatile organism for studying membrane proteins. It is easy to cultivate and can perform higher eukaryote-like post-translational modifications. S. cerevisiae has a fully-sequenced genome and there are several collections of deletion strains available, whilst P. pastoris can produce very high cell densities (230 g/l). Results We have used both S. cerevisiae and P. pastoris to over-produce the following His6 and His10 carboxyl terminal fused membrane proteins. CD81 – 26 kDa tetraspanin protein (TAPA-1) that may play an important role in the regulation of lymphoma cell growth and may also act as the viral receptor for Hepatitis C-Virus. CD82 – 30 kDa tetraspanin protein that associates with CD4 or CD8 cells and delivers co-stimulatory signals for the TCR/CD3 pathway. MC4R – 37 kDa seven transmembrane G-protein coupled receptor, present on neurons in the hypothalamus region of the brain and predicted to have a role in the feast or fast signalling pathway. Adt2p – 34 kDa six transmembrane protein that catalyses the exchange of ADP and ATP across the yeast mitochondrial inner membrane. Conclusion We show that yeasts are flexible production organisms for a range of different membrane proteins. The yields are such that future structure-activity relationship studies can be initiated via reconstitution, crystallization for X-ray diffraction or NMR experiments.
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The receptor activity-modifying protein (RAMP) family of membrane proteins regulates G protein-coupled receptor (GPCR) function in several ways. RAMPs can alter their pharmacology and signalling as well as the trafficking of these receptors to and from the cell surface. Accordingly, RAMPs may be exploited as drug targets, offering new opportunities for regulating the function of therapeutically relevant RAMP-interacting GPCRs. For example, several small molecule antagonists of RAMP1/ calcitonin receptor-like receptor complexes, which block the actions of the neuropeptide calcitonin gene-related peptide are in development for the treatment of migraine headache.
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Calcitonin gene-related peptide (CGRP) plays a pivotal role in migraine, activating its cognate receptor to initiate intracellular signalling. This atypical receptor comprises a distinct assembly, made up of a G protein-coupled receptor (GPCR), a single transmembrane protein, and an additional protein that is required for Ga(s) coupling. By altering the expression of individual receptor components, it might be possible to adjust cellular sensitivity to CGRP. In recognition of the increasing clinical significance of CGRP receptors, it is timely to review the signalling pathways that might be controlled by this receptor, how the activity of the receptor itself is regulated, and our current understanding of the molecular mechanisms involved in these processes. Like many GPCRs, the CGRP receptor appears to be promiscuous, potentially coupling to several G proteins and intracellular pathways. Their precise composition is likely to be cell type-dependent, and much work is needed to ascertain their physiological significance.
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The G-protein coupled receptor (GPCR) superfamily fulfils various metabolic functions and interacts with a diverse range of ligands. There is a lack of sequence similarity between the six classes that comprise the GPCR superfamily. Moreover, most novel GPCRs found have low sequence similarity to other family members which makes it difficult to infer properties from related receptors. Many different approaches have been taken towards developing efficient and accurate methods for GPCR classification, ranging from motif-based systems to machine learning as well as a variety of alignment-free techniques based on the physiochemical properties of their amino acid sequences. This review describes the inherent difficulties in developing a GPCR classification algorithm and includes techniques previously employed in this area.
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MOTIVATION: There is much interest in reducing the complexity inherent in the representation of the 20 standard amino acids within bioinformatics algorithms by developing a so-called reduced alphabet. Although there is no universally applicable residue grouping, there are numerous physiochemical criteria upon which one can base groupings. Local descriptors are a form of alignment-free analysis, the efficiency of which is dependent upon the correct selection of amino acid groupings. RESULTS: Within the context of G-protein coupled receptor (GPCR) classification, an optimization algorithm was developed, which was able to identify the most efficient grouping when used to generate local descriptors. The algorithm was inspired by the relatively new computational intelligence paradigm of artificial immune systems. A number of amino acid groupings produced by this algorithm were evaluated with respect to their ability to generate local descriptors capable of providing an accurate classification algorithm for GPCRs.
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Short-chain fatty acids play crucial roles in a range of physiological functions. However, the effects of short-chain fatty acids on brown adipose tissue have not been fully investigated. We examined the role of acetate, a short-chain fatty acid formed by fermentation in the gut, in the regulation of brown adipocyte metabolism. Our results show that acetate up-regulates adipocyte protein 2, peroxisomal proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α, and uncoupling protein-1 expression and affects the morphological changes of brown adipocytes during adipogenesis. Moreover, an increase in mitochondrial biogenesis was observed after acetate treatment. Acetate also elicited the activation of ERK and cAMP response element-binding protein, and these responses were sensitive to G(i/o)-type G protein inactivator, Gβγ-subunit inhibitor, phospholipase C inhibitor, and MAPK kinase inhibitor, indicating a role for the G(i/o)βγ/phospholipase C/protein kinase C/MAPK kinase signaling pathway in these responses. These effects of acetate were mimicked by treatment with 4-chloro-α-(1-methylethyl)-N-2-thiazolylbenzeneacetamide, a synthetic G protein-coupled receptor 43 (GPR43) agonist and were impaired in GPR43 knockdown cells. Taken together, our results indicate that acetate may have important physiological roles in brown adipocytes through the activation of GPR43.
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The carotid body (CB) is a major arterial chemoreceptor containing glomus cells that are activated by changes in arterial blood contents including oxygen. Despite significant advancement in the characterization of their physiological properties, our understanding on the underlying molecular machinery and signaling pathway in CB glomus cells is still limited.
To overcome these limitations, in chapter 1, I demonstrated the first transcriptome profile of CB glomus cells using single cell sequencing technology, which allowed us to uncover a set of abundantly expressed genes, including novel glomus cell-specific transcripts. These results revealed involvement of G protein-coupled receptor (GPCR) signaling pathway, various types of ion channels, as well as atypical mitochondrial subunits in CB function. I also identified ligands for the mostly highly expressed GPCR (Olfr78) in CB glomus cells and examined this receptor’s role in CB mediated hypoxic ventilatory response.
Current knowledge of CB suggest glomus cells rely on unusual mitochondria for their sensitivity to hypoxia. I previously identified the atypical mitochondrial subunit Ndufa4l2 as a highly over-represented gene in CB glomus cells. In chapter 2, to investigate the functional significance of Ndufa4l2 in CB function, I phenotyped both Ndufa4l2 knockout mice and mice with conditional Ndufa4l2 deletion in CB glomus cells. I found that Ndufa4l2 is essential to the establishment of regular breathing after birth. Ablating Ndufa4l2 in postnatal CB glomus cells resulted in defective CB sensitivity to hypoxia as well as CB mediated hypoxic ventilatory response. Together, our data showed that Ndufa4l2 is critical to respiratory control and the oxygen sensitivity of CB glomus cells.
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L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.
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L’inflammation du système nerveux central (SNC), appelée neuroinflammation, est un aspect inséparable des maladies neurodégénératives chroniques comme la sclérose en plaques (SEP) et la maladie d’Alzheimer (MA). La caractérisation de la signature moléculaire spécifique à chaque population cellulaire dans des pathologies distinctes va aboutir à la compréhension et donc au contrôle de la neuroinflammation. Le présent ouvrage a pour but de mieux comprendre les mécanismes d’action de deux types cellulaires myéloïdes, la microglie et les neutrophiles, au cours des affections neuroinflammatoires du SNC. Ainsi, le premier objectif a été de comprendre le rôle des cytokines IL-36 dans la neuroinflammation établie au cours de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Dans une seconde partie, l’objectif a été d’explorer l’action du GPR84, un récepteur couplé à la protéine G spécifique à la microglie dans le SNC, lors de l’altération des fonctions cérébrales dans un modèle de souris transgénique de la MA. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation IL-36/IL36R est augmentée dans trois modèles différents de l’EAE, mais ne contribue pas au développement ni à la progression de la pathologie. En utilisant l’approche de cytométrie en flux nous identifions les neutrophiles comme la source majeure de l’IL-36γ. De plus, nous démontrons que la microglie exprime l’IL-36R et sa stimulation par l’IL-36γ conduit à la production de cytokines pro-inflammatoires. Dans un second temps, nous caractérisons l’augmentation de l’expression du GPR84 par la microglie dans le modèle murin de la MA APP/PS1. Ainsi, le croisement de ces souris avec des souris déficientes en GPR84 diminue l’activation et le recrutement de la microglie autour des plaques d’amyloïde-β et accélère le déclin cognitif. Nos études impliquent le GPR84 comme un acteur important dans le maintien de l’homéostasie neuronale puisque son absence favorise la dégénérescence des dendrites dans le cerveau. Les résultats obtenus dans cette thèse apportent de nouveaux éléments qui peuvent contribuer au développement des thérapies qui ciblent les cellules myéloïdes dans diverses pathologies du SNC. Ces données ouvrent de nouvelles pistes pour élucider le rôle de l’IL-36γ dans des maladies neurodégénératives. Enfin, pour une première fois, nous présentons un modèle murin permettant d’identifier le(s) ligand(s) endogène(s) du GPR84, une cible thérapeutique potentielle pour la prévention et/ou le traitement de la MA.
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L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.
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Le cancer colorectal représente la troisième forme de cancer la plus fréquente au Canada. Malgré les récents développements, aucun traitement curatif n’est disponible pour les patients diagnostiqués à un stade avancé de la maladie. Plusieurs évidences supportent un rôle important des prostaglandines dans cette maladie. En effet, une surexpression des récepteurs de type EP et FP est remarquée. Ces derniers ainsi que les molécules de signalisations intracellulaires qu’ils activent représentent donc de nouvelles cibles pour traiter ce cancer. Nous et d’autres groupes avons démontré que les protéines G monomériques sont des petits interrupteurs moléculaires importants dans la signalisation intracellulaire engagée par les récepteurs dans des cellules saines mais qu’un dérèglement de celles-ci est associé au cancer. L’objectif principal de ce projet de recherche vise donc à identifier les voies de signalisations par lesquelles le récepteur FP contribue aux capacités invasives des cellules tumorales d’origine colorectale. Notre hypothèse est que la protéine ARF6, une des 6 isoformes des ARFs, et la protéine RhoA, agissent pour coordonner l’activation des voies de signalisations associées à la migration et l’invasion cellulaire. Nos résultats ont indiqué que la stimulation des cellules HEK293 exprimant de façon stable le récepteur FP (HA-FP) ainsi que les cellules SW480, une lignée invasive de cancer colorectal, par le PGF2α augmentait les niveaux d’activation d’ARF6 mais également de la protéine RhoA. De plus, d’autres médiateurs et intermédiaires associés à la réorganisation du cytosquelette comme la cofiline et la chaine légère de la myosine (MLC) ont été hautement phosphorylés suite à la stimulation par la prostaglandine. Ces observations sont associées avec une augmentation des fibres de stress dans les cellules. Nous avons tenté de déterminer si l’inhibition de ces protéines G affectait la capacité du PGF2α à activer ces intermédiaires de signalisation ainsi que certains effets biologiques. Ainsi, nos expériences contribueront à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement du cancer colorectal.
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Le cancer colorectal représente la troisième forme de cancer la plus fréquente au Canada. Malgré les récents développements, aucun traitement curatif n’est disponible pour les patients diagnostiqués à un stade avancé de la maladie. Plusieurs évidences supportent un rôle important des prostaglandines dans cette maladie. En effet, une surexpression des récepteurs de type EP et FP est remarquée. Ces derniers ainsi que les molécules de signalisations intracellulaires qu’ils activent représentent donc de nouvelles cibles pour traiter ce cancer. Nous et d’autres groupes avons démontré que les protéines G monomériques sont des petits interrupteurs moléculaires importants dans la signalisation intracellulaire engagée par les récepteurs dans des cellules saines mais qu’un dérèglement de celles-ci est associé au cancer. L’objectif principal de ce projet de recherche vise donc à identifier les voies de signalisations par lesquelles le récepteur FP contribue aux capacités invasives des cellules tumorales d’origine colorectale. Notre hypothèse est que la protéine ARF6, une des 6 isoformes des ARFs, et la protéine RhoA, agissent pour coordonner l’activation des voies de signalisations associées à la migration et l’invasion cellulaire. Nos résultats ont indiqué que la stimulation des cellules HEK293 exprimant de façon stable le récepteur FP (HA-FP) ainsi que les cellules SW480, une lignée invasive de cancer colorectal, par le PGF2α augmentait les niveaux d’activation d’ARF6 mais également de la protéine RhoA. De plus, d’autres médiateurs et intermédiaires associés à la réorganisation du cytosquelette comme la cofiline et la chaine légère de la myosine (MLC) ont été hautement phosphorylés suite à la stimulation par la prostaglandine. Ces observations sont associées avec une augmentation des fibres de stress dans les cellules. Nous avons tenté de déterminer si l’inhibition de ces protéines G affectait la capacité du PGF2α à activer ces intermédiaires de signalisation ainsi que certains effets biologiques. Ainsi, nos expériences contribueront à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement du cancer colorectal.