Implication des protéines kinases C dans l'activation et la fonction plaquettaire

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Stimulation de la survie et de la régénération des cellules ganglionnaires de la rétine par inactivation de la GTPase Rho après lésion du nerf optique du rat adulte

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation des voies de signalisation de la GTPase Rho suite aux lésions du système nerveux central

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Role of ABL Family Kinases in Breast Cancer

The ABL family of non-receptor tyrosine kinases, ABL1 (also known as c-ABL) and ABL2 (also known as Arg), links diverse extracellular stimuli to signaling pathways that control cell growth, survival, adhesion, migration and invasion. ABL tyrosine kinases play an oncogenic role in human leukemias. However, the role of ABL kinases in solid tumors including breast cancer progression and metastasis is just emerging.

To evaluate whether ABL family kinases are involved in breast cancer development and metastasis, we first analyzed genomic data from large-scale screen of breast cancer patients. We found that ABL kinases are up-regulated in invasive breast cancer patients and high expression of ABL kinases correlates with poor prognosis and early metastasis. Using xenograft mouse models combined with genetic and pharmacological approaches, we demonstrated that ABL kinases are required for regulating breast cancer progression and metastasis to the bone. Using next generation sequencing and bioinformatics analysis, we uncovered a critical role for ABL kinases in promoting multiple oncogenic pathways including TAZ and STAT5 signaling networks and the epithelial to mesenchymal transition (EMT). These findings revealed a role for ABL kinases in regulating breast cancer tumorigenesis and bone metastasis and provide a rationale for targeting breast tumors with ABL-specific inhibitors.

From Polarity to Morphogenesis PAK Behaviors and Mechanism for Bud Sensing in Morphogenesis Checkpoint

Bud formation by Saccharomyces cerevisiae is a fundamental process for yeast proliferation. Bud emergence is initiated by the polarization of the cytoskeleton, leading to local secretory vesicle delivery and gulcan synthase activity. The master regulator of polarity establishment is a small Rho-family GTPase – Cdc42. Cdc42 forms a clustered patch at the incipient budding site in late G1 and mediates downstream events which lead to bud emergence. Cdc42 promotes morphogenesis via its various effectors. PAKs (p21-activated kinases) are important Cdc42 effectors which mediate actin cytoskeleton polarization and septin filament assembly. The PAKs Cla4 and Ste20 share common binding domains for GTP-Cdc42 and they are partially redundant in function. However, we found that Cla4 and Ste20 behaved differently during the polarization and this depended on their different membrane interaction domains. Also, Cla4 and Ste20 compete for a limited number of binding sites at the polarity patch during bud emergence. These results suggest that PAKs may be differentially regulated during polarity establishment.

Morphogenesis of yeast must be coordinated with the nuclear cycle to enable successful proliferation. Many environmental stresses temporarily disrupt bud formation, and in such circumstances, the morphogenesis checkpoint halts nuclear division until bud formation can resume. Bud emergence is essential for degradation of the mitotic inhibitor, Swe1. Swe1 is localized to the septin cytoskeleton at the bud neck by the Swe1-binding protein Hsl7. Neck localization of Swe1 is required for Swe1 degradation. Although septins form a ring at the presumptive bud site prior to bud emergence, Hsl7 is not recruited to the septins until after bud emergence, suggesting that septins and/or Hsl7 respond to a “bud sensor”. Here we show that recruitment of Hsl7 to the septin ring depends on a combination of two septin-binding kinases: Hsl1 and Elm1. We elucidate which domains of these kinases are needed, and show that artificial targeting of those domains suffices to recruit Hsl7 to septin rings even in unbudded cells. Moreover, recruitment of Elm1 is responsive to bud emergence. Our findings suggest that Elm1 plays a key role in sensing bud emergence.

The construction and characterization of new permeable rho antagonists and their roles after spinal cord injury

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Implication des protéines kinases C dans l'activation et la fonction plaquettaire

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Stimulation de la survie et de la régénération des cellules ganglionnaires de la rétine par inactivation de la GTPase Rho après lésion du nerf optique du rat adulte

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation des voies de signalisation de la GTPase Rho suite aux lésions du système nerveux central

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Kinome-wide CRISPR-Cas9 screen to identify kinases involved in Taxol resistance in breast cancer

Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in women, accounting for over 25% of cancer diagnoses and 13% of cancer-related deaths in Canadian women. There are many types of therapies for treatment or management of breast cancer, with chemotherapy being one of the most widely used. Taxol (paclitaxel) is one of the most extensively used chemotherapeutic agents for treating cancers of the breast and numerous other sites. Taxol stabilizes microtubules during mitosis, causing the cell cycle to arrest until eventually the cell undergoes apoptosis. Although Taxol has had significant benefits in many patients, response rates range from only 25-69%, and over half of Taxol-treated patients eventually acquire resistance to the drug. Drug resistance remains one of the greatest barriers to effective cancer treatment, yet little has been discerned regarding resistance to Taxol, despite its widespread clinical use. Kinases are known to be heavily involved in cancer development and progression, and several kinases have been linked to resistance of Taxol and other chemotherapeutic agents. However, a systematic screen for kinases regulating Taxol resistance is lacking. Thus, in this study, a set of kinome-wide screens was conducted to interrogate the involvement of kinases in the Taxol response. Positive-selection and negative-selection CRISPR-Cas9 screens were conducted, whereby a pooled library of 5070 sgRNAs targeted 507 kinase-encoding genes in MCF-7 breast cancer cells that were Taxol-sensitive (WT) or Taxol-resistant (TxR) which were then treated with Taxol. Next generation sequencing (NGS) was performed on cells that survived Taxol treatment, allowing identification and quantitation of sgRNAs. STK38, Blk, FASTK and Nek3 stand out as potentially critical kinases for Taxol-induced apoptosis to occur. Furthermore, kinases CDKL1 and FRK may have a role in Taxol resistance. Further validation of these candidate kinases will provide novel pre-clinical data about potential predictive biomarkers or therapeutic targets for breast cancer patients in the future.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

Regulatory crosstalk by protein kinases on CFTR trafficking and activity

Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a member of the ATP binding cassette (ABC) transporter superfamily that functions as a cAMP-activated chloride ion channel in fluid-transporting epithelia. There is abundant evidence that CFTR activity (i.e., channel opening and closing) is regulated by protein kinases and phosphatases via phosphorylation and dephosphorylation. Here, we review recent evidence for the role of protein kinases in regulation of CFTR delivery to and retention in the plasma membrane. We review this information in a broader context of regulation of other transporters by protein kinases because the overall functional output of transporters involves the integrated control of both their number at the plasma membrane and their specific activity. While many details of the regulation of intracellular distribution of CFTR and other transporters remain to be elucidated, we hope that this review will motivate research providing new insights into how protein kinases control membrane transport to impact health and disease.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

Overexpression of striated muscle activator of Rho signaling (STARS) increases C2C12 skeletal muscle cell differentiation

BACKGROUND: Skeletal muscle growth and regeneration depend on the activation of satellite cells, which leads to myocyte proliferation, differentiation and fusion with existing muscle fibers. Skeletal muscle cell proliferation and differentiation are tightly coordinated by a continuum of molecular signaling pathways. The striated muscle activator of Rho signaling (STARS) is an actin binding protein that regulates the transcription of genes involved in muscle cell growth, structure and function via the stimulation of actin polymerization and activation of serum-response factor (SRF) signaling. STARS mediates cell proliferation in smooth and cardiac muscle models; however, whether STARS overexpression enhances cell proliferation and differentiation has not been investigated in skeletal muscle cells.

RESULTS: We demonstrate for the first time that STARS overexpression enhances differentiation but not proliferation in C2C12 mouse skeletal muscle cells. Increased differentiation was associated with an increase in the gene levels of the myogenic differentiation markers Ckm, Ckmt2 and Myh4, the differentiation factor Igf2 and the myogenic regulatory factors (MRFs) Myf5 and Myf6. Exposing C2C12 cells to CCG-1423, a pharmacological inhibitor of SRF preventing the nuclear translocation of its co-factor MRTF-A, had no effect on myotube differentiation rate, suggesting that STARS regulates differentiation via a MRTF-A independent mechanism.

CONCLUSION: These findings position STARS as an important regulator of skeletal muscle growth and regeneration.