ATM, RAD50 and p53 in breast cancer

Breast cancer is the most commonly occurring cancer among women, and its incidence is increasing worldwide. Positive family history is a well established risk factor for breast cancer, and it is suggested that the proportion of breast cancer that can be attributed to genetic factors may be as high as 30%. However, all the currently known breast cancer susceptibility genes are estimated to account for 20-30% of familial breast cancer, and only 5% of the total breast cancer incidence. It is thus likely that there are still other breast cancer susceptibility genes to be found. Cellular responses to DNA damage are crucial for maintaining genomic integrity and preventing the development of cancer. The genes operating in DNA damage response signaling network are thus good candidates for breast cancer susceptibility genes. The aim of this study was to evaluate the role of three DNA damage response associated genes, ATM, RAD50, and p53, in breast cancer. ATM, a gene causative for ataxia telangiectasia (A-T), has long been a strong candidate for a breast cancer susceptibility gene because of its function as a key DNA damage signal transducer. We analyzed the prevalence of known Finnish A-T related ATM mutations in large series of familial and unselected breast cancer cases from different geographical regions in Finland. Of the seven A-T related mutations, two were observed in the studied familial breast cancer patients. Additionally, a third mutation previously associated with breast cancer susceptibility was also detected. These founder mutations may be responsible for excess familial breast cancer regionally in Northern and Central Finland, but in Southern Finland our results suggest only a minor effect, if any, of any ATM genetic variants on familial breast cancer. We also screened the entire coding region of the ATM gene in 47 familial breast cancer patients from Southern Finland, and evaluated the identified variants in additional cases and controls. All the identified variants were too rare to significantly contribute to breast cancer susceptibility. However, the role of ATM in cancer development and progression was supported by the results of the immunohistochemical studies of ATM expression, as reduced ATM expression in breast carcinomas was found to correlate with tumor differentiation and hormone receptor status. Aberrant ATM expression was also a feature shared by the BRCA1/2 and the difficult-to-treat ER/PR/ERBB2-triple-negative breast carcinomas. From the clinical point of view, identification of phenotypic and genetic similarities between the BRCA1/2 and the triple-negative breast tumors could have an implication in designing novel targeted therapies to which both of these classes of breast cancer might be exceptionally sensitive. Mutations of another plausible breast cancer susceptibility gene, RAD50, were found to be very rare, and RAD50 can only be making a minor contribution to familial breast cancer predisposition in UK and Southern Finland. The Finnish founder mutation RAD50 687delT seems to be a null allele and may carry a small increased risk of breast cancer. RAD50 is not acting as a classical tumor suppressor gene, but it is possible that RAD50 haploinsufficiency is contributing to cancer. In addition to relatively rare breast cancer susceptibility alleles, common polymorphisms may also be associated with increased breast cancer risk. Furthermore, these polymorphisms may have an impact on the progression and outcome of the disease. Our results suggest no effect of the common p53 R72P polymorphism on familial breast cancer risk or breast cancer risk in the population, but R72P seems to be associated with histopathologic features of the tumors and survival of the patients; 72P homozygous genotype was an independent prognostic factor among the unselected breast cancer patients, with a two-fold increased risk of death. These results present important novel findings also with clinical significance, as codon 72 genotype could be a useful additional prognostic marker in breast cancer, especially among the subgroup of patients with wild-type p53 in their tumors.

ErbB-2 expression and its association with other biological parameters of breast cancer among Indian women

Overexpression of the epidermal growth factor receptor family genes, which include ErbB-1, 2, 3 and 4, has been implicated in a number of cancers. We have studied the extent of ErbB-2 overexpression among Indian women with sporadic breast cancer. Methods: Immmunohistochemistry and genomic polymerase chain reaction (PCR) were used to study the ErbB2 overexpression. ErbB2 status was correlated with other clinico-pathological parameters, including patient survival. Results: ErbB-2 overexpression was detected in 43.2% (159/368) of the cases by immunohistochemistry. For a sub-set of patients (n = 55) for whom total DNA was available, ErbB-2 gene amplification was detected in 25.5% (14/55) of the cases by genomic PCR. While the ErbB2 overexpression was significantly higher in patients with lymphnode (χ2 = 12.06, P≤ 0.001), larger tumor size (χ2 = 8.22, P = 0.042) and ductal carcinoma (χ2 = 15.42, P ≤ 0.001), it was lower in patients with disease-free survival (χ2 = 22.13, P ≤ 0.001). Survival analysis on a sub-set of patients for whom survival data were available (n = 179) revealed that ErbB-2 status (χ2 =25.94, P ≤ 0.001), lymphnode status (χ2 = 12.68, P ≤ 0.001), distant metastasis (χ2 = 19.49, P ≤ 0.001) and stage of the disease (χ2 = 28.04, P ≤0.001) were markers of poor prognosis. Conclusions: ErbB-2 overexpression was significantly greater compared with the Western literature, but comparable to other Indian studies. Significant correlation was found between ErbB-2 status and lymphnode status, tumor size and ductal carcinoma. ErbB-2 status, lymph node status, distant metastasis and stage of the disease were found to be prognostic indicators.

MicroRNAs in breast cancer progression and DNA damage response

Os tumores de mama são caracterizados pela sua alta heterogeneidade. O câncer de mama é uma doença complexa, que possui o seu desenvolvimento fortemente influenciado por fatores ambientais, combinada a uma progressiva acumulação de mutações genéticas e desregulação epigenética de vias críticas. Alterações nos padrões de expressão gênica podem ser resultado de uma desregulação no controle de eventos epigenéticos, assim como, na regulação pós-transcricional pelo mecanismo de RNA de interferência endógeno via microRNA (miRNA). Estes eventos são capazes de levar à iniciação, à promoção e à manutenção da carcinogênese, como também ter implicações no desenvolvimento da resistência à terapia Os miRNAs formam uma classe de RNAs não codificantes, que durante os últimos anos surgiram como um dos principais reguladores da expressão gênica, através da sua capacidade de regular negativamente a atividade de RNAs mensageiros (RNAms) portadores de uma seqüencia parcialmente complementar. A importância da regulação mediada por miRNAs foi observada pela capacidade destas moléculas em regular uma vasta gama de processos biológicos incluindo a proliferação celular, diferenciação e a apoptose. Para avaliar a expressão de miRNAs durante a progressão tumoral, utilizamos como modelo experimental a série 21T que compreende 5 linhagens celulares originárias da mesma paciente diagnosticada com um tumor primário de mama do tipo ErbB2 e uma posterior metástase pulmonar. Essa série é composta pela linhagem obtida a partir do tecido normal 16N, pelas linhagens correspondentes ao carcinoma primário 21PT e 21NT e pelas linhagens obtidas um ano após o diagnóstico inicial, a partir da efusão pleural no sítio metastatico 21MT1 e 21MT2. O miRNAoma da série 21T revelou uma redução significativa nos níveis de miR-205 e nos níveis da proteina e-caderina e um enriquecimento do fator pró-metastático ZEB-1 nas células 21MT. Considerando a importância dos miRNAs na regulação da apoptose, e que a irradiação em diferentes espectros é comumente usada em procedimentos de diagnóstico como mamografia e na radioterapia, avaliamos a expressão de miRNAs após irradiação de alta e baixa energia e do tratamento doxorrubicina. Para os ensaios foram utilizados as linhagens não tumorais MCF-10A e HB-2 e as linhagens de carcinoma da mama MCF-7 e T-47D. Observou-se que raios-X de baixa energia são capazes de promover quebras na molécula do DNA e apoptose assim como, alterar sensivelmente miRNAs envolvidos nessas vias como o let-7a, miR-34a e miR-29b. No que diz respeito à resposta a danos genotóxicos, uma regulação positiva sobre a expressão de miR-29b, o qual em condições normais é regulado negativamente foi observada uma regulação positiva sobre miR-29b expressão após todos os tratamentos em células tumorais. Nossos resultados indicam que miR-29b é um possível biomarcador de estresse genotóxico e que miR-205 pode participar no potencial metastático das células 21T.

Nrg1 is an injury-induced cardiomyocyte mitogen for the endogenous heart regeneration program in zebrafish.

Heart regeneration is limited in adult mammals but occurs naturally in adult zebrafish through the activation of cardiomyocyte division. Several components of the cardiac injury microenvironment have been identified, yet no factor on its own is known to stimulate overt myocardial hyperplasia in a mature, uninjured animal. In this study, we find evidence that Neuregulin1 (Nrg1), previously shown to have mitogenic effects on mammalian cardiomyocytes, is sharply induced in perivascular cells after injury to the adult zebrafish heart. Inhibition of Erbb2, an Nrg1 co-receptor, disrupts cardiomyocyte proliferation in response to injury, whereas myocardial Nrg1 overexpression enhances this proliferation. In uninjured zebrafish, the reactivation of Nrg1 expression induces cardiomyocyte dedifferentiation, overt muscle hyperplasia, epicardial activation, increased vascularization, and causes cardiomegaly through persistent addition of wall myocardium. Our findings identify Nrg1 as a potent, induced mitogen for the endogenous adult heart regeneration program.

Progressive loss of epidermal growth factor receptor in a subpopulation of breast cancers: implications in target-directed therapeutics

Understanding the molecular etiology and heterogeneity of disease has a direct effect on cancer therapeutics. To identify novel molecular changes associated with breast cancer progression, we conducted phosphoproteomics of the MCF10AT model comprising isogenic, ErbB2- and ErbB3-positive, xenograft-derived cell lines that mimic different stages of breast cancer. Using in vitro animal model and clinical breast samples, our study revealed a marked reduction of epidermal growth factor receptor (EGFR) expression with breast cancer progression. Such diminution of EGFR expression was associated with increased resistance to Gefitinib/Iressa in vitro. Fluorescence in situ hybridization showed that loss of EGFR gene copy number was one of the key mechanisms behind the low/null expression of EGFR in clinical breast tumors. Statistical analysis on the immunohistochemistry data of EGFR expression from 93 matched normal and breast tumor samples showed that (a) diminished EGFR expression could. be detected as early as in the preneoplastic lesion (ductal carcinoma in situ) and this culminated in invasive carcinomas; (b) EGFR expression levels could distinguish between normal tissue versus carcinoma in situ and invasive carcinoma with high statistical significance (P

Tissue microarray study for classification of breast tumors

Clinical and pathological heterogeneity of breast cancer hinders selection of appropriate treatment for individual cases. Molecular profiling at gene or protein levels may elucidate the biological variance of tumors and provide a new classification system that correlates better with biological, clinical and prognostic parameters. We studied the immunohistochemical profile of a panel of seven important biomarkers using tumor tissue arrays. The tumor samples were then classified with a monothetic (binary variables) clustering algorithm. Two distinct groups of tumors are characterized by the estrogen receptor (ER) status and tumor grade (p = 0.0026). Four biomarkers, c-erbB2, Cox-2, p53 and VEGF, were significantly overexpressed in tumors with the ER-negative (ER-) phenotype. Eight subsets of tumors were further identified according to the expression status of VEGF, c-erbB2 and p53. The malignant potential of the ER-/VEGF+ subgroup was associated with the strong correlations of Cox-2 and c-erb132 with VEGF. Our results indicate that this molecular classification system, based on the statistical analysis of immunohistochemical profiling, is a useful approach for tumor grouping. Some of these subgroups have a relative genetic homogeneity that may allow further study of specific genetically-controlled metabolic pathways. This approach may hold great promise in rationalizing the application of different therapeutic strategies for different subgroups of breast tumors. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Reliability of tissue microarrays in detecting protein expression and gene amplification in breast cancer

Tissue microarrays allow high throughput molecular profiling of diagnostic or predictive markers in cancer specimens and rapid validation of novel potential candidates identified from genomic and proteomic analyses in a large number of tumor samples. To validate the use of tissue microarray technology for all the main biomarkers routinely used to decide breast cancer prognostication and postsurgical adjuvant therapy, we constructed a tissue microarray from 97 breast tumors, with a single 0.6 mm core per specimen. Inummostaining; of tissue microarray sections and conventional full sections of each tumor were performed using well-characterized prognostic markers (estrogen receptor ER, progesterone receptor PR and c-erbB2). The full section versus tissue microarray concordance for these stains was 97% for ER, 98% for PR, and 97% for c-erbB2, respectively, with a strong statistical association (kappa value more than 0.90). Fluorescence in situ hybridization analysis for HER-2/neu gene amplification from the single-core tissue microarray was technically successful in about 90% (87/97) of the cases, with a concordance of 95% compared with parallel analyses with the full sections. The correlation with other pathological parameters was not significantly different between full-section and array-based results. It is concluded that the constructed tissue microarray with a single core per specimen ensures full biological representativeness to identify the associations between biomarkers and clinicopathological parameters, with no significant associated sampling bias.

Characterisation of the Timing and Prevalence of Receptor Tyrosine Kinase Expression Changes in Esophageal Carcinogenesis

Despite being common in epithelial malignancies, the timing of receptor tyrosine kinase (RTK) up-regulation is poorly understood and therefore hampers the identification of the receptor to target for effective treatment. We aimed to determine if RTK expression changes were early events in carcinogenesis. Esophageal adenocarcinoma and its pre-invasive lesion, Barrett's esophagus, were used for immunohistochemical analysis of the RTK panel, EGFR, ErbB2, ErbB3, Met and FGFR2, by utilising a cohort of patients with invasive disease (n = 367) and two cohorts with pre-invasive disease, one cross-sectional (n = 110) and one longitudinal in time (n = 91). The results demonstrated that 51% of esophageal adenocarcinomas over-expressed at least one of the RTK panel; with 21% of these over-expressing multiple receptors. Up-regulation of RTK expression was an early event corresponding with low grade dysplasia development (25% in areas without dysplasia vs. 63% in low grade dysplasia, p

V3 versican isoform alters the behavior of human melanoma cells by interfering with CD44/ErbB-dependent signaling

Versican is a hyaluronan-binding, extracellular chondroitin sulfate proteoglycan produced by several tumor types, including malignant melanoma, which exists as four different splice variants. The short V3 isoform contains the G1 and G3 terminal domains of versican that may potentially interact directly or indirectly with the hyaluronan receptor CD44 and the EGFR, respectively. We have previously described that overexpression of V3 in MeWo human melanoma cells markedly reduces tumor cell growth in vitro and in vivo. In this study we have investigated the signaling mechanism of V3 by silencing the expression of CD44 in control and V3-expressing melanoma cells. Suppression of CD44 had the same effects on cell proliferation and cell migration than those provoked by V3 expression, suggesting that V3 acts through a CD44-mediated mechanism. Furthermore, CD44-dependent hyaluronan internalization was blocked by V3 expression and CD44 silencing, leading to an accumulation of this glycosaminoglycan in the pericellular matrix and to changes in cell migration on hyaluronan. Furthermore, ERK1/2 and p38 activation after EGF treatment were decreased in V3-expressing cells suggesting that V3 may also interact with the EGFR through its G3 domain. The existence of a EGFR/ErbB2 receptor complex able to interact with CD44 was identified in MeWo melanoma cells. V3 overexpression resulted in a reduced interaction between EGFR/ErbB2 and CD44 in response to EGF treatment. Our results indicate that the V3 isoform of versican interferes with CD44 and the CD44-EGFR/ErbB2 interaction, altering the signaling pathways, such as ERK1/2 and p38 MAPK, that regulate cell proliferation and migration.

Feedback regulation of Gab2-dependent signaling by the Ras/MAPK pathway

La voie de signalisation des Récepteurs Tyrosine Kinase (RTK) occupe un rôle central dans la régulation de la croissance cellulaire, la prolifération, la différentiation et la motilité. Une régulation anormale des RTKs mène à plusieurs maladies humaines telles que le cancer du sein, la seconde cause de mortalité chez les femmes à cause de l’amplification et la mutation fréquente de la protéine tyrosine kinase HER2 (ERBB2). Grb2-associated binder (Gab) 2 est une protéine adaptatrice qui agit en aval de plusieurs RTKs, y compris HER2, pour réguler de multiples voies de signalisation. En réponse à la stimulation par de nombreux facteurs de croissances et cytokines, Gab2 est recruté à la membrane plasmique où il potentialise l’activation des voies de signalisation Ras/mitogen-activated protein kinase (MAPK) et PI3K (phosphatidylinositol-3-kinase)/Akt (protein kinase B). En plus d’occuper un rôle essentiel durant le développement du système hématopoïétique, Gab2 est souvent amplifié dans les cancers, notamment le cancer du sein et les mélanomes. Cependant, les mécanismes moléculaires qui régulent le fonctionnement de Gab2 sont peu connus. Il est établi que lors de l’activation des RTKs, Gab2 est phosphorylé au niveau de plusieurs résidus Tyrosine, menant à l’association de différentes protéines comme p85 et Shp2. En plus de la phosphorylation en Tyrosine, notre laboratoire ainsi que d’autres groupes de recherche avons identifié que Gab2 est aussi phosphorylé au niveau de résidus Ser/Thr suite à l’activation de la voie de signalisation MAPK. Cependant, la régulation des fonctions de Gab2 par ces modifications post-traductionnelles est encore peu connue. Dans le but de comprendre comment Gab2 est régulé par la voie de signalisation MAPK, nous avons utilisé différentes approches. Dans la première partie de ma thèse, nous avons déterminé un nouveau mécanisme démontrant que la voie de signalisation Ras/MAPK, par le biais des protéines kinases RSK (p90 ribosomal S6 kinase), phosphoryle Gab2. Ce phénomène se produit à la fois in vivo et in vitro au niveau de trois résidus Ser/Thr conservés. Des mutations au niveau de ces sites de phosphorylation entrainent le recrutement de Shp2 menant à l’augmentation de la motilité cellulaire, ce qui suggère que les protéines RSK restreignent les fonctions dépendantes de Gab2. Ce phénomène est le résultat de la participation de RSK dans la boucle de rétroaction négative de la voie de signalisation MAPK. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons démontré que les protéines ERK1/2 phosphorylent Gab2 au niveau de plusieurs résidus pS/T-P à la fois in vitro et in vivo, entrainant l’inhibition du recrutement de p85. De plus, nous avons établi pour la première fois que Gab2 interagit physiquement avec ERK1/2 dans des cellules lors de l’activation de la voie de signalisation MAPK. Par ailleurs, nous avons montré un nouveau domaine d’attache du module ERK1/2 sur Gab2. Des mutations sur les résidus essentiels de ce domaine d’attache n’entrainent pas seulement la dissociation de ERK1/2 avec Gab2, mais diminuent également la phosphorylation dépendante de ERK1/2 sur Gab2. Ainsi, nos données montrent que la voie de signalisation MAPK régule les fonctions de la protéine Gab2 par le biais des kinases RSK et ERK1/2. Cette thèse élabore par ailleurs un schéma complet des fonctions de Gab2 dépendantes de la voie de signalisation MAPK dans le développement de nombreux cancers.

Le CpG et le poly(I:C) agissent en synergie avec le trastuzumab contre le cancer du sein HER2+

Chez la souris, la thérapie anti-HER2 est dépendante de la présence de cellules T CD8+IFN-γ+ et des réponses IFN de type I. Ces IFN sont induits par les TLRs suite à la reconnaissance de signaux de danger, appelés PAMPs et DAMPs. Les TLR-3 et TLR-9 sont tous deux de bons inducteurs d’IFN de type I et sont également capable d’agir en synergie afin d’augmenter les niveaux d’IFN-γ, de TNF-α et d’IL-12. Notre hypothèse fut que la stimulation de ces deux TLRs mènerait à l’amélioration de l’activité anti-tumorale du trastuzumab via le recrutement et l’activation des cellules immunitaires. Nos buts furent de confirmer le potentiel thérapeutique de la combinaison de l’anticorps anti-HER2, de l’agoniste de TLR-3, le poly(I:C), et de l’agoniste de TLR-9, le CpG ODN. Des études in vivo et in vitro nous ont permis de découvrir une synergie entre ces agents qui résulte en une cytotoxicité ciblée plus efficace. De plus, cette thérapie s’avéra efficace chez des modèles CD8-dépendants et CD8-indépendents. Les souris purent rejeter leur tumeur et demeurer sains plusieurs semaines après l’arrêt des injections. Ces souris étaient également protégées lors d’un challenge, soulignant ainsi la présence d’une immunité mémoire. Nous avons aussi découvert que l’administration combine de trastuzumab des deux agonistes de TLRs mène à des réponses systémiques. Des études de déplétion confirmèrent que les cellules T CD8+ sont cruciales pour la protection à long terme des animaux, mais que les pDC sont moins impliquées que ce que l’on pourrait croire. Leur absence n’a que modestement affecté les effets de notre thérapie. À l’opposé, les cellules NK sont d’importants médiateurs des effets thérapeutiques. Des expériences d’ADCC ont révélé que le CpG ODN et poly(I:C) ont tous deux la capacité d’améliorer les fonctions des cellules NK, mais que la stimulation simultanée des TLR-3 et TLR-9 permet de maximiser les effets bénéfiques du trastuzumab. De la même manière, l’addition de CpG ODN et de poly(I:C) aux anticorps anti-HER2 a permis d’augmenter les réponses pro-inflammatoires, plus spécifiquement l’IFN-γ, le TNF-α, l’IP-10 et l’IL-12.

Determinación de anomalías cromosómicas y secuencias de ADN amplificadas en cáncer de mama

El cáncer de mama en Colombia, es la tercera causa de muerte en la población en general y la segunda en mujeres. En el año 2002 el 40.5% de los casos se presentaron en mujeres menores de 50 años (Pardo, et al. 2003). El cáncer de mama resulta de múltiples factores, entre los que se incluyen cambios sucesivos en el genoma de células epiteliales originalmente normales, que pueden conducir a la activación de oncogenes, inactivación de genes supresores de tumor y pérdida de función de genes reparadores de daños al ADN. Estas alteraciones pueden también ser producto de anomalías cromosómicas tales como monosomías, trisomías, translocaciones, inversiones, pérdida de material genético y amplificaciones que también afectan la expresión de genes (1) (2) (3) (4). Sin embargo, el orden de aparición de los diferentes eventos no está completamente dilucidado. En este estudio se determinaron las anomalías cromosómicas y secuencias de ADN amplificadas en pacientes con cáncer de mama, tanto en muestras de sangre periférica como de tumor de mama de 30 pacientes. En las dos líneas celulares analizadas se observó una alta frecuencia de monosomías principalmente de los cromosomas X, 6, 7, 9, 17, 19 y 22. Hay una asociación entre las monosomías de los cromosomas 17 y 22 con el estado negativo para los receptores de estrógenos y progestágenos (p=0.027, p=0.050). También se encontró asociación entre la monosomía del cromosoma 19 con edad avanzada (p=0.034), observándose formas más agresivas de la enfermedad cuando ésta estuvo presente. Las monosomías fueron características de carcinomas ductales infiltrantes de todos los grados. En los demás tipos de carcinoma su frecuencia fue más baja. En el presente estudio se encontró una asociación significativa entre algunas anomalías cromosómicas y la enfermedad, no reportadas anteriormente, como fueron algunas monosomías, fragilidades y roturas cromosómicas y cromatídicas. La alta frecuencia de fragilidades encontradas tanto en sangre periférica (fra 9q12 p=0.001 y fra 3p14 p= 0.38) como de fragilidades expresadas espontáneamente (no inducidas por el uso de reactivos específicos) en muestras de tumor de mama (fra 1p11 p= 0.001, fra 2q11 p= 0.002), pueden ser el reflejo de una alta inestabilidad cromosómica en el genoma de estos pacientes, mostrando lautilidad de los estudios de fragilidad en la determinación de individuos en alto riesgo de desarrollar cáncer de mama. En ensayos de FISH no se observaron amplificaciones de los genes ERBb2 y c-myc en los pacientes analizados. Esto concuerda con lo encontrado en la literatura en donde se ha reportado, para este tipo de tumores, una sobre expresión de la proteína sin amplificación del gen, explicada por desregulación de la expresión del gen, a su vez posiblemente debida a mutaciones en la región promotora o a alteraciones, que conducen a un aumento de la tasa de transcripción (5) (6) (7). Los resultados obtenidos, aunque preliminares, aportan nuevos marcadores cromosómicos que pueden orientar el diagnóstico, pronóstico y tratamiento de esta patología.

Estudi d'un receptor quinasa atípic (Mark) i de les proteïnes que interaccionen amb el seu domini intracel·lular. Transducció del senyal i desenvolupament en blat de moro (Zea mays)

Aquesta tesi doctoral s'engloba dins d'un projecte general d'estudi de gens implicats en l'embriogènesi del blat de moro. L'embriogènesi del blat de moro, i en general la de totes les plantes superiors, es dóna en tres etapes: una primera etapa on es diferencien tots els diversos teixits que formaran l'embrió, una segona etapa on l'embrió acumula productes de reserva i un tercer període, la dormància, que finalitza quan les condicions ambientals són les idònies per a la germinació. En el laboratori estàvem interessats, concretament, en l'estudi de gens implicats en la primera etapa morfogenètica, on els diferents teixits i estructures embrionàries queden definides. Per tal d'estudiar gens que s'expressaven en aquest període, una de les estratègies que es va realitzar fou un crivellat diferencial entre teixit embrionari i teixit de planta adulta. D'entre els diferents clons obtinguts, un corresponia a un clon parcial que presentava similitud amb receptors quinasa i que fou objecte d'estudi. A partir d'aquest clon es va obtenir el clon complet i es va anomenar MARK (per Maize Atypical Receptor Kinase). MARK presenta una estructura típica d'un receptor quinasa amb un domini extracel.lular, que conté 6 còpies imperfectes de LRR (Leucine- Rich Repeats), un únic domini transmembrana i un domini quinasa intracel.lular. El domini quinasa de MARK presenta, però, algunes variacions en els residus aminoacídics que es consideren claus per a la funció catalítica dels dominis quinasa. En concret cinc dels aminoàcids considerats essencials per a la fosforilació es troben substituits en el domini quinasa de MARK (DK-MARK). Els experiments de fosforilació in vitro que es van realitzar al laboratori, van mostrar com MARK era incapaç de fosforilar in vitro. Aquesta característica no és, però, exclusiva de MARK. Una búsqueda en les bases de dades ens van permetre identificar altres seqüències que també presentaven els mateixos o altres canvis en aquestes posicions aminoacídiques. En les bases de dades de plantes es van identificar un conjunt de seqüències genòmiques o ESTs amb aquestes característiques i només una d'elles, la proteïna TMKL1 d'Arabidopsis, ha sigut descrita com un receptor quinasa incapaç de fosforilar in vitro. Respecte a la búsqueda de receptors similars a MARK en les bases de dades d'animals, es van identificar també un conjunt de proteïnes que, en alguns casos, s'ha descrit que no tenen activitat quinasa in vivo. Per exemple, un dels casos més ben estudiats és el del receptor erbB3 que forma part de la família de receptors del EGF (Epidermal Growth Factor). Aquesta família de receptors està formada per 4 receptors: erbB1, erbB2, erbB3 i erbB4, dels quals només l'erbB3 no presenta activitat catalítica. S'ha descrit que erbB3 és capaç, tot i no fosforilar in vivo, de participar activament en la transducció del senyal formant heterodímers amb els altres membres de la família. Així, erbB3 és fosforilat pel seu partner i pot iniciar la cascada de transducció del senyal. La participació d'erbB3 en la transducció del senyal és essencial ja que embrions de ratolí knock-out pel gen erbB3 són inviables. Així doncs, el fet que receptors quinasa catalíticament inactius participin en les cascades de transducció del senyal, suggereix l'existència de nous mecanismes d'acció per a la transducció del senyal. Per tant, l'objectiu d'aquest treball fou l'estudi del mecanisme d'acció de MARK mitjançant la caracterització les proteïnes capaces d'interaccionar amb el seu domini quinasa. Per tal d'assolir aquest objectiu, es va realitzar un crivellat de doble-híbrid amb una llibreria de cDNA d'embrions de blat de moro de 7 DAP. D'aquest crivellat es va obtenir un conjunt de possibles clons positius que foren seqüenciats i entre els quals es van escollir per un estudi més detallat aquells que s'havien obtingut més vegades com a clons independents. Aquests clons codificaven per: una SAMDC (S-Adenosil Descarboxilasa), una eIF5 (Eukaryotic translation initiation), una hypothetical protein, una unknown protein, una gamma-adaptina i una MAP4K. Amb aquests 6 clons es van fer estudis in vitro i in vivo per tal de confirmar al seva interacció amb DK-MARK. Els estudis in vivo es van realitzar amb la soca de llevat AH109, una soca més astringent que la utilitzada en el crivellat, ja que presenta tres gens marcadors: Histidina, Adenina i Lacz. Els resultats obtinguts van mostrar que els clons codificants per SAMDC i eIF5 no van créixer en un medi selectiu per His i Ade i, per tant o es tracta de falsos positius del sistema o la seva interacció amb DK-MARK és dèbil. D'altra banda, la resta dels clons analitzats (proteïna hipotètica, una proteïna de funció desconeguda, la gamma-adaptina i una MAP4K) van créixer en medis en absència de Histidina i Adenina. Els assatjos de b-galactosidasa van ser tots positius a excepció de la proteïna hipotètica suggerint que potser aquesta interacció sigui més feble. D'altra banda també es van realitzar estudis in vitro amb la tècnica del pull-down. Els resultats obtinguts amb aquesta tècnica van recolzar els obtinguts en cèl.lules de llevat, ja que tots els clons analitzats a excepció dels codificants per SAMDC i eIF5 van donar un resultat d'interacció amb KD-MARK in vitro positiu. Davant aquests resultats ens vam centrar en l'estudi de la proteïna similar a MAP4K, doncs algunes proteïnes de la seva família s'han relacionat amb receptors de membrana. Els clons que es va obtenir del crivellat codificaven per una proteïna similar amb el domini C-terminal a les proteïnes BnMAP4Ka1 i a2 de Brassica napus. Aquestes proteïnes presenten una forta similitud de seqüència amb proteïnes de la família GCK/SPS1 que formen part d'un grup particular de MAPK relacionades amb la proteïna Ste20 (sterile 20 protein) de llevat. Ste20p activa la MAP3K de llevat Ste11 directament per fosforilació, transduint d'aquesta manera el senyal del receptor de feromones de creuament de les cèl.lules de llevat i es pot, doncs, considerar com una proteïna del tipus MAP4K (mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase). En els darrers anys, s'han identificat un gran nombre de proteïnes similars a Ste20: fins a una trentena en mamífers, en Drosophila, en Caenorhabditis elegans i en altres organismes. Segons la seva estructura aminoacídica, la família Ste20 s'ha classificat en dues subfamílies: les proteïnes STE20/PAK (p21-activated kinases) i la subfamília GCK/SPS1 (germinal center kinases). Les dues subfamílies estan formades per proteïnes que contenen un domini quinasa i un domini regulador, però, mentre que les proteïnes PAK presenten el domini quinasa en la part C-terminal, les GCKs el presenten en la regió N terminal. Les proteïnes GCK presenten una elevada diversitat estructural en el domini regulador permetent la seva classificació en 6 subfamílies. Mitjançant la tècnica del RACE es va obtenir el clon de cDNA complet que es va anomenar MIK (MARK Interacting Kinase). Amb la tècnica del Southern blot es va poder determinar que el gen MIK és un gen de còpia única en el genoma de blat de moro. Per tal d'analitzar la possible interacció entre DK-MARK i MIK, es va estudiar tant el patró d'expressió d'ambdós gens com el seu patró d'acumulació d'ambdues proteïnes durant l'embriogènesi del blat de moro. El patró d'expressió, analitzat per Northen blot va mostrar uns patrons coincidents al llarg de l'embriogènesi des del seu inici fins als 20 DAP amb una acumulació màxima de mRNA en embrions de 15 DAP. D'altra banda per tal d'estudiar el patró d'acumulació de la proteïna MIK així com per comparar-lo amb el de MARK, es van realitzar estudis de Westerns blot. Els resultats també van mostrar una coincidència en el temps de l'acumulació de les proteïnes MARK i MIK durant l'embriogènesi de blat de moro amb una major acumulació en embrions de 15 i 20 DAP. Es van dur a terme també estudis d'immunolocalitzacions sobre embrions de blat de moro de 15 DAP per tal d'estudiar en quins teixits s'acumulaven ambdues proteïnes. Les immunolocalitzacions van mostrar una major acumulació tant de MARK com de MIK en les zones meristemàtiques i en el teixit vascular sobretot del coleòptil on s'aprecia una forta co-localització de MARK i MIK. Totes aquestes dades són compatibles, doncs, amb una possible interacció de les proteïnes MARK i MIK, tot i que no la demostren. Per tal de demostrar la interacció es van realitzar experiments d'immunoprecipitació in vivo a partir d'extractes d'embrions. Malauradament, els resultats no són clars i en aquests moments en el laboratori s'estan posant a punt aquests experiments. També es van realitzar estudis comparatius de seqüència amb diferents proteïnes de la família GCK, mostrant una major similitud amb les proteïnes de la subfamília GCK-III. La subfamília GCK-III ha estat molt poc estudiada i en formen part un conjunt de proteïnes amb funcions molt diverses des de l'apoptosi, la citoquinesi o l'anòxia cel.lular. Per tant, la similitud de seqüència possiblement fa referència a una conservació en el mecanisme d'acció més que no pas a una conservació funcional. La possible interacció de MARK amb el domini C-terminal de MIK (el domini regulador) podria activar aquesta última iniciant una cascada de transducció del senyal en un model en el que una proteïna del tipus GCK-III faria de lligam directa entre un receptor de membrana i una cascada de senyalització intracel.lular. Aquest tipus de lligam entre un recepctor de membrana i mòduls intracel.lulars de senyalització s'ha descrit per a altres proteïnes GCK, si bé no directament sinó a través de proteïnes adaptadores. D'altra banda, la interacció directa de MARK, un receptor quinasa atípic que no té activitat catalítica, amb MIK suggereix un mecanisme on receptors atípics podrien interaccionar en la transducció del senyal activant la via de les MAPK.

In vivo selection for metastasis promoting genes in the mouse

Here, we report the identification of a metastasis promoting factor by a forward genetic screen in mice. A retroviral cDNA library was introduced into the nonmetastatic cancer cell line 168FARN, which was then orthotopically transplanted into mouse mammary fat pads, followed by selection for cells that metastasize to the lung. The genes encoding the disulfide isomerase ERp5 and beta-catenin were found to promote breast cancer invasion and metastasis. Disulfide isomerases (thiol isomerases), which catalyze disulfide bond formation, reduction, and isomerization, have not previously been implicated in cancer cell signaling and tumor metastasis. Overexpression of ERp5 promotes both in vitro migration and invasion and in vivo metastasis of breast cancer cells. These effects were shown to involve activation of ErbB2 and phosphoinositicle 3-kinase (PI3K) pathways through dimerization of ErbB2. Activation of ErbB2 and PI3K subsequently stimulates RhoA and beta-catenin, which mediate the migration and invasion of tumor cells. Inhibition of ErbB2 and PI3K reverses the phenotypes induced by ERp5. Finally, ERp5 was shown to be up-regulated in human surgical samples of invasive breast cancers. These data identify a link between disulfide isomerases and tumor development, and provide a mechanism that modulates ErbB2 and PI3K signaling in the promotion of cancer progression.

Análise da expressão do gene do receptor do fator de crescimento epidermal em tumores pediátricos do sistema nervoso central

Introdução: Os tumores do Sistema Nervoso Central (SNC) constituem um grupo heterogêneo de neoplasias e representam o tumor sólido mais comum na infância e adolescência (DEANGELIS 2001). A tumorigênese é um processo de múltiplas etapas envolvendo alterações genéticas que levam a transformação progressiva de células normais para a formação de derivados altamente malignos (HANAHAN 2000). O receptor do fator de crescimento epidermal (EGFR) é um receptor transmembrana que atua num sistema de sinalização fundamental para a fisiologia normal da célula e na manutenção do estado tumorigênico (JORISSEM 2003). O EGFR e seus ligantes estão envolvidos em mais de 70% de todas as neoplasias (YARDEN 2001). Em vários tipos de tumores, incluindo os tumores cerebrais, o EGFR é expresso aproximadamente 100 vezes mais do que o número normal de receptores encontrados na superfície de células normais. A hiperexpressão do EGFR e do ErbB2, tem sido associada com neoplasias que apresentam um comportamento clínico mais agressivo (ALROY 1997). Objetivos: Analisar a expressão do gene do EGFR em tumores primários do SNC. Material e Método: Análise de 18 amostras de tumores primários do SNC em crianças de 01 a 14 anos de idade utilizando uma técnica semi-quantitativa de RT-PCR. A coleta das amostras foi feita no período de 2002 a 2004. Resultados: A amostra foi composta por: um astrocitoma grau I, três astrocitomas grau III, três astrocitomas grau IV, três carcinomas de plexo coróide, 1 craniofaringeoma, três ependimomas, um tumor neuroectodérmico primitivo e três meduloblastomas. 33% da amostra apresentou hiperexpressão de EGFR. Ao analisar-se os resultados de expressão do EGFR nas amostras de astrocitomas verificou-se um aumento na expressão do EGFR para os tumores de grau IV, com exceção de uma amostra que apresentou um índice baixo de 0.13 RNAm. Para as demais amostras de astrocitoma grau 3 a expressão do EGFR foi baixa e os pacientes apresentaram sobrevida com doença, uma vez que não foi possível realizar ressecção cirúrgica total. Conclusão:Ainda que este estudo forneça dados de uma população bastante heterogênea é possível evidenciar diferenças nítidas de expressão do EGFR entre as diversas histologias que compreendem os tumores pediátrico do SNC. Tais resultados sugerem um importante papel do EGFR nos tumores cerebrais da infância e encorajam a continuidade de investigações que elucidem a real aplicabilidade deste fator de crescimento como marcador prognóstico e alvo terapêutico.