Hypothalamic Wnt signalling and its role in energy balance regulation

Acknowledgements The authors wish to thank the British Society for Neuroendocrinology (BSN) for generous support in providing a research visit grant to GH. This article was written during the research visit to the Centre of Neuroendocrinology, University of Dunedin. We thank Dr Rebecca Dumbell for proof reading the manuscript. The authors of the manuscript have no conflicts of interest to declare

Prognostic impact of adenomatous polyposis coil gene expression in osteosarcoma of the extremities

Purpose: To evaluate the impact of adjuvant chemotherapy on the outcome of osteosarcoma of the extremities, and to identify prognostic factors using the expression of adenomatous polyposis coli (APC), cadherin and beta-catenin Wnt-signalling markers. Methods: The clinical, demographic, anatomic and pathological factors including a detailed analysis of the immunohistochemical expression of cadherin, B-catenin and APC were retrospectively examined in 97 patients with osteosarcoma of the extremities (metastatic and non-metastatic at diagnosis), treated with surgery and/or chemotherapy from 1985 to 2000. Results: APC immunoreactivity showed a statistically significant association with age and serum alkaline phosphatase levels (p = 0.025 and p = 0.038). When survival was the end-point of multivariate analysis, race segregated patients with poor survival as did lack of cadherin expression. For overall survival, cadherin immunoreactivity and the interaction between APC expression and response to adjuvant chemotherapy were significant (p = 0.012 and p < 0.001). No significant clinical association was evident with immunohistochemical expression of cadherin, beta-catenin. Conclusion: Lack of expression of cadherin was a significant variable to overall and disease-free survival. Significantly, positive APC immunoreactivity and adjuvant chemotherapy were associated with a favourable treatment response. Studies using newer immunohistochemical markers within the Wnt-signalling pathway may guide the development of more appropriate therapeutic targets for future individualised treatment. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Bone regeneration and stem cells.

?  Introduction ?  Bone fracture healing and healing problems ?  Biomaterial scaffolds and tissue engineering in bone formation -  Bone tissue engineering -  Biomaterial scaffolds -  Synthetic scaffolds -  Micro- and nanostructural properties of scaffolds -  Conclusion ?  Mesenchymal stem cells and osteogenesis -  Bone tissue -  Origin of osteoblasts -  Isolation and characterization of bone marrow derived MSC -  In vitro differentiation of MSC into osteoblast lineage cells -  In vivo differentiation of MSC into bone -  Factors and pathways controlling osteoblast differentiation of hMSC -  Defining the relationship between osteoblast and adipocyte differentiation from MSC -  MSC and sex hormones -  Effect of aging on osteoblastogenesis -  Conclusion ?  Embryonic, foetal and adult stem cells in osteogenesis -  Cell-based therapies for bone -  Specific features of bone cells needed to be advantageous for clinical use -  Development of therapeutic biological agents -  Clinical application concerns -  Conclusion ?  Platelet-rich plasma (PRP), growth factors and osteogenesis -  PRP effects in vitro on the cells involved in bone repair -  PRP effects on osteoblasts -  PRP effects on osteoclasts -  PRP effects on endothelial cells -  PRP effects in vivo on experimental animals -  The clinical use of PRP for bone repair -  Non-union -  Distraction osteogenesis -  Spinal fusion -  Foot and ankle surgery -  Total knee arthroplasty -  Odontostomatology and maxillofacial surgery -  Conclusion ?  Molecular control of osteogenesis -  TGF-β signalling -  FGF signalling -  IGF signalling -  PDGF signalling -  MAPK signalling pathway -  Wnt signalling pathway -  Hedgehog signalling -  Notch signalling -  Ephrin signalling -  Transcription factors regulating osteoblast differentiation -  Conclusion ?  Summary This invited review covers research areas of central importance for orthopaedic and maxillofacial bone tissue repair, including normal fracture healing and healing problems, biomaterial scaffolds for tissue engineering, mesenchymal and foetal stem cells, effects of sex steroids on mesenchymal stem cells, use of platelet-rich plasma for tissue repair, osteogenesis and its molecular markers. A variety of cells in addition to stem cells, as well as advances in materials science to meet specific requirements for bone and soft tissue regeneration by addition of bioactive molecules, are discussed.

A gene expression signature that distinguishes desmoid tumours from nodular fasciitis.

Nodular fasciitis (NF) is a rapidly growing cellular mass composed of fibroblasts/myofibroblasts, usually localized in subcutaneous tissues, that typically undergoes fibrosis and almost never recurs. Desmoid tumours (DTs) are rare forms of fibroblastic/myofibroblastic growth that arise in deep soft tissues, display a propensity for local infiltration and recurrence, but fail to metastasize. Given that both entities are primarily fibroblastic/myofibroblastic lesions with overlapping histological features, their gene expression profiles were compared to identify differentially expressed genes that may provide not only potential diagnostic markers, but also clues as to the pathogenesis of each disorder. Differentially expressed transcripts (89 clones displaying increased expression in DTs and 246 clones displaying increased expression in NF) included genes encoding several receptor and non-receptor tyrosine kinases (EPHB3, PTPRF, GNAZ, SYK, LYN, EPHA4, BIRC3), transcription factors (TWIST1, PITX2, EYA2, OAS1, MITF, TCF20), and members of the Wnt signalling pathway (AXIN2, WISP1, SFRP). Remarkably, almost one-quarter of the differentially expressed genes encode proteins associated with inflammation and tissue remodelling, including members of the interferon (IFN), tumour necrosis factor (TNF), and transforming growth factor beta (TGF-beta) signalling pathways as well as metalloproteinases (MMP1, 9, 13, 23), urokinase plasminogen activator (PLAU), and cathepsins. The observations provide the first comparative molecular characterization of desmoid tumours and nodular fasciitis and suggest that selected tyrosine kinases, transcription factors, and members of the Wnt, TGF-beta, IFN, and TNF signalling pathways may be implicated in influencing and distinguishing their fate.

Role of β-catenin and γ-catenin in haematopoiesis : Generation of floxed Delta like 4 gene targeted mice

Résumé La voie de signalisation de Wnt est extrêmement conservée au cours de l'évolution. Les protéines Wnt sont des molécules sécrétées qui se lient à la famille de récepteurs Frizzled. Cette interaction mène à la stabilisation de la protéine β-caténine, qui va s'accumuler dans le cytoplasme puis migrer dans le noyau où elle peut s'hétérodimériser avec les facteurs de transcription de la famille TCF/LEF. Il a été démontré que cette voie de signalisation joue un rôle important durant la lymphopoïèse et de récents résultats suggèrent un rôle clé de cette voie dans le renouvellement des Cellules Souches Hématopoïétique (CSH). Des études se basant sur un système de surexpression de protéines montrent clairement que la voie Wnt peut influencer l'hématopoïèse. Cependant, le rôle de la protéine β-caténine dans le système hématopoïétique n'a jamais été testé directement. Ce projet de thèse se propose d'étudier la fonction de la protéine β-caténine par sa délétion inductible via le système Cre-loxP. De façon surprenante, nous avons pu démontrer que les progéniteurs de la moelle osseuse, déficients en β-caténine, ne montrent aucune altération dans leur capacité à s'auto-renouveler et/ou à reconstituer toutes les lignées hématopoïétiques (myéloïde, érythroïde et lymphoïde) dans les souris-chimères. De plus, le développement, la survie des thymocytes ainsi que la prolifération des cellules T périphériques induite par un antigène, sont indépendants de β-caténine. Ces résultats suggèrent soit que la protéine β-caténine ne joue pas un rôle primordial dans le système hématopoiétique, soit que son absence pourrait être compensée par une autre protéine. Un candidat privilégié susceptible de se substituer à β-caténine, serait plakoglobine, aussi connu sous le nom de γ-caténine. En effet, ces deux protéines partagent de multiples caractéristiques structurelles. Afin de démontrer que la protéine γ-caténine peut compenser l'absence de β-caténine, nous avons généré des souris dans lesquelles, le système hématopoïétique est déficient pour ces deux protéines. Cette déficience combinée de β- caténine et γ-caténine ne perturbe pas la capacité des Cellules Souche Hématopoïétique-Long Terme (CSH-LT) de se renouveler, par contre elle agit sur un progéniteur précoce déjà différencié de la moelle osseuse. Ces résultats mettent en évidence que la protéine γ-caténine est capable de compenser l'absence de protéine β-caténine dans le système hématopoïétique. Par conséquent, ce travail contribue à une meilleure connaissance de la cascade Wnt dans l'hématopoïèse. Summary The canonical Wnt signal transduction pathway is a developmentally highly conserved. Wnts are secreted molecules which bind to the family of Frizzled receptors in a complex with the low density lipoprotein receptor related protein (LRP-5/6). This initial activation step leads to the stabilization and accumulation of β-catenin, first in the cytoplasm and subsequently in the nucleus where it forms heterodimers with TCF/LEF transcription factor family members. Wnt signalling has been shown to be important during early lymphopoiesis and has more recently, been suggested to be a key player in self-renewal of haematopoietic stem cells (HSCs). Although mostly gain of function studies indicate that components of the Wnt signalling pathway can influence the haematopoietic system, the role of β-catenin has never been directly investigated. The aim of this thesis project is to investigate the putatively critical role of β-catenin in vivo using the Cre-loxP mediated conditional loss of function approach. Surprisingly, β-catenin deficient bone marrow (BM) progenitors arc not impaired in their ability to self-renew and/or to reconstitute all haematopoietic lineages (myeloid, erythroid and lymphoid) in both mixed and straight bone marrow chimeras. In addition, both thymocyte development and survival, and antigen-induced proliferation of peripheral T cells are β- catenin independent. Our results do not necessarily exclude the possibility of an important function for β-catenin mediated Wnt signalling in the haematopoietic system, it rather raises the question that β-catenin is compensated for by another protein. A prime candidate that may take over the function of β-catenin in its absence, is the close relative plakoglobin, also know as γ-catenin. This protein shares multiple structural features with β-catenin. In order to investigate whether γ-catenin can compensate for the loss of β-catenin we have generated mice in which the haematopoietic compartment is deficient for both proteins. Combined deficiency of β-catenin and γ-catenin does not perturb Long Term-Haematopoietic Stem Cells (LT-HSC) self renewal, but affects an already lineage committed progenitor population within the BM. Our results demonstrate that y-catenin can indeed compensate for the loss of β-catenin within the haematopoietie system.

Capsid modified replicating adenovirus to selectively target colon cancer

Résumé: Pratiquement tous les cancers du colon contiennent des mutations dans la voie de signalisation de Wnt qui active constitutivement cette voie. Cette activation mène à la stabilisation de la β-catenine. La β-catenin est transportée dans le noyau ou elle active des gènes cible en interagissant avec le facteur de transcription de TCF/LEF. Des adénovirus qui peuvent sélectivement se répliquer dans les cellules tumorales sont les agents qui peuvent permettre la déstruction de la tumeur mais pas le tissu normal. In vitro, les adénovirus avec des sites d'attachement du facteur de transcription TCF dans les promoteurs de l'adénovirus montrent une sélectivité et une activité dans une large sélection de lignées cellulaires de cancer du colon. Au contraire, in vivo, quand les adénovirus modifiés sont injectés dans la circulation, ils sont moins efficaces à cause de leur fixation par le foie et à cause de l'absence d'expression du récepteur du Coxsackie-Adénovirus (CAR). Le but de ma thèse était de modifier la protéine principale de capside de l'adénovirus, fibre, pour augmenter l'infection des tumeurs du cancer du colon. La fibre de l'adénovirus est responsable de l'attachement aux cellules et de l'entrée virale. J'ai inséré un peptide RGD dans la boucle HI de la fibre qui dirige sélectivement le virus aux récepteurs des integrines. Les integrines sont surexprimées par les cellules du cancer du colon et l'endothélium des vesseaux de la tumeur. Le virus re-ciblé, vKH6, a montré une activité accrue dans toutes les lignées cellulaires de cancer du colon, tandis que la sélectivité était maintenue. In vivo, vKH6 était supérieur au virus avec une capside de type sauvage en retardant la croissance de la tumeur. Le virus s'est répliqué plus vite et dispersé graduellement dans la tumeur. Cet effet a été montré par hybridation in situ et par PCR quantitative. Cependant, la monothérapie avec le virus n'a pu retarder la croissance des cellules tumorales SW620 greffées que de 2 semaines, mais à cause des régions non infectées la tumeur n'a pas pu être éliminée. Bien que la combinaison avec les chimiothérapies conventionnelles soit d'intérêt potentiel, presque toutes interfèrent avec la réplication virale. Les drogues antiangiogéniques sont des agents anti-tumoraux efficaces et prometteurs. Ces drogues n'interfèrent pas avec le cycle de vie de l'adénovirus. RAD001 est un dérivé de la rapamycine et il inhibe mTOR, une protéine kinase de la voie de PI3K. RAD001 empêche la croissance des cellules et il a aussi des effets anti-angiogénique et immunosuppressifs. RAD001 in vitro n'affecte pas l'expression des gènes viraux et la production virale. La combinaison de VKH6 et RAD001 in vivo a un effet additif en retardant la croissance de la tumeur. Des nouveaux peptides plus efficaces dans le ciblage de l'adénovirus sont nécessaires pour augmenter l'infection des tumeurs. J'ai créé un système de recombinaison qui permettra la sélection de nouveaux peptides dans le contexte du génome de l'adénovirus. Summary Virtually all colon cancers have mutations in the Wnt signalling pathway which result in the constitutive activation of the pathway. This activation leads to stabilization of β-catenin. β-catenin enters the nucleus and activates its target genes through interaction with the TCF transcription factor. Selectively replicating adenoviruses are promising novel agents that can destroy the tumour but not the surrounding normal tissue. In vitro, adenoviruses with TCF binding sites in the early viral promoters show selectivity and activity in a broad panel of viruses but in vivo they are less effective due to the lack of expression of the Coxsackie-Adenovirus receptor (CAR). The aim of my thesis was to modify the major capsid protein of the adenovirus, fibre, to increase the infection of colon tumours. Fibre of adenovirus is responsible for the binding to cells and for the viral uptake. I inserted an RGD binding peptide into the HI loop of fibre that selectively targets the virus to integrins that are overexpressed on tumour cells and on tumour endothelium. The retargeted virus, vKH6, showed increased activity in all colon cancer cell lines while selectivity was maintained. In vivo, vKH6 is superior to a matched virus with a wild type capsid in delaying tumour growth. vKH6 replicates and gradually spreads within the tumour as shown by in situ hybridization and Q-PCR. The virus alone can delay the growth of SW620 xenografts by 2 weeks but due to uninfected tumour regions the tumour cannot be cured. Although combination with conventional chemotherapeutics is of potential interest, almost all of them interfere with the viral replication. Growing evidence supports that anti-angiogenic drugs are effective and promising anti-tumour agents. These drugs interfere less with the viral life cycle. RAD001 is a rapamycin derivative and it blocks mTOR, a protein kinase in the PI3K pathway. RAD001 inhibits cell growth and has strong anti-angiogenic and immunosuppressive effects. RAD001 in vitro does not affect viral gene expression and viral burst size. In vivo vKH6 and RAD001 have an additive effect in delaying tumour growth, but tumour growth is still not completely inhibited. To further increase tumour infection new tumour specific targeting peptides are needed. I created an adenovirus display library that will allow the selection of targeting peptides. This system may also facilitate the production of fibre modified viruses.

Genome-wide enrichment analysis between endometriosis and obesity-related traits reveals novel susceptibility loci.

Endometriosis is a chronic inflammatory condition in women that results in pelvic pain and subfertility, and has been associated with decreased body mass index (BMI). Genetic variants contributing to the heritable component have started to emerge from genome-wide association studies (GWAS), although the majority remain unknown. Unexpectedly, we observed an intergenic locus on 7p15.2 that was genome-wide significantly associated with both endometriosis and fat distribution (waist-to-hip ratio adjusted for BMI; WHRadjBMI) in an independent meta-GWAS of European ancestry individuals. This led us to investigate the potential overlap in genetic variants underlying the aetiology of endometriosis, WHRadjBMI and BMI using GWAS data. Our analyses demonstrated significant enrichment of common variants between fat distribution and endometriosis (P = 3.7 × 10(-3)), which was stronger when we restricted the investigation to more severe (Stage B) cases (P = 4.5 × 10(-4)). However, no genetic enrichment was observed between endometriosis and BMI (P = 0.79). In addition to 7p15.2, we identify four more variants with statistically significant evidence of involvement in both endometriosis and WHRadjBMI (in/near KIFAP3, CAB39L, WNT4, GRB14); two of these, KIFAP3 and CAB39L, are novel associations for both traits. KIFAP3, WNT4 and 7p15.2 are associated with the WNT signalling pathway; formal pathway analysis confirmed a statistically significant (P = 6.41 × 10(-4)) overrepresentation of shared associations in developmental processes/WNT signalling between the two traits. Our results demonstrate an example of potential biological pleiotropy that was hitherto unknown, and represent an opportunity for functional follow-up of loci and further cross-phenotype comparisons to assess how fat distribution and endometriosis pathogenesis research fields can inform each other.

Molecular determinants of congenital hypothyroidism due to thyroid dysgenesis

L’hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT) est la condition endocrinienne néonatale la plus fréquemment rencontrée, avec une incidence d’un cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT comprend toutes les anomalies du développement de la thyroïde. Parmi ces anomalies, le diagnostic le plus fréquent est l’ectopie thyroïdienne (~ 50% des cas). L’HCDT est fréquemment associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdisme) pouvant conduire à un retard mental sévère si non traitée. Le programme de dépistage néonatal assure un diagnostic et un traitement précoce par hormones thyroïdiennes. Cependant, même avec un traitement précoce (en moyenne à 9 jours de vie), un retard de développement est toujours observé, surtout dans les cas les plus sévères (c.-à-d., perte de 10 points de QI). Bien que des cas familiaux soient rapportés (2% des cas), l’HCTD est essentiellement considérée comme une entité sporadique. De plus, plus de 92% des jumeaux monozygotiques sont discordants pour les dysgénésies thyroïdiennes et une prédominance féminine est rapportée (spécialement dans le cas d’ectopies thyroïdiennes), ces deux observations étant clairement incompatible avec un mode de transmission héréditaire mendélien. Il est donc cohérent de constater que des mutations germinales dans les facteurs de transcription thyroïdiens connus (NKX2.1, PAX8, FOXE1, and NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des cas sporadiques testés et furent, de plus, exclues lors d’analyse d’association dans certaines familles multiplex. Collectivement, ces données suggèrent que des mécanismes non mendéliens sont à l’origine de la majorité des cas de dysgénésie thyroïdienne. Parmi ces mécanismes, nous devons considérer des modifications épigénétiques, des mutations somatiques précoces (au stade du bourgeon thyroïdien lors des premiers stades de l’embryogenèse) ou des défauts développementaux stochastiques (c.-à-d., accumulation aléatoire de mutations germinales ou somatiques). Voilà pourquoi nous proposons un modèle «2 hits » combinant des mutations (épi)génétiques germinales et somatiques; ce modèle étant compatible avec le manque de transmission familial observé dans la majorité des cas d’HCDT. Dans cette thèse, nous avons déterminé si des variations somatiques (épi)génétiques sont associées à l’HCTD via une approche génomique et une approche gène candidat. Notre approche génomique a révélé que les thyroïdes ectopiques ont un profil d’expression différent des thyroïdes eutopiques (contrôles) et que ce profil d’expression est enrichi en gènes de la voie de signalisation Wnt. La voie des Wnt est cruciale pour la migration cellulaire et pour le développement de plusieurs organes dérivés de l’endoderme (p.ex. le pancréas). De plus, le rôle de la voie des Wnt dans la morphogénèse thyroïdienne est supporté par de récentes études sur le poisson-zèbre qui montrent des anomalies du développement thyroïdien lors de la perturbation de la voie des Wnt durant différentes étapes de l’organogénèse. Par conséquent, l’implication de la voie des Wnt dans l’étiologie de la dysgénésie thyroïdienne est biologiquement plausible. Une trouvaille inattendue de notre approche génomique fut de constater que la calcitonine était exprimée autant dans les thyroïdes ectopiques que dans les thyroïdes eutopiques (contrôles). Cette trouvaille remet en doute un dogme de l’embryologie de la thyroïde voulant que les cellules sécrétant la calcitonine (cellules C) proviennent exclusivement d’une structure extrathyroïdienne (les corps ultimobranchiaux) fusionnant seulement avec la thyroïde en fin de développement, lorsque la thyroïde a atteint son emplacement anatomique définitif. Notre approche gène candidat ne démontra aucune différence épigénétique (c.-à-d. de profil de méthylation) entre thyroïdes ectopiques et eutopiques, mais elle révéla la présence d’une région différentiellement méthylée (RDM) entre thyroïdes et leucocytes dans le promoteur de FOXE1. Le rôle crucial de FOXE1 dans la migration thyroïdienne lors du développement est connu et démontré dans le modèle murin. Nous avons démontré in vivo et in vitro que le statut de méthylation de cette RDM est corrélé avec l’expression de FOXE1 dans les tissus non tumoraux (c.-à-d., thyroïdes et leucocytes). Fort de ces résultats et sachant que les RDMs sont de potentiels points chauds de variations (épi)génétiques, nous avons lancé une étude cas-contrôles afin de déterminer si des variants génétiques rares localisés dans cette RDM sont associés à la dysgénésie thyroïdienne. Tous ces résultats générés lors de mes études doctorales ont dévoilé de nouveaux mécanismes pouvant expliquer la pathogenèse de la dysgénésie thyroïdienne, condition dont l’étiologie reste toujours une énigme. Ces résultats ouvrent aussi plusieurs champs de recherche prometteurs et vont aider à mieux comprendre tant les causes des dysgénésies thyroïdiennes que le développement embryonnaire normal de la thyroïde chez l’homme.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

Funktionelle Charakterisierung der Casein Kinase 2 in der Etablierung und Aufrechterhaltung peripherer Toleranz durch dendritische Zellen

Dendritische Zellen (DCs) nehmen eine Schlüsselrolle in unserem Immunsystem ein, indem DCs sowohl Immunität, als auch Toleranz induzieren können. Im Falle der Immunität sind DCs in der Lage die Differenzierung der verschiedenen T-Helferzellen, wie Th1-, Th2- und Th17-Zellen zu steuern und tragen so zu der Qualität einer Immunantwort bei. Auf der anderen Seite können DCs in Gegenwart von TGF-β, IDO und Retinsäure die Differenzierung von regulatorischen T-Zellen induzieren und tragen somit zur Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz bei. Insbesondere in den Darm-assoziierten lymphatischen Geweben (GALT) müssen DCs unverhältnismäßige Immunantworten gegen harmlose Antigene aus der Nahrung und kommensale Bakterien verhindern, während gegen Pathogene schützende Immunantworten induziert werden müssen. Auf Grund dieser entgegengesetzten Funktionen der DCs wollten wir die molekularen Mechanismen der DCs untersuchen, die der Regulation von Immunität und Toleranz zu Grunde liegen. Insbesondere der Wnt-Signalweg ist für die Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz im GALT von Bedeutung. Da die Casein Kinase 2 in diesem Signalweg entscheidend beteiligt ist, haben wir die CK2-Funktion konditionell, unter der Kontrolle des CD11c-Promotors, deletiert. Hierfür haben wir CD11c-cre Mäuse mit Mäusen verpaart, welche ein von loxP-Signalsequenzen flankiertes Ck2β Gen (CK2β-fl/fl) tragen. Die konditionelle Deletion der CK2-Funktion in DCs, führte zu einer verstärkten Expression der kostimulatorischen Moleküle (wie CD40, CD80, CD86) und der Zytokine IL-6 und IL-12 unter „steady-state“ Bedingungen. Detaillierte Untersuchungen der T-Zellen in CD11c-cre x CK2β-fl/fl Mäusen zeigte eine deutlich reduzierte naive T-Zellpopulation, einhergehend mit einer erhöhten Th1- und Th17-Differenzierung. Speziell in den mesenterialen Lymphknoten konnte eine höhere Frequenz von T-bet+ und Rorγt+ CD4+ T-Zellen gefunden werden, welche große Mengen der Zytokine IFN-γ und IL-17 nach ex vivo Stimulation produzierten. Weiterführende in vivo Versuche, hier wurde das Modell der oralen Toleranz gewählt, zeigten das eine CK2-Deletion in DCs die Induktion einer oralen Toleranz verhindert. Unsere Daten zeigen eindeutig, dass die CK2 entscheidend in der Regulation der DC Homöostase und der Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz beteiligt ist.

RP1 is a phosphorylation target of CK2 and is involved in cell adhesion

RP1 (synonym: MAPRE2, EB2) is a member of the microtubule binding EB1 protein family, which interacts with APC, a key regulatory molecule in the Wnt signalling pathway. While the other EB1 proteins are well characterized the cellular function and regulation of RP1 remain speculative to date. However, recently RP1 has been implicated in pancreatic cancerogenesis. CK2 is a pleiotropic kinase involved in adhesion, proliferation and anti-apoptosis. Overexpression of protein kinase CK2 is a hallmark of many cancers and supports the malignant phenotype of tumor cells. In this study we investigate the interaction of protein kinase CK2 with RP1 and demonstrate that CK2 phosphorylates RP1 at Ser(236) in vitro. Stable RP1 expression in cell lines leads to a significant cleavage and down-regulation of N-cadherin and impaired adhesion. Cells expressing a Phospho-mimicking point mutant RP1-ASP(236) show a marked decrease of adhesion to endothelial cells under shear stress. Inversely, we found that the cells under shear stress downregulate endogenous RP1, most likely to improve cellular adhesion. Accordingly, when RP1 expression is suppressed by shRNA, cells lacking RP1 display significantly increased cell adherence to surfaces. In summary, RP1 phosphorylation at Ser(236) by CK2 seems to play a significant role in cell adhesion and might initiate new insights in the CK2 and EB1 family protein association.

Ectodysplasin/NF-κB Promotes Mammary Cell Fate via Wnt/β-catenin Pathway.

Mammary gland development commences during embryogenesis with the establishment of a species typical number of mammary primordia on each flank of the embryo. It is thought that mammary cell fate can only be induced along the mammary line, a narrow region of the ventro-lateral skin running from the axilla to the groin. Ectodysplasin (Eda) is a tumor necrosis factor family ligand that regulates morphogenesis of several ectodermal appendages. We have previously shown that transgenic overexpression of Eda (K14-Eda mice) induces formation of supernumerary mammary placodes along the mammary line. Here, we investigate in more detail the role of Eda and its downstream mediator transcription factor NF-κB in mammary cell fate specification. We report that K14-Eda mice harbor accessory mammary glands also in the neck region indicating wider epidermal cell plasticity that previously appreciated. We show that even though NF-κB is not required for formation of endogenous mammary placodes, it is indispensable for the ability of Eda to induce supernumerary placodes. A genome-wide profiling of Eda-induced genes in mammary buds identified several Wnt pathway components as potential transcriptional targets of Eda. Using an ex vivo culture system, we show that suppression of canonical Wnt signalling leads to a dose-dependent inhibition of supernumerary placodes in K14-Eda tissue explants.

Activation of the Wnt/Beta-catenin Signaling Pathway during Oral Carcinogenesis Process Is Not Influenced by the Absence of Galectin-3 in Mice

Background/Aim: Galectin-3 has been associated with activated Wnt pathway, translocating beta-catenin into the nucleus. However, it is still unknown whether this lectin drives the Wnt signaling activation in lesions from galectin-3-deficient (Gal3(-/-)) mice. The purpose was to study beta-catenin expression in tongue lesions from Gal3(-/-) and wildtype (Gal3(+/+)) mice and the status of Wnt signaling. Materials and Methods: Twenty Gal3(-/-) and Gal3(+/+) male mice were challenged with 4-nitroquinolin-1-oxide and killed at week 16 and 32. Tongues were processed and stained with H&E to detect dysplasias and carcinomas. An imunohistochemical assay was performed to evaluate beta-catenin expression. Results: Carcinomas were more evident in Gal3(+/+) than Gal3(-/-) mice (55.5% vs. 28.5%, respectively; p>0.05). Elevated expression of non-membranous beta-catenin was observed in dysplasias and carcinomas from both groups (p>0.05). Conclusion: Absence of galectin-3 does not interfere in the pattern of beta-catenin expression and therefore in the mediation of the Wnt signaling pathway.

Essential role of the Wnt pathway effector Tcf-1 for the establishment of functional CD8 T cell memory.

Immune protection from intracellular pathogens depends on the generation of terminally differentiated effector and of multipotent memory precursor CD8 T cells, which rapidly regenerate effector and memory cells during recurrent infection. The identification of factors and pathways involved in CD8 T cell differentiation is of obvious importance to improve vaccination strategies. Here, we show that mice lacking T cell factor 1 (Tcf-1), a nuclear effector of the canonical Wingless/Integration 1 (Wnt) signaling pathway, mount normal effector and effector memory CD8 T cell responses to infection with lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV). However, Tcf-1-deficient CD8 T cells are selectively impaired in their ability to expand upon secondary challenge and to protect from recurrent virus infection. Tcf-1-deficient mice essentially lack CD8 memory precursor T cells, which is evident already at the peak of the primary response, suggesting that Tcf-1 programs CD8 memory cell fate. The function of Tcf-1 to establish CD8 T cell memory is dependent on the catenin-binding domain in Tcf-1 and requires the Tcf-1 coactivators and Wnt signaling intermediates beta-catenin and gamma-catenin. These findings demonstrate that the canonical Wnt signaling pathway plays an essential role for CD8 central memory T cell differentiation under physiological conditions in vivo. They raise the possibility that modulation of Wnt signaling may be exploited to improve the generation of CD8 memory T cells during vaccination or for therapies designed to promote sustained cytotoxic CD8 T cell responses against tumors.

The role of WNT and mTOR in human memory T cell formation

Cancer is one of the world's leading causes of death with a rising trend in incidence. These epidemiologic observations underline the need for novel treatment strategies. In this regard, a promising approach takes advantage of the adaptive effector mechanisms of the immune system, using T lymphocytes to specifically target and destroy tumour cells. However, whereas current approaches mainly depend on short-lived, terminally differentiated effector T cells, increasing evidence suggests that long lasting and maximum efficient immune responses are mediated by low differentiated memory T cells. These memory T cells should display characteristics of stem cells, such as longevity, self-renewal capacity and the ability to continuously give rise to further differentiated effectors. These stem celllike memory T (TSCM) cells are thought to be of key therapeutic value as they might not only attack differentiated tumour cells, but also eradicate the root cause of cancer, the cancer stem cells themselves. Thus, efforts are made to characterize TSCM cells and to identify the signalling pathways which mediate their induction. Recently, a human TSCM cell subset was described and the activation of the Wnt-ß-catenin signalling pathway by the drug TWS119 during naive CD8+ T (TN) cell priming was suggested to mediate their induction. However, a precise deciphering of the signalling pathways leading to TSCM cell induction and an in-depth characterization of in vitro induced and in vivo occurring TSCM cells remain to be performed. Here, evidence is presented that the induction of human and mouse CD8+ and CD4+ TSCM cells may be triggered by inhibition of mechanistic/mammalian target of rapamycin (mTOR) complex 1 with simultaneously active mTOR complex 2. This molecular mechanism arrests a fraction of activated TN cells in a stem cell-like differentiation state independently of the Wnt-ß-catenin signalling pathway. Of note, TWS119 was found to also inhibit mTORCl, thereby mediating the induction of TSCM cells. Suggesting an immunostimulatory effect, the acquired data broaden the therapeutic range of mTORCl inhibitors like rapamycin, which are, at present, exclusively used due to their immunosuppressive function. Furthermore, by performing broad metabolic analyses, a well-orchestrated interplay between intracellular signalling pathways and the T cells' metabolic programmes could be identified as important regulator of the T cells' differentiation fate. Moreover, in vitro induced CD4+ TSCM cells possess superior functional capacities and share fate-determining key factors with their naturally occurring counterparts, assessed by a first-time full transcriptome analysis of in vivo occurring CD4+ TN cell, TSCM cells and central memory (TCM) cells and in vitro induced CD4+ TSCM cells. Of interest, a group of 56 genes, with a unique expression profile in TSCM cells could be identified. Thus, a pharmacological mechanism allowing to confer sternness to activated TN cells has been found which might be highly relevant for the design of novel T cell-based cancer immunotherapies.