Role of heme regulated eIF2α kinase in pancreatic beta cell function and viability

The eukaryotic translation initiation factor 2 alpha (eIF2α) is part of the initiation complex that drives the initiator amino acid methionine to the ribosome, a crucial step in protein translation. In stress conditions such as virus infection, endoplasmic reticulum (ER) stress, amino acid or heme deficiency eIF2α can be phosphorylated and thereby inhibit global protein synthesis. This adaptive mechanism prevents protein accumulation and consequent cytotoxic effects. Heme-regulated eIF2α kinase (HRI) is a member of the eIF2α kinase family that regulates protein translation in heme deficiency conditions. Although present in all tissues, HRI is predominantly expressed in erythroid cells where it remains inactive in the presence of normal heme concentrations. In response to heme deficiency, HRI is activated and phosphorylates eIF2α decreasing globin synthesis. This mechanism is important to prevent accumulation of heme-free globin chains which cause ER stress and apoptosis. RNA sequencing data from our group showed that in human islets and in primary rat beta cells HRI is the most expressed eIF2α kinase compared to the other family members. Despite its high expression levels, little is known about HRI function in beta cells. The aim of this project is to identify the role of HRI in pancreatic beta cells. This was investigated taking a loss-of-function approach. HRI knock down (KD) by RNA interference induced beta cell apoptosis in basal condition. HRI KD potentiated the apoptotic effects of palmitate or proinflammatory cytokines, two in vitro models for type 2 and type 1 diabetes, respectively. Increased cytokine-induced apoptosis was also observed in HRI-deficient primary rat beta cells. Unexpectedly, we observed a mild increase in eIF2α phosphorylation in HRI-deficient cells. The levels of mRNA or protein expression of C/EBP homologous protein (CHOP) and activating transcription factor 4 (ATF4) were not modified. HRI KD cells have decreased spliced X-box binding protein 1 (XBP1s), an important branch of the ER stress response. However, overexpression of XBP1s by adenovirus in HRI KD cells did not protect from HRI siRNA-induced apoptosis. HRI deficiency decreased phosphorylation of Akt and its downstream targets glycogen synthase kinase 3 (GSK3), forkhead box protein O1 (FOXO1) and Bcl-2-associated death promoter (BAD). Overexpression of a constitutively active form of Akt by adenovirus in HRI-deficient beta cells partially decreased HRI KD-mediated apoptosis. Interestingly, BAD silencing protected from apoptosis caused by HRI deficiency. HRI silencing in beta cells also induced JNK activation. These results suggest an important role of HRI in beta cell survival through modulation of the Akt/BAD pathway. Thus, HRI may be an interesting target to modulate beta cell fate in diabetic conditions.

Chronic myeloid leukemia gene therapy delivered by cell penetrating peptides : from bench to clinic

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Mécanismes moléculaires de l’hypertrophie vasculaire dans le modèle animal d’hypertension essentielle (SHR)

La voie de signalisation des phosphoinositides joue un rôle clé dans la régulation du tonus vasculaire. Plusieurs études rapportent une production endogène de l’angiotensin II (Ang II) et de l’endothéline-1 (ET-1) par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) de rats spontanément hypertendus (spontaneously hypertensive rats : SHR). De plus, l’Ang II exogène induit son effet prohypertrophique sur les CMLVs selon un mécanisme dépendant de la protéine Gqα et de la PKCẟ. Cependant, le rôle de l’axe Gqα/PLCβ/PKCẟ dans l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal de l’hypertension artérielle n’est pas encore étudié. L’objectif principal de cette thèse est d’examiner le rôle de l’axe Gqα/PLCβ1 dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal d’hypertension artérielle essentielle (spontaneously hypertensive rats : SHR). Nos premiers résultats indiquent que contrairement aux CMLVs de SHR âgés de 12 semaines (absence d’hypertrophie cardiaque), les CMLVs de SHR âgés de 16 semaines (présence d’hypertrophie cardiaque) présentent une surexpression protéique endogène de Gqα et de PLCβ1 par rapport aux CMLVs de rats WKY appariés pour l’âge. L’inhibition du taux d’expression protéique de Gqα et de PLCβ1 par des siRNAs spécifiques diminue significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. De plus, la surexpression endogène des Gqα et PLCβ1, l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR de 16 semaines ont été atténués significativement par des antagonistes des récepteurs AT1 (losartan) et ETA (BQ123), mais pas par l’antagoniste du récepteur ETB (BQ788). L’inhibition pharmacologique des MAPKs par PD98059 diminue significativement la surexpression endogène de Gqα/PLCβ1 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. D’un côté, l’inhibition du stress oxydatif (par DPI, inhibiteur de la NAD(P)H oxidase, et NAC , molécule anti-oxydante), de la molécule c-Src (PP2) et des récepteurs de facteurs de croissance (AG1024 (inhibiteur de l’IGF1-R), AG1478 (inhibiteur de l’EGFR) et AG1295 (inhibiteur du PDGFR)) a permis d’atténuer significativement la surexpression endogène élevée de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. D’un autre côté, DPI, NAC et PP2 atténuent significativement l’hyperphosphorylation de la molécule c-Src, des RTKs (récepteurs à activité tyrosine kinase) et de la molécule ERK1/2. Dans une autre étude, nous avons aussi démontré que la PKCẟ montre une hyperphosphorylation en Tyr311 dans les CMLVs de SHR comparées aux CMLVs de WKY. La rottlerin, utilisée comme inhibiteur spécifique de la PKCẟ, inhibe significativement cette hyperphosphorylation en Tyr311 dépendamment de la concentration. L’inhibition de l’activité de la PKCẟ par la rottlerin a été aussi associée à une atténuation significative de la surexpression protéique endogène de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. De plus, l’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, en amont du stress oxydatif, a permis d’inhiber significativement l’activité de la NADPH, le taux de production élevée de l’ion superoxyde ainsi que l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2, de la molécule c-Src et des RTKs. À notre surprise, nous avons aussi remarqué une surexpression protéique de l’EGFR et de l’IGF-1R dans les CMLVs de SHR à l’âge de 16 semaines. L’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, de la molécule c-Src et du stress oxydatif a permis d’inhiber significativement la surexpression protéique endogène de ces RTKs. De plus, l’inhibition de l’expression protéique de l’EGFR et de la molécule c-Src par des siRNA spécifiques atténue significativement le taux d’expression protéique élevé de Gqα et de PLCβ1 ainsi que le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. Des siRNAs spécifiques à la PKCẟ ont permis d’atténuer significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR et confirment le rôle important de la PKCẟ dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs selon une voie dépendante du stress oxydatif. En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle important de l’activation endogène de l’axe Gqα-PLCβ-PKCẟ dans le processus d’hypertrophie vasculaire selon un mécanisme impliquant une activation endogène des récepteurs AT1/ETa, de la molécule c-Src, du stress oxidatif, des RTKs et des MAPKs.

Rôle des cellules endothéliales dans l’immunité innée précoce induite lors d’infections par des coronavirus murins

Les cellules endothéliales (EC) constituent une première barrière physique à la dissémination de virus pléiotropiques circulant par voie hématogène mais leur contribution à la défense innée anti-virale est peu connue. Des dysfonctions des EC de la barrière hémato-encéphalique (BMEC) et des sinusoïdes hépatiques (LSEC) ont été rapportées dans des neuropathologies et des hépatites aiguës ou chroniques d’origine virale, suggérant que des atteintes à leur intégrité contribuent à la pathogenèse. Les sérotypes de coronavirus de l’hépatite murine (MHV), se différenciant par leur capacité à induire des hépatites et des maladies neurologiques de sévérité variable et/ou leur tropisme pour les EC, représentent des modèles viraux privilégiés pour déterminer les conséquences de l’infection des EC sur la pathogenèse virale. Lors d’infection par voie hématogène, le sérotype MHV3, le plus virulent des MHV, induit une hépatite fulminante, caractérisée par une réponse inflammatoire sévère, et des lésions neurologiques secondaires alors que le sérotype moins virulent, MHV-A59, induit une hépatite modérée sans atteintes secondaires du système nerveux central (SNC). Par ailleurs, le sérotype MHV3, à la différence du MHV-A59, démontre une capacité à stimuler la production de cytokines par la voie TLR2. Les variants atténués du MHV3, les virus 51.6-MHV3 et YAC-MHV3, sont caractérisés par un faible tropisme pour les LSEC et induisent respectivement une hépatite modérée et subclinique. Compte tenu de l’importance des LSEC dans le maintien de la tolérance hépatique et de l’élimination des pathogènes circulants, il a été postulé que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire lors d’infections par les MHV est associée à la réplication virale et à l’altération des propriétés tolérogéniques et vasculaires des LSEC. Les désordres inflammatoires hépatiques pourraient résulter d’une activation différentielle du TLR2, plutôt que des autres TLR et des hélicases, selon les sérotypes. D’autre part, compte tenu du rôle des BMEC dans la prévention des infections du SNC, il a été postulé que l’invasion cérébrale secondaire par les coronavirus est reliée à l’infection des BMEC et le bris subséquent de la barrière hémato-encéphalique (BHE). À l’aide d’infections in vivo et in vitro par les différents sérotypes MHV, chez des souris ou des cultures de BMEC et de LSEC, nous avons démontré, d’une part, que l’infection in vitro des LSEC par le sétotype MHV3, à la différence des variants 51.6- et YAC-MHV3, altérait la production du facteur vasodilatant NO et renversait leur phénotype tolérogénique en favorisant la production de cytokines et de chimiokines inflammatoires. Ces dysfonctions se traduisaient in vivo par une réponse inflammatoire incontrôlée et une dérégulation du recrutement intrahépatique de leucocytes, favorisant la réplication virale et les dommages hépatiques. Nous avons aussi démontré, à l’aide de souris TLR2 KO et de LSEC dont l’expression du TLR2 a été abrogée par des siRNA, que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire induite par le sérotype MHV3, dépendait en partie de l’induction et de l’activation préférentielle du TLR2 par le virus dans le foie. D’autre part, la sévérité de la réplication virale au foie et des désordres dans le recrutement leucocytaire intrahépatique induits par le MHV3, et non par le MHV-A59 et le 51.6-MHV3, corrélaient avec une invasion virale subséquente du SNC, au niveau de la BHE. Nous avons démontré que l’invasion cérébrale du MHV3 était associée à une infection productive des BMEC et l’altération subséquente des protéines de jonctions serrées occludine, VE-cadhérine et ZO-1 se traduisant par une augmentation de la perméabilité de la BHE et l’entrée consécutive du virus dans le cerveau. Dans l’ensemble, les résultats de cette étude mettent en lumière l’importance du maintien de l’intégrité structurale et fonctionnelle des LSEC et des BMEC lors d’infections virales aigües par des MHV afin de limiter les dommages hépatiques associés à l’induction d’une réponse inflammatoire exagérée et de prévenir le passage des virus au cerveau suite à une dissémination par voie hématogène. Ils révèlent en outre un nouveau rôle aggravant pour le TLR2 dans l’évolution de l’hépatite virale aigüe ouvrant la voie à de nouvelles avenues thérapeutiques visant à moduler l’activité inflammatoire du TLR2.

Identification of cyclins A1, E1 and vimentin as downstream targets of heme oxygenase-1 in vascular endothelial growth factor-mediated angiogenesis

Angiogenesis is an essential physiological process and an important factor in disease pathogenesis. However, its exploitation as a clinical target has achieved limited success and novel molecular targets are required. Although heme oxygenase-1 (HO-1) acts downstream of vascular endothelial growth factor (VEGF) to modulate angiogenesis, knowledge of the mechanisms involved remains limited. We set out identify novel HO-1 targets involved in angiogenesis. HO-1 depletion attenuated VEGF-induced human endothelial cell (EC) proliferation and tube formation. The latter response suggested a role for HO-1 in EC migration, and indeed HO-1 siRNA negatively affected directional migration of EC towards VEGF; a phenotype reversed by HO-1 over-expression. EC from Hmox1(-/-) mice behaved similarly. Microarray analysis of HO-1-depleted and control EC exposed to VEGF identified cyclins A1 and E1 as HO-1 targets. Migrating HO-1-deficient EC showed increased p27, reduced cyclin A1 and attenuated cyclin-dependent kinase 2 activity. In vivo, cyclin A1 siRNA inhibited VEGF-driven angiogenesis, a response reversed by Ad-HO-1. Proteomics identified structural protein vimentin as an additional VEGF-HO-1 target. HO-1 depletion inhibited VEGF-induced calpain activity and vimentin cleavage, while vimentin silencing attenuated HO-1-driven proliferation. Thus, vimentin and cyclins A1 and E1 represent VEGF-activated HO-1-dependent targets important for VEGF-driven angiogenesis.

E-cadherin transport from the trans-Golgi network in tubulovesicular carriers is selectively regulated by Golgin-97

E-cadherin is a cell-cell adhesion protein that is trafficked and delivered to the basolateral cell surface. Membrane-bound carriers for the post-Golgi exocytosis of E-cadherin have not been characterized. Green fluorescent protein (GFP)-tagged E-cadherin (Ecad-GFP) is transported from the trans-Golgi network (TGN) to the recycling endosome on its way to the cell surface in tubulovesicular carriers that resemble TGN tubules labeled by members of the golgin family of tethering proteins. Here, we examine the association of golgins with tubular carriers containing E-cadherin as cargo. Fluorescent GRIP domains from golgin proteins replicate the membrane binding of the full-length proteins and were coexpressed with Ecad-GFP. The GRIP domains of p230/golgin-245 and golgin-97 had overlapping but nonidentical distributions on the TGN; both domains were on TGN-derived tubules but only the golgin-97 GRIP domain coincided with Ecad-GFP tubules in live cells. When the Arl1-binding endogenous golgins, p230/golgin-245 and golgin-97 were displaced from Golgi membranes by overexpression of the p230 GRIP domain, trafficking of Ecad-GFP was inhibited. siRNA knockdown of golgin-97 also inhibited trafficking of Ecad-GFP. Thus, the GRIP domains of p230/golgin-245 and golgin-97 bind discriminately to distinct membrane subdomains of the TGN. Golgin-97 is identified as a selective and essential component of the tubulovesicular carriers transporting E-cadherin out of the TGN.

Cdk1/Erk2- and Plk1-dependent phosphorylation of a centrosome protein, Cep55, is required for its recruitment to midbody and cytokinesis

Centrosomes in mammalian cells have recently been implicated in cytokinesis; however, their role in this process is poorly defined. Here, we describe a human coiled-coil protein, Cep55 (centrosome protein 55 kDa), that localizes to the mother centriole during interphase. Despite its association with gamma-TuRC anchoring proteins CG-NAP and Kendrin, Cep55 is not required for microtubule nucleation. Upon mitotic entry, centrosome dissociation of Cep55 is triggered by Erk2/Cdk1-dependent phosphorylation at S425 and S428. Furthermore, Cep55 locates to the midbody and plays a role in cytokinesis, as its depletion by siRNA results in failure of this process. S425/428 phosphorylation is required for interaction with Plk1, enabling phosphorylation of Cep55 at S436. Cells expressing phosphorylation-deficient mutant forms of Cep55 undergo cytokinesis failure. These results highlight the centrosome as a site to organize phosphorylation of Cep55, enabling it to relocate to the midbody to function in mitotic exit and cytokinesis.

The chicken ovalbumin upstream promoter-transcription factors modulate genes and pathways involved in skeletal muscle cell metabolism

The chicken ovalbumin upstream promoter-transcription factors ( COUP-TFs) are orphan members of the nuclear hormone receptor ( NR) superfamily. COUP-TFs are involved in organogenesis and neurogenesis. However, their role in skeletal muscle ( and other major mass tissues) and metabolism remains obscure. Skeletal muscle accounts for similar to 40% of total body mass and energy expenditure. Moreover, this peripheral tissue is a primary site of glucose and fatty acid utilization. We utilize small interfering RNA ( siRNA)-mediated attenuation of Coup-TfI and II ( mRNA and protein) in a skeletal muscle cell culture model to understand the regulatory role of Coup-Tfs in this energy demanding tissue. This targeted NR repression resulted in the significant attenuation of genes that regulate lipid mobilization and utilization ( including Ppar alpha, Fabp3, and Cpt-1). This was coupled to reduced fatty acid beta-oxidation. Additionally we observed significant attenuation of Ucp1, a gene involved in energy expenditure. Concordantly, we observed a 5-fold increase in ATP levels in cells with siRNA-mediated repression of Coup-TfI and II. Furthermore, the expression of classical liver X receptor ( LXR) target genes involved in reverse cholesterol transport ( Abca1 and Abcg1) were both significantly repressed. Moreover, we observed that repression of the Coup-Tfs ablated the activation of Abca1, and Abcg1 mRNA expression by the selective LXR agonist, T0901317. In concordance, Coup-Tf-siRNA-transfected cells were refractory to Lxr-mediated reduction of total intracellular cholesterol levels in contrast to the negative control cells. In agreement Lxr-mediated activation of the Abca1 promoter in Coup-Tf-siRNA cells was attenuated. Collectively, these data suggest a pivotal role for Coup-Tfs in the regulation of lipid utilization/cholesterol homeostasis in skeletal muscle cells and the modulation of Lxr-dependent gene regulation.

RNA interference-inducing hairpin RNAs in plants act through the viral defence pathway

RNA interference (RNAi) is widely used to silence genes in plants and animals. it operates through the degradation of target mRNA by endonuclease complexes guided by approximately 21 nucleotide (nt) short interfering RNAs (siRNAs). A similar process regulates the expression of some developmental genes through approximately 21 nt microRNAs. Plants have four types of Dicer-like (DCL) enzyme, each producing small RNAs with different functions. Here, we show that DCL2, DCL3 and DCL4 in Arabidopsis process both replicating viral RNAs and RNAi-inducing hairpin RNAs (hpRNAs) into 22-, 24- and 21 nt siRNAs, respectively, and that loss of both DCL2 and DCL4 activities is required to negate RNAi and to release the plant's repression of viral replication. We also show that hpRNAs, similar to viral infection, can engender long-distance silencing signals and that hpRNA-induced silencing is suppressed by the expression of a virus-derived suppressor protein. These findings indicate that hpRNA-mediated RNAi in plants operates through the viral defence pathway.

Proinsulin is encoded by an RNA splice variant in human blood myeloid cells

Genes for peripheral tissue-restricted self-antigens are expressed in thymic and hematopoietic cells. In thymic medullary epithelial cells, self-antigen expression imposes selection on developing autoreactive T cells and regulates susceptibility to autoimmune disease in mouse models. Less is known about the role of self-antigen expression by hematopoietic cells. Here we demonstrate that one of the endocrine self-antigens expressed by human blood myeloid cells, proinsulin, is encoded by an RNA splice variant. The surface expression of immunoreactive proinsulin was significantly decreased after transfection of monocytes with small interfering RNA to proinsulin. Furthermore, analogous to proinsulin transcripts in the thymus, the abundance of the proinsulin RNA splice variant in blood cells corresponded with the length of the variable number of tandem repeats 5' of the proinsulin gene, known to be associated with type 1 diabetes susceptibility. Self-antigen expression by peripheral myeloid cells extends the umbrella of immunological self and, by analogy with the thymus, may be implicated in peripheral immune tolerance.

Isoform specific changes in calcium transporters in colon and breast cancer cell lines

Calcium transporters play vital roles in the transport of calcium ions across cells of the mammary gland and the intestine. One such transporter is the plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA), of which there are 4 different genes (PMCA1-4). In these studies we investigated the hypothesis that the expression of PMCA is altered in HT-29 colon cancer cells during sodium butyrate and post-confluence mediated differentiation. We also investigated if PMCA expression is altered in breast cancer cell lines in an isofrom specific manner. Our results indicate isoform specific changes in PMCA mRNA and protein levels in HT-29 cells during differentiation, using real time RT-PCR and western blotting, respectively. We also observed pronounced alterations in the mRNA levels of the PMCA isoform linked to lactation (PMCA2) in a bank of breast cancer cell lines compared to normal cell lines. Changes in other isoforms were less pronounced. To further study the role of specific calcium transporters we have optimised conditions for the reverse transfection of MCF-7 breast cancer cells using NeoFX (Ambion). Using real time RT-PCR we have confirmed gene knockdown for specific isoforms and have studied the time course of knockdown over 96 hours. We see approximately 68 % inhibition at 24 hours increasing to 84 % 96 hours post-reverse transfection. Our studies suggest that the expression of specific calcium transporter isoforms can be significantly altered in cancer cell lines and that isoform specific inhibition of calcium transporters is possible using reverse transfection of siRNA

An aqueous extract of Fagonia cretica induces DNA damage, cell cycle arrest and apoptosis in breast cancer cells via FOXO3a and p53 expression

Background - Plants have proved to be an important source of anti-cancer drugs. Here we have investigated the cytotoxic action of an aqueous extract of Fagonia cretica, used widely as a herbal tea-based treatment for breast cancer. Methodology/Principal Findings - Using flow cytometric analysis of cells labeled with cyclin A, annexin V and propidium iodide, we describe a time and dose-dependent arrest of the cell cycle in G0/G1 phase of the cell cycle and apoptosis following extract treatment in MCF-7 (WT-p53) and MDA-MB-231 (mutant-p53) human breast cancer cell lines with a markedly reduced effect on primary human mammary epithelial cells. Analysis of p53 protein expression and of its downstream transcription targets, p21 and BAX, revealed a p53 associated growth arrest within 5 hours of extract treatment and apoptosis within 24 hours. DNA double strand breaks measured as ?-H2AX were detected early in both MCF-7 and MDA-MB-231 cells. However, loss of cell viability was only partly due to a p53-driven response; as MDA-MB-231 and p53-knockdown MCF-7 cells both underwent cell cycle arrest and death following extract treatment. p53-independent growth arrest and cytotoxicity following DNA damage has been previously ascribed to FOXO3a expression. Here, in MCF-7 and MDA-MB-231 cells, FOXO3a expression was increased significantly within 3 hours of extract treatment and FOXO3 siRNA reduced the extract-induced loss of cell viability in both cell lines. Conclusions/Significance - Our results demonstrate for the first time that an aqueous extract of Fagonia cretica can induce cell cycle arrest and apoptosis via p53-dependent and independent mechanisms, with activation of the DNA damage response. We also show that FOXO3a is required for activity in the absence of p53. Our findings indicate that Fagonia cretica aqueous extract contains potential anti-cancer agents acting either singly or in combination against breast cancer cell proliferation via DNA damage-induced FOXO3a and p53 expression.