Identification of in vitro phosphorylation sites in the growth cone protein SCG10. Effect Of phosphorylation site mutants on microtubule-destabilizing activity.

SCG10 is a neuron-specific, membrane-associated protein that is highly concentrated in growth cones of developing neurons. Previous studies have suggested that it is a regulator of microtubule dynamics and that it may influence microtubule polymerization in growth cones. Here, we demonstrate that in vivo, SCG10 exists in both phosphorylated and unphosphorylated forms. By two-dimensional gel electrophoresis, two phosphoisoforms were detected in neonatal rat brain. Using in vitro phosphorylated recombinant protein, four phosphorylation sites were identified in the SCG10 sequence. Ser-50 and Ser-97 were the target sites for protein kinase A, Ser-62 and Ser-73 for mitogen-activated protein kinase and Ser-73 for cyclin-dependent kinase. We also show that overexpression of SCG10 induces a disruption of the microtubule network in COS-7 cells. By expressing different phosphorylation site mutants, we have dissected the roles of the individual phosphorylation sites in regulating its microtubule-destabilizing activity. We show that nonphosphorylatable mutants have increased activity, whereas mutants in which phosphorylation is mimicked by serine-to-aspartate substitutions have decreased activity. These data suggest that the microtubule-destabilizing activity of SCG10 is regulated by phosphorylation, and that SCG10 may link signal transduction of growth or guidance cues involving serine/threonine protein kinases to alterations of microtubule dynamics in the growth cone.

Role of Mitogen-Activated Protein Kinases in Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury during Heart Transplantation.

In solid organ transplantation, ischemia/reperfusion (IR) injury during organ procurement, storage and reperfusion is an unavoidable detrimental event for the graft, as it amplifies graft inflammation and rejection. Intracellular mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways regulate inflammation and cell survival during IR injury. The four best-characterized MAPK subfamilies are the c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), extracellular signal- regulated kinase-1/2 (ERK1/2), p38 MAPK, and big MAPK-1 (BMK1/ERK5). Here, we review the role of MAPK activation during myocardial IR injury as it occurs during heart transplantation. Most of our current knowledge regarding MAPK activation and cardioprotection comes from studies of preconditioning and postconditioning in nontransplanted hearts. JNK and p38 MAPK activation contributes to myocardial IR injury after prolonged hypothermic storage. p38 MAPK inhibition improves cardiac function after cold storage, rewarming and reperfusion. Small-molecule p38 MAPK inhibitors have been tested clinically in patients with chronic inflammatory diseases, but not in transplanted patients, so far. Organ transplantation offers the opportunity of starting a preconditioning treatment before organ procurement or during cold storage, thus modulating early events in IR injury. Future studies will need to evaluate combined strategies including p38 MAPK and/or JNK inhibition, ERK1/2 activation, pre- or postconditioning protocols, new storage solutions, and gentle reperfusion.

Limited role of the c-Jun N-terminal kinase pathway in a neonatal rat model of cerebral hypoxia-ischemia

D-JNKI1, a cell-permeable peptide inhibitor of the c-Jun N-terminal kinase (JNK) pathway, has been shown to be a powerful neuroprotective agent after focal cerebral ischemia in adult mice and young rats. We have investigated the potential neuroprotective effect of D-JNKI1 and the involvement of the JNK pathway in a neonatal rat model of cerebral hypoxia-ischemia. Seven-day-old rats underwent a permanent ligation of the right common carotid artery followed by 2h of hypoxia (8% oxygen). Treatment with D-JNKI1 (0.3mg/kg intraperitoneally) significantly reduced early calpain activation, late caspase-3 activation and, in the thalamus, autophagosome formation, indicating an involvement of JNK in different types of cell death: necrotic, apoptotic and autophagic. However the size of the lesion was unchanged. Further analysis showed that neonatal hypoxia-ischemia induced an immediate decrease in JNK phosphorylation (reflecting mainly P-JNK1) followed by a slow progressive increase (including P-JNK3 54kDa), whereas c-jun and c-fos expression were both strongly activated immediately after hypoxia-ischemia. In conclusion, unlike in adult ischemic models, JNK is only moderately activated after severe cerebral hypoxia-ischemia in neonatal rats and the observed positive effects of D-JNKI1 are insufficient to give neuroprotection. Thus, for perinatal asphyxia, D-JNKI1 can only be considered in association with other therapies.

Reduced pancreatic β-cell mass is associated with decreased FoxO1 and Erk1/2 protein phosphorylation in low-protein malnourished rats

A low-protein diet leads to functional and structural pancreatic islet alterations, including islet hypotrophy. Insulin-signaling pathways are involved in several adaptive responses by pancreatic islets. We determined the levels of some insulin-signaling proteins related to pancreatic islet function and growth in malnourished rats. Adult male Wistar rats (N = 20 per group) were fed a 17% protein (normal-protein diet; NP) or 6% protein (low-protein diet; LP), for 8 weeks. At the end of this period, blood glucose and serum insulin and albumin levels were measured. The morphometric parameters of the endocrine pancreas and the content of some proteins in islet lysates were determined. The β-cell mass was significantly reduced (≅65%) in normoglycemic but hypoinsulinemic LP rats compared to NP rats. Associated with these alterations, a significant 30% reduction in insulin receptor substrate-1 and a 70% increase in insulin receptor substrate-2 protein content were observed in LP islets compared to NP islets. The phosphorylated serine-threonine protein kinase (pAkt)/Akt protein ratio was similar in LP and NP islets. The phosphorylated forkhead-O1 (pFoxO1)/FoxO1 protein ratio was decreased by 43% in LP islets compared to NP islets (P < 0.05). Finally, the ratio of phosphorylated-extracellular signal-related kinase 1/2 (pErk1/2) to total Erk1/2 protein levels was decreased by 71% in LP islets compared to NP islets (P < 0.05). Therefore, the reduced β-cell mass observed in LP rats is associated with the reduction of phosphorylation in mitogenic-related signals, FoxO1 and Erk proteins. The cause/effect basis of this association remains to be determined.

Propofol pretreatment attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in rats by activating the phosphoinositide-3-kinase/Akt pathway

The aim of this study was to investigate the effect of propofol pretreatment on lipopolysaccharide (LPS)-induced acute lung injury (ALI) and the role of the phosphoinositide-3-kinase/protein kinase B (PI3K/Akt) pathway in this procedure. Survival was determined 48 h after LPS injection. At 1 h after LPS challenge, the lung wet- to dry-weight ratio was examined, and concentrations of protein, tumor necrosis factor-α (TNF-α), and interleukin-6 (IL-6) in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) were determined using the bicinchoninic acid method or ELISA. Lung injury was assayed via lung histological examination. PI3K and p-Akt expression levels in the lung tissue were determined by Western blotting. Propofol pretreatment prolonged survival, decreased the concentrations of protein, TNF-α, and IL-6 in BALF, attenuated ALI, and increased PI3K and p-Akt expression in the lung tissue of LPS-challenged rats, whereas treatment with wortmannin, a PI3K/Akt pathway specific inhibitor, blunted this effect. Our study indicates that propofol pretreatment attenuated LPS-induced ALI, partly by activation of the PI3K/Akt pathway.

Modulation de la voie de signalisation de Gαq par l’hyperglycémie : mécanisme moléculaire

Les complications vasculaires telles que l’augmentation de la contractilité et la prolifération cellulaire sont les complications les plus communes observées dans le diabète et l’hyperglycémie chronique est un facteur important dans ces processus. La voie de signalisation de Gαq joue un rôle important dans la régulation du tonus vasculaire et l’altération de celle-ci peut contribuer aux complications vasculaires observées dans les cas de diabète et d’hyperglycémie. Il a été observé que les taux et l’activité des protéines kinase C (PKC) et du diacylglycérol (DAG) sont augmentés dans ces conditions. Cependant, aucune étude n’a démontré l’implication de Gαq/11 et des PLCβ, molécules de signalisation en amont de PKC/DAG. Plusieurs études révèlent que l’augmentation des taux et de l’activité des PKC et du DAG induite par l’hyperglycémie dans des cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) est attribuée à l’augmentation du stress oxydatif. De plus, les niveaux de certains peptides vasoactifs, tels que l’angiotensine II et l’endothéline-1, augmentés dans les conditions de diabète/d’hyperglycémie, peuvent contribuer à l’augmentation du stress oxydatif observée. Le travail présenté dans cette thèse avait pour but d’examiner les effets de l’hyperglycémie sur les niveaux d’expression protéique de Gαq/11 et de ses molécules associées, ainsi que d’étudier le mécanisme moléculaire par lequel l’hyperglycémie module la voie de signalisation de Gαq dans les CMLV. Dans la première étude, nous avons examiné si l’hyperglycémie pouvait moduler l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ1 et PLCβ2. Le prétraitement des CMLV A10 avec 26 mM de glucose durant 72 heures augmente l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 en comparaison avec les CMLV témoins. Le traitement avec des antagonistes aux récepteurs AT1 de l’Ang II, et ETA/ETB de l’ET-1, atténue la hausse de Gαq, de Gα11, de PLCβ1 et de PLCβ2 induite par l’hyperglycémie. De plus, la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 était plus élevée dans les CMLV exposée à 26 mM de glucose. Le traitement des CMLV A10 avec l’Ang II et l’ET-1 augmente également les niveaux d’expression des protéines Gα q/11 et PLCβ. Cette augmentation de l’expression est restaurée au niveau des CMLV témoins par les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ dans les CMLV induite par l’hyperglycémie est attribuée à l’activation des récepteurs AT1, ETA et ETB. Dans la seconde étude, nous avons examiné l’implication du stress oxydatif dans l’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. Nous avons également déterminé le mécanisme responsable de l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie. L’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ des CMLV A10 exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec l’antioxydant diphenyleneiodonium (DPI), et la catalase, un chélateur du peroxyde d’hydrogène, mais pas par le 111Mn-tetralis(benzoic acid porphyrin) (MnTBAP) ni par l’acide urique, des chélateurs du peroxynitrite. De plus, l’augmentation de la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 dans les CMLV exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec le DPI et la catalase. Ces résultats suggèrent que l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie contribue à l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq. De plus, l’augmentation de la production d’anion superoxyde (O2-), de l’activité de la NADPH oxydase et de l’expression des protéines p22(phox) et p47(phox) induite par l’hyperglycémie est revenue à un niveau basal après un traitement avec les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’hyperglycémie augmente les niveaux endogènes de l’Ang II et de l’ET-1, ce qui augmente le stress oxydatif par la formation d’O2- et de H2O2 et peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gq/11α et de leurs molécules de signalisation. Puisqu’il a été observé que l’hyperglycémie transactive les récepteurs aux facteurs de croissance tels que le récepteur au facteur de croissance épidermique (EGF-R) et le récepteur au facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF-R), nous avons entrepris d’examiner, dans la troisième étude, l’implication d’EGF-R et de PDGF-R dans l’augmentation des niveaux de Gαq/11, de PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. L’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 induite par l’hyperglycémie est revenue au niveau basal après un traitement avec les inhibiteurs d’EGF-R (AG1478) et de PDGF-R (AG1295) et par l’inhibiteur de c-Src, PP2. L’augmentation de la phosphorylation d’EGF-R et de PDGF-R induite par l’hyperglycémie a été abolie par AG1478, AG1295 et PP2. De plus, l’augmentation des niveaux de Gαq/11, et de PLCβ induite par l’hyperglycémie est atténuée par l’inhibiteur des MAPK, le PD98059, et par l’inhibiteur d’AKT, le wortmannin. L’augmentation de la phosphorylation d’ERK et d’AKT était également atténuée par AG1478 et AG1295. Ces résultats suggèrent que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par c-Src peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gα q/11/PLC et de leur signalisation par la voie des MAPK/PI3K. En conclusion, les études présentées dans cette thèse indiquent que l’hyperglycémie augmente les niveaux de Gαq/11 et de PLCβ. Nous avons émis des évidences qui démontrent que l’augmentation endogène de l’Ang II et de l’ET-1 par l’hyperglycémie peut contribuer à l’augmentation de la production d’O2- et de H2O2 résultant ainsi en une augmentation du stress oxydatif qui pourrait être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et de leur signalisation dans les conditions d’hyperglycémie. Finalement, nous avons démontré que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par l’hyperglycémie peut être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq dans les cas de diabète et d’hyperglycémie.

Étude des déterminants moléculaires de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G et développement d'outils pour l'étude de l'effecteur bêta-arrestine.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de protéines membranaires du génome humain. Ils transmettent les signaux extracellulaires provenant de plusieurs stimuli comme les odeurs, les ions, les hormones et les neurotransmetteurs, à l'intérieur des cellules. En se liant aux RCPGs, ces molécules contribuent à la stabilisation des changements conformationnels activateurs qui se propagent jusqu'au domaine intracellulaire des récepteurs. Ces derniers engagent ensuite un ou plusieurs effecteurs, comme les protéines G hétérotrimériques et les β-arrestines (βarrs), qui activent une cascade d'événements moléculaires menant à la réponse cellulaire.Récemment, la publication de structures cristallines de RCPGs liant des ligands diffusibles a offert une opportunité de raffiner à une résolution atomique les modèles des mécanismes de transduction des signaux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons donc exploré les déterminants de la signalisation du récepteur prototypique β2-adrénergique (β2AR), induite par les β-bloqueurs. En ne tenant compte que de leur efficacités sur le β2AR dans les voies de l'adénylate cyclase (AC) et des protéines kinases activées par les facteurs mitogéniques (MAPK), les β-bloqueurs peuvent être classés en 3 groupes distincts (agoniste inverse AC / agoniste MAPK, antagoniste neutre AC / agoniste MAPK et agoniste inverse AC / agoniste inverse MAPK). Afin de déterminer le lien entre leur efficacité et leur mode de liaison, nous avons réalisé des expériences d'arrimages moléculaires in silico entre des β-bloqueurs de chacun des groupes et la structure cristalline du β2AR liée au carazolol. De manière intéressante, les ligands à l'intérieur d'un groupe partagent un mode de liaison, alors que ceux des ligands entre les groupes divergent, suggérant que le mode de liaison des β-bloqueurs pourrait être utilisé pour prédire leur l'efficacité. En accord avec cette hypothèse, nous avons prédit et confirmé l'efficacité agoniste MAPK du carazolol, un inverse agoniste AC du β2AR se liant au récepteur de manière similaire au groupe inverse agoniste AC / agoniste MAPK. De manière intéressante, le groupement aryl des ligands agonistes inverses agonistes AC / agoniste MAPK, le seul groupement chimique variable de ce groupe, est prédite pour lier la région des 3e et 5e hélices transmembranaires (TM3 et TM5). Nous avons donc émis l'hypothèse que cette région pourrait être un déterminant de l'efficacité de ces ligands. En accord avec cette dernière, la mutation de 2 résidus (T118I, S203A) localisés proches du site de liaison des groupements aryls des β-bloqueurs, prévient l'efficacité agoniste inverse de l'ICI-118551 sur la voie de l'AC sans affecter l'efficacité d'un agoniste, indiquant que cette région est importante pour la transmission de l'effet agoniste inverse, du moins sur la voie de l'AC. Les βarrs sont des protéines d'échafaudage qui coordonnent la formation de complexes avec plusieurs dizaines d'effecteurs de signalisation. Originalement identifiées pour leur rôle dans la désensibilisation et l'internalisation des RCPGs, elles sont aussi d'importants effecteurs de la signalisation des RCPGs indépendante des protéines G hétérotrimériques. Cependant, contrairement aux protéines G hétérotrimériques, il n'existe que peu d'outils pour les étudier. Ainsi, la deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'outils pour l'étude des βarrs. À cette fin, nous avons d'abord tenté de transposer une méthode de mesure de l'interaction entre 2 protéines par la technologie de transfert d'énergie de bioluminescence par résonance (BRET) en microscopie et chez des souris transgéniques afin de mesurer de manière subcellulaire et dans un contexte natif l'engagement de la βarr à des RCPGs. Ainsi, nous avons établi les preuves de principe que le BRET peut être utilisé pour localiser l'interaction entre la βarr et le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) sur une cellule au microscope et pour détecter l'interaction entre la βarr et le β2AR sur des tissus de souris transgéniques exprimant ces protéines fusionnées avec des partenaires BRET. Finalement, il n'existe aucun inhibiteur pharmacologique ciblant les βarrs. Ainsi, grâce à la combinaison d'approches de criblage virtuel sur un modèle de la structure des βarrs et d'essais de validation cellulaire, nous avons développé un inhibiteur pharmacologique des βarrs. À l'aide de cet outil, nous avons confirmé l'implication des βarrs dans l'activation des MAPK par le V2R, mais aussi montré un nouveau rôle des βarrs dans le recyclage du β2AR. Les connaissances et outils développés dans cette thèse permettront de mieux comprendre les déterminants moléculaires de la signalisation des RCPGs et entre autres, grâce à des nouvelles approches pour étudier le rôle cellulaire et physiologique des βarrs.

Induction of heme oxygenase 1 by moderately oxidized low-density lipoproteins in human vascular smooth muscle cells: role of mitogen-activated protein kinases and Nrf2

Oxidized low-density lipoproteins (LDL) play a central role in atherogenesis and induce expression of the antioxidant stress protein heme oxygenase 1 (HO-1). In the present study we investigated induction of HO-1 and adaptive increases in reduced glutathione (GSH) in human aortic smooth muscle cells (SMC) in response to moderately oxidized LDL (moxLDL, 100 mu g protein/ml, 24 h), a species containing high levels of lipid hydroperoxides. Expression and activity of HO-1 and GSH levels were elevated to a greater extent by moxLDL than highly oxidized LDL but unaffected by native or acetylated LDL. Inhibitors of protein kinase C (PKC) or mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38(MAPK) and MEK or c-jun-NH2-terminal kinase (JNK) significantly attenuated induction of HO-1. Phosphorylation of p38(MAPK), extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), or JNK and nuclear translocation of the transcription factor Nrf2 were enhanced following acute exposure of SMC to rnoxLDL (100 mu g proteiri/ml, 1-2 h). Pretreatment of SMC with the antioxidant vitamin C (100 mu M, 24 h) attenuated the induction of HO-1 by moxLDL. Native and oxidized LDL did not alter basal levels of intracellular ATP, mitochondrial dehydrogenase activity, or expression of the lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1) in SMC. These findings demonstrate for the first time that activation of PKC, p38(MAPK), JNK, ERK1/2, and Nrf2 by oxidized LDL in human SMC leads to HO-1 induction, constituting an adaptive response against oxidative injury that can be ameliorated by vitamin C. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 inhibits platelet response to thrombin and von Willebrand factor by regulating the internalization of glycoprotein Ib via AKT/glycogen synthase kinase-3/dynamin and integrin αIIbβ3

OBJECTIVE: Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) regulates platelet response to multiple agonists. How this immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif-containing receptor inhibits G protein-coupled receptor-mediated thrombin-induced activation of platelets is unknown. APPROACH AND RESULTS: Here, we show that the activation of PECAM-1 inhibits fibrinogen binding to integrin αIIbβ3 and P-selectin surface expression in response to thrombin (0.1-3 U/mL) but not thrombin receptor-activating peptides SFLLRN (3×10(-7)-1×10(-5) mol/L) and GYPGQV (3×10(-6)-1×10(-4) mol/L). We hypothesized a role for PECAM-1 in reducing the tethering of thrombin to glycoprotein Ibα (GPIbα) on the platelet surface. We show that PECAM-1 signaling regulates the binding of fluorescein isothiocyanate-labeled thrombin to the platelet surface and reduces the levels of cell surface GPIbα by promoting its internalization, while concomitantly reducing the binding of platelets to von Willebrand factor under flow in vitro. PECAM-1-mediated internalization of GPIbα was reduced in the presence of both EGTA and cytochalasin D or latrunculin, but not either individually, and was reduced in mice in which tyrosines 747 and 759 of the cytoplasmic tail of β3 integrin were mutated to phenylalanine. Furthermore, PECAM-1 cross-linking led to a significant reduction in the phosphorylation of glycogen synthase kinase-3β Ser(9), but interestingly an increase in glycogen synthase kinase-3α pSer(21). PECAM-1-mediated internalization of GPIbα was reduced by inhibitors of dynamin (Dynasore) and glycogen synthase kinase-3 (CHIR99021), an effect that was enhanced in the presence of EGTA. CONCLUSIONS: PECAM-1 mediates internalization of GPIbα in platelets through dual AKT/protein kinase B/glycogen synthase kinase-3/dynamin-dependent and αIIbβ3-dependent mechanisms. These findings expand our understanding of how PECAM-1 regulates nonimmunoreceptor signaling pathways and helps to explains how PECAM-1 regulates thrombosis.

Role of alpha 7 Nicotinic Acetylcholine Receptor in Calcium Signaling Induced by Prion Protein Interaction with Stress-inducible Protein 1

The prion protein (PrP(C)) is a conserved glycosylphosphatidyl-inositol-anchored cell surface protein expressed by neurons and other cells. Stress-inducible protein 1 (STI1) binds PrP(C) extracellularly, and this activated signaling complex promotes neuronal differentiation and neuroprotection via the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK1/2) and cAMP-dependent protein kinase 1 (PKA) pathways. However, the mechanism by which the PrPC-STI1 interaction transduces extracellular signals to the intracellular environment is unknown. We found that in hippocampal neurons, STI1-PrP(C) engagement induces an increase in intracellular Ca(2+) levels. This effect was not detected in PrP(C)-null neurons or wild-type neurons treated with an STI1 mutant unable to bind PrP(C). Using a best candidate approach to test for potential channels involved in Ca(2+) influx evoked by STI1-PrP(C), we found that alpha-bungarotoxin, a specific inhibitor for alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor (alpha 7nAChR), was able to block PrP(C)-STI1-mediated signaling, neuroprotection, and neuritogenesis. Importantly, when alpha 7nAChR was transfected into HEK 293 cells, it formed a functional complex with PrP(C) and allowed reconstitution of signaling by PrP(C)-STI1 interaction. These results indicate that STI1 can interact with the PrP(C).alpha 7nAChR complex to promote signaling and provide a novel potential target for modulation of the effects of prion protein in neurodegenerative diseases.

The plasmodium receptor for activated C kinase protein inhibits Ca(2+) signaling in mammalian cells

Plasmodium falciparum, the most lethal malarial parasite, expresses an ortholog for the protein kinase C (PKC) activator RACK1. However, PKC has not been identified in this parasite, and the mammalian RACK1 can interact with the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (InsP3R). Therefore we investigated whether the Plasmodium ortholog PfRACK also can affect InsP3R-mediated Ca(2+) signaling in mammalian cells. GFP-tagged PfRACK and endogenous RACK1 were expressed in a similar distribution within cells. PfRACK inhibited agonist-induced Ca(2+) signals in cells expressing each isoform of the InsP3R, and this effect persisted when expression of endogenous RACK1 was reduced by siRNA. PfRACK also inhibited Ca(2+) signals induced by photorelease of caged InsP3. These findings provide evidence that PfRACK directly inhibits InsP3-mediated Ca(2+) signaling in mammalian cells. Interference with host cell signaling pathways to subvert the host intracellular milieu may be an important mechanism for parasite survival. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Absence of Melatonin Induces Night-Time Hepatic Insulin Resistance and Increased Gluconeogenesis Due to Stimulation of Nocturnal Unfolded Protein Response

It is known that the circadian rhythm in hepatic phosphoenolpyruvate carboxykinase expression (a limiting catalytic step of gluconeogenesis) and hepatic glucose production is maintained by both daily oscillation in autonomic inputs to the liver and night feeding behavior. However, increased glycemia and reduced melatonin (Mel) levels have been recently shown to coexist in diabetic patients at the end of the night period. In parallel, pinealectomy (PINX) is known to cause glucose intolerance with increased basal glycemia exclusively at the end of the night. The mechanisms that underlie this metabolic feature are not completely understood. Here, we demonstrate that PINX rats show night-time hepatic insulin resistance characterized by reduced insulin-stimulated RAC-alpha serine/threonine-protein kinase phosphorylation and increased phosphoenolpyruvate carboxykinase expression. In addition, PINX rats display increased conversion of pyruvate into glucose at the end of the night. The regulatory mechanism suggests the participation of unfolded protein response (UPR), because PINX induces night-time increase in activating transcription factor 6 expression and prompts a circadian fashion of immunoglobulin heavy chain-binding protein, activating transcription factor 4, and CCAAT/enhancer-binding protein-homologous protein expression with Zenith values at the dark period. PINX also caused a night-time increase in Tribble 3 and regulatory-associated protein of mammalian target of rapamycin; both were reduced in liver of PINX rats treated with Mel. Treatment of PINX rats with 4-phenyl butyric acid, an inhibitor of UPR, restored night-time hepatic insulin sensitivity and abrogated gluconeogenesis in PINX rats. Altogether, the present data show that a circadian oscillation of UPR occurs in the liver due to the absence of Mel. The nocturnal UPR activation is related with night-time hepatic insulin resistance and increased gluconeogenesis in PINX rats. (Endocrinology 152: 1253-1263, 2011)

Metabotropic glutamate receptors transduce signals for neurite outgrowth after binding of the prion protein to laminin gamma 1 chain

The prion protein (PrP(C)) is highly expressed in the nervous system, and its abnormal conformer is associated with prion diseases. PrP(C) is anchored to cell membranes by glycosylphosphatidylinositol, and transmembrane proteins are likely required for PrP(C)-mediated intracellular signaling. Binding of laminin (Ln) to PrP(C) modulates neuronal plasticity and memory. We addressed signaling pathways triggered by PrP(C)-Ln interaction in order to identify transmembrane proteins involved in the transduction of PrP(C)-Ln signals. The Ln gamma 1-chain peptide, which contains the Ln binding site for PrP(C), induced neuritogenesis through activation of phospholipase C (PLC), Ca(2+) mobilization from intracellular stores, and protein kinase C and extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) activation in primary cultures of neurons from wild-type, but not PrP(C)-null mice. Phage display, coimmunoprecipitation, and colocalization experiments showed that group I metabotropic glutamate receptors (mGluR1/5) associate with PrP(C). Expression of either mGluR1 or mGluR5 in HEK293 cells reconstituted the signaling pathways mediated by PrP(C)-Ln gamma 1 peptide interaction. Specific inhibitors of these receptors impaired PrP(C)-Ln gamma 1 peptide-induced signaling and neuritogenesis. These data show that group I mGluRs are involved in the transduction of cellular signals triggered by PrP(C)-Ln, and they support the notion that PrP(C) participates in the assembly of multiprotein complexes with physiological functions on neurons.-Beraldo, F. H., Arantes, C. P., Santos, T. G., Machado, C. F., Roffe, M., Hajj, G. N., Lee, K. S., Magalhaes, A. C., Caetano, F. A., Mancini, G. L., Lopes, M. H., Americo, T. A., Magdesian, M. H., Ferguson, S. S. G., Linden, R., Prado, M. A. M., Martins, V. R. Metabotropic glutamate receptors trans-duce signals for neurite outgrowth after binding of the prion protein to laminin gamma 1 chain. FASEB J. 25, 265-279 (2011). www.fasebj.org

Reduced pancreatic β-cell mass is associated with decreased FoxO1 and Erk1/2 protein phosphorylation in low-protein malnourished rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Losses of immunoreactive parvalbumin amacrine and immunoreactive alphaprotein kinase C bipolar cells caused by methylmercury chloride intoxication in the retina of the tropical fish Hoplias malabaricus

To quantify the effects of methylmercury (MeHg) on amacrine and on ON-bipolar cells in the retina, experiments were performed in MeHg-exposed groups of adult trahiras (Hoplias malabaricus) at two dose levels (2 and 6 µg/g, ip). The retinas of test and control groups were processed by mouse anti-parvalbumin and rabbit anti-_aprotein kinase C (_aPKC) immunocytochemistry. Morphology and soma location in the inner nuclear layer were used to identify immunoreactive parvalbumin (PV-IR) and _aPKC (_aPKC-IR) in wholemount preparations. Cell density, topography and isodensity maps were estimated using confocal images. PV-IR was detected in amacrine cells in the inner nuclear layer and in displaced amacrine cells from the ganglion cell layer, and _aPKC-IR was detected in ON-bipolar cells. The MeHg-treated group (6 µg/g) showed significant reduction of the ON-bipolar _aPKC-IR cell density (mean density = 1306 ± 393 cells/mm²) compared to control (1886 ± 892 cells/mm²; P < 0.001). The mean densities found for amacrine PV-IR cells in MeHg-treated retinas were 1040 ± 56 cells/mm² (2 µg/g) and 845 ± 82 cells/mm² (6 µg/g), also lower than control (1312 ± 31 cells/mm²; P < 0.05), differently from the data observed in displaced PV-IR amacrine cells. These results show that MeHg changed the PV-IR amacrine cell density in a dose-dependent way, and reduced the density of _aKC-IR bipolar cells at the dose of 6 µg/g. Further studies are needed to identify the physiological impact of these findings on visual function.