Phosphorylation of phosphatidylinositol-3-kinase-protein kinase B and extracellular signal-regulated kinases 1/2 mediate reoxygenation-induced cardioprotection during hypoxia.

In vivo exposure to chronic hypoxia (CH) depresses myocardial performance and tolerance to ischemia, but daily reoxyenation during CH (CHR) confers cardioprotection. To elucidate the underlying mechanism, we tested the role of phosphatidylinositol-3-kinase-protein kinase B (Akt) and p42/p44 extracellular signal-regulated kinases (ERK1/2), which are known to be associated with protection against ischemia/reperfusion (I/R). Male Sprague-Dawley rats were maintained for two weeks under CH (10% O(2)) or CHR (as CH but with one-hour daily exposure to room air). Then, hearts were either frozen for biochemical analyses or Langendorff-perfused to determine performance (intraventricular balloon) and tolerance to 30-min global ischemia and 45-min reperfusion, assessed as recovery of performance after I/R and infarct size (tetrazolium staining). Additional hearts were perfused in the presence of 15 micromol/L LY-294002 (inhibitor of Akt), 10 micromol/L UO-126 (inhibitor of ERK1/2) or 10 micromol/L PD-98059 (less-specific inhibitor of ERK1/2) given 15 min before ischemia and throughout the first 20 min of reperfusion. Whereas total Akt and ERK1/2 were unaffected by CH and CHR in vivo, in CHR hearts the phosphorylation of both proteins was higher than in CH hearts. This was accompanied by better performance after I/R (heart rate x developed pressure), lower end-diastolic pressure and reduced infarct size. Whereas the treatment with LY-294002 decreased the phosphorylation of Akt only, the treatment with UO-126 decreased ERK1/2, and that with PD-98059 decreased both Akt and ERK1/2. In all cases, the cardioprotective effect led by CHR was lost. In conclusion, in vivo daily reoxygenation during CH enhances Akt and ERK1/2 signaling. This response was accompanied by a complex phenotype consisting in improved resistance to stress, better myocardial performance and lower infarct size after I/R. Selective inhibition of Akt and ERK1/2 phosphorylation abolishes the beneficial effects of the reoxygenation. Therefore, Akt and ERK1/2 have an important role to mediate cardioprotection by reoxygenation during CH in vivo.

Involvement of Src tyrosine kinase and protein kinase C in the expression of macrophage migration inhibitory factor induced by H2O2 in HL-1 mouse cardiac muscle cells

Macrophage migration inhibitory factor (MIF), a pleiotropic cytokine, plays an important role in the pathogenesis of atrial fibrillation; however, the upstream regulation of MIF in atrial myocytes remains unclear. In the present study, we investigated whether and how MIF is regulated in response to the renin-angiotensin system and oxidative stress in atrium myocytes (HL-1 cells). MIF protein and mRNA levels in HL-1 cells were assayed using immunofluorescence, real-time PCR, and Western blot. The result indicated that MIF was expressed in the cytoplasm of HL-1 cells. Hydrogen peroxide (H2O2), but not angiotensin II, stimulated MIF expression in HL-1 cells. H2O2-induced MIF protein and gene levels increased in a dose-dependent manner and were completely abolished in the presence of catalase. H2O2-induced MIF production was completely inhibited by tyrosine kinase inhibitors genistein and PP1, as well as by protein kinase C (PKC) inhibitor GF109203X, suggesting that redox-sensitive MIF production is mediated through tyrosine kinase and PKC-dependent mechanisms in HL-1 cells. These results suggest that MIF is upregulated by HL-1 cells in response to redox stress, probably by the activation of Src and PKC.

Regulation of the memory T cell development and islet beta-cell survival by DAPK-related apoptosis-inducing protein kinase 2 (Drak2)

Drak2 est un membre de la famille des protéines associées à la mort et c’est une sérine/thréonine kinase. Chez les souris mutantes nulles Drak2, les cellules T ne présentent aucune défectuosité apparente en apoptose induite par activation, après stimulation avec anti-CD3 et anti-CD28, mais ont un seuil de stimulation réduit, comparées aux cellules T de type sauvage (TS). Dans notre étude, l’analyse d’hybridation in situ a révélé que l’expression de Drak2 est ubiquiste au stade de la mi-gestation chez les embryons, suivie d’une expression plus focale dans les divers organes pendant la période périnatale et l’âge adulte, notamment dans le thymus, la rate, les ganglions lymphatiques, le cervelet, les noyaux suprachiasmatiques, la glande pituitaire, les lobes olfactifs, la médullaire surrénale, l’estomac, la peau et les testicules. Nous avons créé des souris transgéniques (Tg) Drak2 en utilisant le promoteur humain beta-actine. Ces souris Tg montraient des ratios normaux entre cellules T versus B et entre cellules CD4 versus CD8, mais leur cellularité et leur poids spléniques étaient inférieurs comparé aux souris de type sauvage. Après activation TCR, la réponse proliférative des cellules T Tg Drak2 était normale, même si leur production d’interleukine (IL)-2 et IL-4 mais non d’interféron-r était augmentée. Les cellules T Tg Drak2 activées ont démontré une apoptose significativement accrue en présence d’IL-2 exogène. Au niveau moléculaire, les cellules T Tg Drak2 ont manifesté une augmentation moins élevée des facteurs anti-apoptotiques durant l’activation; un tel changement a probablement rendu les cellules vulnérables aux attaques subséquentes d’IL-2. L’apoptose compromise dans les cellulesT Tg Drak2 a été associée à un nombre réduit de cellules T ayant le phénotype des cellules mémoires (CD62Llo) et avec des réactions secondaires réprimées des cellules T dans l’hypersensibilité de type différé. Ces résultats démontrent que Drak2 s’exprime dans le compartiment des cellules T mais n’est pas spécifique aux cellules T; et aussi qu’il joue des rôles déterminants dans l’apoptose des cellules T et dans le développement des cellules mémoires T. En outre, nous avons recherché le rôle de Drak2 dans la survie des cellules beta et le diabète. L’ARNm et la protéine Drak2 ont été rapidement induits dans les cellules beta de l’îlot après stimulation exogène par les cytokines inflammatoires ou les acides gras libres et qui est présente de façon endogène dans le diabète, qu’il soit de type 1 ou de type 2. La régulation positive de Drak2 a été accompagnée d’une apoptose accrue des cellules beta. L’apoptose des cellules beta provoquée par les stimuli en question a été inhibée par la chute de Drak2 en utilisant petit ARNi. Inversement, la surexpression de Drak2 Tg a mené à l’apoptose aggravée des cellules beta déclenchée par les stimuli. La surexpression de Drak2 dans les îlots a compromis l’augmentation des facteurs anti-apoptotiques, tels que Bcl-2, Bcl-xL et Flip, sur stimulation par la cytokine et les acides gras libres. De plus, les expériences in vivo ont démontré que les souris Tg Drak2 étaient sujettes au diabète de type 1 dans un modèle de diabète provoqué par de petites doses multiples de streptozotocine et qu’elles étaient aussi sujettes au diabète de type 2 dans un modèle d’obésité induite par la diète. Nos données montrent que Drak2 est défavorable à la survie des cellules beta. Nous avons aussi étudié la voie de transmission de Drak2. Nous avons trouvé que Drak2 purifiée pouvait phosphoryler p70S6 kinase dans une analyse kinase in vitro. Lasurexpression de Drak2 dans les cellules NIT-1 a entraîné l’augmentation de la phosphorylasation p70S6 kinase tandis que l’abaissement de Drak2 dans ces cellules a réduit la phosphorylation. Ces recherches mécanistes ont prouvé que p70S6 kinase était véritablement un substrat de Drak2 in vitro et in vivo. Cette étude a découvert les fonctions importantes de Drak2 dans l’homéostasie des cellules T et le diabète. Nous avons prouvé que p70S6 kinase était un substrat de Drak2. Nos résultats ont approfondi nos connaissances de Drak2 à l’intérieur des systèmes immunitaire et endocrinien. Certaines de nos conclusions, comme les rôles de Drak2 dans le développement des cellules mémoires T et la survie des cellules beta pourraient être explorées pour des applications cliniques dans les domaines de la transplantation et du diabète.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Le rôle biologique de l’interaction du CD40L avec l’intégrine α5β1 des lymphocytes T.

Le CD40 ligand (CD40L) est un régulateur important de la réponse immunitaire et un contributeur clé dans les maladies auto-immunes. Nous avons rapporté précédemment que le CD40L se liait à l’intégrine α5β1, toutefois, les conséquences fonctionnelles de cette interaction demeurent inconnues. Les lymphocytes T sont au centre de la pathogénèse des maladies auto-immunes. Ils expriment, lors de celles-ci, des quantités aberrantes d’intégrines β1 faisant en sorte que la liaison CD40L/α5β1 pourrait être d’une haute importance dans les réponses inflammatoires. Dans cette étude, nous avons démontré que la forme soluble du CD40L (sCD40L) se liait aux lymphocytes T primaires ainsi qu’aux cellules Jurkat E6.1 et ce, dépendamment de l’intégrine α5β1. L’interaction du CD40L avec l’α5β1 lymphocytaire a induit l’activation des voies anti-apoptotiques dont les MAPKs (les protéines kinases mitogène activée) et les PI3 kinases (PI3K). La liaison du sCD40L à l’α5β1 n’a pas induit son changement structural ni son adhésion à la FN (fibronectine). Ceci pourrait avoir des conséquences directes sur la survie des cellules T lors de la progression des maladies inflammatoires. Ces résultats soulignent l’impact de l’interaction CD40L/α5β1 sur la fonction biologique des lymphocytes T et ils pourraient expliquer leur survie et leur persistance au niveau des sites d’inflammations durant les maladies auto- immunes.

Role of the protein tyrosine phosphatase DEP-1 in Src activation and the mediation of biological cell functions of endothelial and breast cancer cells

L’implication des protéines tyrosines phosphatases (PTPs) dans la régulation de la signalisation et la médiation des fonctions cellulaires a été bien établie dans les dernières années. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels les PTPs régulent les processus fondamentaux tels que l’angiogenèse demeurent méconnus. Il a été rapporté que l’expression de la PTP DEP-1 (Density-enhanced phosphatase 1) augmente avec la densité cellulaire et corrèle avec la déphosphorylation du récepteur VEGFR2. Cette déphosphorylation contribue à l’inhibition de contact dans les cellules endothéliales à confluence et diminue l’activité du VEGFR2 en déphosphorylant spécifiquement ses résidus catalytiques Y1054/1059. De plus, la plupart des voies de signalisation en aval du VEGFR2 sont diminuées sauf la voie Src-Gab1-AKT. DEP-1 déphosphoryle la Y529 de Src et contribue à la promotion de la survie dans les cellules endothéliales. L’objectif de cette thèse est de mieux définir le rôle de DEP-1 dans la régulation de l’activité de Src et les réponses biologiques dans les cellules endothéliales. Nous avons identifié les résidus Y1311 et Y1320 dans la queue C-terminale de DEP-1 comme sites majeurs de phosphorylation en réponse au VEGF. La phosphorylation de ces résidus est requise pour l’activation de Src et médie le remodelage des jonctions cellules-cellules dépendantes de Src. Ce remodelage induit la perméabilité, l’invasion et la formation de capillaires en réponse au VEGF. Nos résultats démontrent que la phosphorylation de DEP-1 sur résidu tyrosine est requise pour diriger la spécificité de DEP-1 vers son substrat Src. Les travaux révèlent pour la première fois un rôle positif de DEP-1 sur l’induction du programme angiogénique des cellules endothéliales. En plus de la phosphorylation sur tyrosine, DEP-1 est constitutivement phosphorylé sur la thréonine 1318 situé à proximité de la Y1320 en C-terminal. Cette localisation de la T1318 suggère que ce résidu pourrait être impliqué dans la régulation de la Y1320. En effet, nous avons observé que la T1318 de DEP-1 est phosphorylée potentiellement par CK2, et que cette phosphorylation régule la phosphorylation de DEP-1 sur tyrosine et sa capacité de lier et d’activer Src. En accord avec ces résultats, nos travaux révèlent que la surexpression du mutant DEP-1 T1318A diminue le remodelage des jonctions cellules-cellules et par conséquent la perméabilité. Nos résultats suggèrent donc que la T1318 de DEP-1 constitue un nouveau mécanisme de contrôle de la phosphorylation sur tyrosine et que ceci résulte en l’activation de Src et l’induction des fonctions biologiques des cellules endothéliales en réponse au VEGF. Suite à ces travaux dans les cellules endothéliales qui démontrent un rôle positif de DEP-1 dans la médiation des réponses angiogéniques, nous avons voulu approfondir nos connaissances sur l’implication potentielle de DEP-1 dans les cellules cancéreuses où l’activité de Src est requise pour la progression tumorale. Malgré le rôle connu de DEP-1 comme suppresseur tumoral dans différents types de cancer, nous avons émis l’hypothèse que DEP-1 pourrait promouvoir les fonctions biologiques dépendantes de Src telles que la migration et l’invasion dans les cellules cancéreuses. Ainsi, nous avons observé que l’expression de DEP-1 est plus élevée dans les lignées basales de cancer du sein qui sont plus invasives comparativement aux lignées luminales peu invasives. Dans les lignées basales, DEP-1 active Src, médie la motilité cellulaire dépendante de Src et régule la localisation des protéines impliquées dans l’organisation du cytosquelette. L’analyse d’un micro-étalage de tissu a révélé que l’expression de DEP-1 est associée avec une réduction tendencielle de survie des patients. Nos résultats proposent donc, un rôle de promoteur tumoral pour DEP-1 dans la progression du cancer du sein. Les travaux présentés dans cette thèse démontrent pour la première fois que DEP-1 peut agir comme promoteur des réponses angiogéniques et du phénotype pro-invasif des lignées basales du cancer du sein probablement du à sa capacité d’activer Src. Nos résultats suggèrent ainsi que l’expression de DEP-1 pourrait contribuer à la progression tumorale et la formation de métastases. Ces découvertes laissent donc entrevoir que DEP-1 représente une nouvelle cible thérapeutique potentielle pour contrer l’angiogenèse et le développement du cancer.

Modeling chemotaxis reveals the role of reversed phosphotransfer and a bi-functional kinase-phosphatase

Understanding how multiple signals are integrated in living cells to produce a balanced response is a major challenge in biology. Two-component signal transduction pathways, such as bacterial chemotaxis, comprise histidine protein kinases (HPKs) and response regulators (RRs). These are used to sense and respond to changes in the environment. Rhodobacter sphaeroides has a complex chemosensory network with two signaling clusters, each containing a HPK, CheA. Here we demonstrate, using a mathematical model, how the outputs of the two signaling clusters may be integrated. We use our mathematical model supported by experimental data to predict that: (1) the main RR controlling flagellar rotation, CheY6, aided by its specific phosphatase, the bifunctional kinase CheA3, acts as a phosphate sink for the other RRs; and (2) a phosphorelay pathway involving CheB2 connects the cytoplasmic cluster kinase CheA3 with the polar localised kinase CheA2, and allows CheA3-P to phosphorylate non-cognate chemotaxis RRs. These two mechanisms enable the bifunctional kinase/phosphatase activity of CheA3 to integrate and tune the sensory output of each signaling cluster to produce a balanced response. The signal integration mechanisms identified here may be widely used by other bacteria, since like R. sphaeroides, over 50% of chemotactic bacteria have multiple cheA homologues and need to integrate signals from different sources.

GTP binding and intramolecular regulation by the ROC domain of Death Associated Protein Kinase 1

The ROCO proteins are a family of large, multidomain proteins characterised by the presence of a Ras of complex proteins (ROC) domain followed by a COR, or C-terminal of ROC, domain. It has previously been shown that the ROC domain of the human ROCO protein Leucine Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2) controls its kinase activity. Here, the ability of the ROC domain of another human ROCO protein, Death Associated Protein Kinase 1 (DAPK1), to bind GTP and control its kinase activity has been evaluated. In contrast to LRRK2, loss of GTP binding by DAPK1 does not result in loss of kinase activity, instead acting to modulate this activity. These data highlight the ROC domain of DAPK1 as a target for modifiers of this proteins function, and casts light on the role of ROC domains as intramolecular regulators in complex proteins with implications for a broad range of human diseases.

Protein kinase D isoforms are expressed in rat and mouse primary sensory neurons and are activated by agonists of protease-activated receptor 2

Serine proteases generated during injury and inflammation cleave protease-activated receptor 2 (PAR(2)) on primary sensory neurons to induce neurogenic inflammation and hyperalgesia. Hyperalgesia requires sensitization of transient receptor potential vanilloid (TRPV) ion channels by mechanisms involving phospholipase C and protein kinase C (PKC). The protein kinase D (PKD) serine/threonine kinases are activated by diacylglycerol and PKCs and can phosphorylate TRPV1. Thus, PKDs may participate in novel signal transduction pathways triggered by serine proteases during inflammation and pain. However, it is not known whether PAR(2) activates PKD, and the expression of PKD isoforms by nociceptive neurons is poorly characterized. By using HEK293 cells transfected with PKDs, we found that PAR(2) stimulation promoted plasma membrane translocation and phosphorylation of PKD1, PKD2, and PKD3, indicating activation. This effect was partially dependent on PKCepsilon. By immunofluorescence and confocal microscopy, with antibodies against PKD1/PKD2 and PKD3 and neuronal markers, we found that PKDs were expressed in rat and mouse dorsal root ganglia (DRG) neurons, including nociceptive neurons that expressed TRPV1, PAR(2), and neuropeptides. PAR(2) agonist induced phosphorylation of PKD in cultured DRG neurons, indicating PKD activation. Intraplantar injection of PAR(2) agonist also caused phosphorylation of PKD in neurons of lumbar DRG, confirming activation in vivo. Thus, PKD1, PKD2, and PKD3 are expressed in primary sensory neurons that mediate neurogenic inflammation and pain transmission, and PAR(2) agonists activate PKDs in HEK293 cells and DRG neurons in culture and in intact animals. PKD may be a novel component of a signal transduction pathway for protease-induced activation of nociceptive neurons and an important new target for antiinflammatory and analgesic therapies.

Regulation of the ERK subgroup of MAP kinase cascades through G protein-coupled receptors.

The extracellularly-responsive kinase (ERK) subfamily of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) has been implicated in the regulation of cell growth and differentiation. Activation of ERKs involves a two-step protein kinase cascade lying upstream from ERK, in which the Raf family are the MAPK kinase kinases and the MEK1/MEK2 isoforms are the MAPK kinases. The linear sequence of Raf --> MEK --> ERK constitutes the ERK cascade. Although the ERK cascade is activated through growth factor-regulated receptor protein tyrosine kinases, they are also modulated through G protein-coupled receptors (GPCRs). All four G protein subfamilies (Gq/11 Gi/o, Gs and G12/13) influence the activation state of ERKs. In this review, we describe the ERK cascade and characteristics of its activation through GPCRs. We also discuss the identity of the intervening steps that may couple agonist binding at GPCRs to activation of the ERK cascade.

Peptide growth factors signal differentially through protein kinase C to extracellular signal-regulated kinases in neonatal cardiomyocytes

The extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2) are activated in cardiomyocytes by Gq protein-coupled receptors and are associated with induction of hypertrophy. Here, we demonstrate that, in primary cardiomyocyte cultures, ERK1/2 were also significantly activated by platelet-derived growth factor (PDGF), epidermal growth factor (EGF) or fibroblast growth factor (FGF), but insulin, insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and nerve growth factor (NGF) had relatively minor effects. PDGF, EGF or FGF increased cardiomyocyte size via ERK1/2, whereas insulin, IGF-1 or NGF had no effect suggesting minimum thresholds/durations of ERK1/2 signaling are required for the morphological changes associated with hypertrophy. Peptide growth factors are widely accepted to activate phospholipase C gamma1 (PLCgamma1) and protein kinase C (PKC). In cardiomyocytes, only PDGF stimulated tyrosine phosphorylation of PLCgamma1 and nPKCdelta. Furthermore, activation of ERK1/2 by PDGF, but not EGF, required PKC activity. In contrast, EGF substantially increased Ras.GTP with rapid activation of c-Raf, whereas stimulation of Ras.GTP loading by PDGF was minimal and activation of c-Raf was delayed. Our data provide clear evidence for differential coupling of PDGF and EGF receptors to the ERK1/2 cascade, and indicate that a minimum threshold/duration of ERK1/2 signaling is required for the development of cardiomyocyte hypertrophy.

Age-related changes in cerebellar phosphatase-1 reduce Na,K-ATPase activity

We evaluated whether changes in protein content and activity of PP-1 and PP-2A were the mechanism underneath the basal age-related reduction in alpha(2/3)-Na,K-ATPase activity in rats cerebella and whether this occurred through the cyclic GMP-PKG pathway. PP1 activity, but not its expression, increased with age, whereas PP-2 was not changed. The activity Of ot2/3-Na,K-ATPase varied with age. and there was a negative association between the PP-1 and alpha(2/3)-Na,K-ATPase activities. In young rats, the inhibition of PP-1 and PP-2A by okadaic acid (OA) increased in a dose-dependent manner alpha(1)- and alpha(2/3)-Na,K-ATPase, but had no effect on Mg-ATPase activity. A direct stimulation of PKG with 8-Br-cyclic GMP did not surmount the effect of OA. This analogue of cyclic GMP inhibited PP-1 activity only, indicating that at least part of the increase in alpha(1)- and alpha(2/3)-Na,K-ATPase activity induced by OA was mediated by the cyclic GMP-PKG-PP-1 cascade. Taking into account that PP1 inhibition increased alpha(2/3)-Na,K-ATPase activity, we propose that an age-related increase in PP-1 activity due to a decrease in cyclic GMP-PKG modulation plays a role for the age-related reduction of alpha(2/3)-Na,K-ATPase activity in rat cerebellum. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

MKK3/6-p38 MAPK signaling is required for IL-1 beta and TNF-alpha-induced RANKL expression in bone marrow stromal cells

Coupled bone turnover is directed by the expression of receptor-activated NF-kappa B ligand (RANKL) and its decoy receptor, osteoprotegerin (OPG). Proinflammatory cytokines, such as interleukin-1 beta (IL-1 beta) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) induce RANKL expression in bone marrow stromal cells. Here, we report that IL-1 beta and TNF-alpha-induced RANKL requires p38 mitogen-activating protein kinase (MAPK) pathway activation for maximal expression. Real-time PCR was used to assess the p38 contribution toward IL-1 beta and TNF-alpha-induced RANKL mRNA expression. Steady-state RANKL RNA levels were increased approximately 17-fold by IL-1 beta treatment and subsequently reduced similar to 70%-90% when p38 MAPK was inhibited with SB203580. RANKL mRNA stability data indicated that p38 MAPK did not alter the rate of mRNA decay in IL-1 beta-induced cells. Using a RANKL-luciferase cell line receptor containing a 120-kB segment of the 5' flanking region of the RANKL gene, reporter expression was stimulated 4-5-fold by IL-1 beta or TNF-alpha treatment. IL-1 beta-induced RANKL reporter expression was completely blocked with specific p38 inhibitors as well as dominant negative mutant constructs of MAPK kinase-3 and -6. In addition, blocking p38 signaling in bone marrow stromal cells partially inhibited IL-1 beta and TNF-alpha-induced osteoclastogenesis in vitro. Results from these studies indicate that p38 MAPK is a major signaling pathway involved in IL-1 beta and TNF-alpha-induced RANKL expression in bone marrow stromal cells.

Influência do bloqueio de receptores do tipo 1 (AT1) sobre o perfil metabólico, endócrino e cardiovascular de ratos obesos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)