Élucidation des mécanismes moléculaires impliqués dans l’expression aberrante du récepteur au peptide insulinotropique glucose-dépendant (GIP) dans les tumeurs du cortex de la glande surrénale

Les tumeurs du cortex surrénalien sont variées et fréquentes dans la population. Bien que des mutations aient été identifiées dans certains syndromes familiaux, les causes génétiques menant à la formation de tumeur du cortex surrénalien ne sont encore que peu connues. Un sous-type de ces tumeurs incluent les hyperplasies macronodulaires et sont pressenties comme la voie d’entrée de la tumorigenèse du cortex surrénalien. L’événement génétique le plus fréquemment observé dans ces tumeurs est l’expression aberrante d’un ou plusieurs récepteurs couplés aux protéines G qui contrôle la production de stéroïdes ainsi que la prolifération cellulaire. L’événement génétique menant à l’expression aberrante de ces récepteurs est encore inconnu. En utilisant le récepteur au peptide insulinotropique dépendant du glucose (GIP) comme modèle, cette étude se propose d’identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans l’expression aberrante du récepteur au GIP (GIPR) dans les tumeurs du cortex surrénalien. Une partie clinique de cette étude se penchera sur l’identification de nouveaux cas de tumeurs surrénaliennes exprimant le GIPR de façon aberrante. Les patients étudiés seront soumis à un protocole d’investigation in vivo complet et les tumeurs prélevées seront étudiées extensivement in vitro par RT-PCR en temps réel, culture primaire des tumeurs, immunohistochimie et biopuces. Le lien entre le GIP et la physiologie normal sera également étudiée de cette façon. Une autre partie de l’étude utilisera les nouvelles techniques d’investigation à grande échelle en identifiant le transcriptome de différents cas de tumeurs exprimant le GIPR de façon aberrante. L’importance fonctionnelle des gènes identifiée par ces techniques sera confirmée dans des modèles cellulaires. Cette étude présente pour la première des cas de tumeurs productrices d’aldostérone présentant des réponses aberrantes, auparavant confinées aux tumeurs productrice de cortisol ou d’androgènes surrénaliens. Le cas probant présenté avait une production d’aldostérone sensible au GIP, le GIPR était surexprimé au niveau de l’ARNm et un fort marquage a été identifié dans la tumeur spécifiquement. Dans les surrénales normales, cette étude démontre que le GIP est impliqué dans le contrôle de la production d’aldostérone. Ces résultats ont été confirmés in vitro. Finalement, le profilage à grande échelle des niveaux d’expression de tous les gènes du génome a permis d’isoler une liste de gènes spécifiquement liés à la présence du GIPR dans des hyperplasies du cortex surrénalien. Cette liste inclus la périlipine, une protéine de stockage des lipides dans les adipocytes et la glande surrénale, dont l’expression est fortement réprimée dans les cas GIP-dépendant. Des études dans un modèle cellulaire démontrent que la répression de ce gène par siRNA est suffisante pour induire l’expression du récepteur au GIP et que cette protéine est impliquée dans la stimulation de la stéroïdogénèse par le GIP. En alliant des méthodes d’investigation in vivo de pointe à des techniques in vitro avancée, cette étude offre de nouveaux regards sur les liens entre le GIP et la physiologie de la glande surrénale, que ce soit dans des conditions normales ou pathologiques.

Rôle de GPR40 dans la survie et la prolifération cellulaires induites par l’oléate dans les cellules de cancer du sein MDA-MB-231 et de cancer de la prostate DU145

La relation entre l’obésité et le cancer, bien qu’établie par des études épidémiologiques, est peu connue. Pourtant, environ 25 % des cancers pourraient y être attribuables. Parmi les cancers reliés à l’obésité, les cancers du côlon, du sein chez les femmes ménopausées et de la prostate sont les plus fréquents. Des études sur modèles animaux ont suggéré une association positive entre une diète riche en gras et le développement du cancer mammaire et de la prostate. Nous avons étudié les mécanismes moléculaires par lesquels les acides gras influencent le devenir de lignées de cellules cancéreuses du sein et de la prostate. Ces travaux ont montré que les acides gras insaturés, dont l’oléate, induisent la prolifération cellulaire tandis que les acides gras saturés, dont le palmitate, diminuent la prolifération. Un traitement à l’oléate stimule la formation de gouttelettes lipidiques dans le cytoplasme des cellules de cancer du sein MDA-MB-231 et de la prostate DU145 alors qu’un traitement au palmitate entraîne l’apoptose. Le mécanisme d’action de l’oléate sur la prolifération a été étudié de façon plus approfondie. L’utilisation d’inhibiteurs pharmacologiques nous a permis de déterminer que l’effet prolifératif de l’oléate implique la voie PI3K/Akt, la voie ERK1/2 et l’activation d’un ou de plusieurs récepteur(s) couplé(s) aux protéines G (GPCR). L’oléate induit la phosphorylation rapide des protéines Akt et ERK1/2 dans les cellules de cancer du sein MDA-MB-231 et de la prostate DU145. Au cours des dernières années, deux GPCRs ont été identifiés comme étant activables par des acides gras à moyennes et à longues chaînes, GPR40 et GPR120. GPR40 étant exprimé dans plusieurs lignées cellulaires de cancer du sein et de la prostate contrairement à l’expression de GPR120 qui était inexistante dans la plupart des lignées, nous avons étudié l’implication de GPR40 dans l’effet prolifératif de l’oléate. Ces deux récepteurs n’étant pas exprimés dans les cellules épithéliales mammaires humaines en culture primaire, ces cellules ne répondent pas aux effets de l’oléate sur la prolifération et l’activation des voies de signalisation. L’activation des voies Akt et ERK1/2 par l’oléate dans les cellules MDA-MB-231 et DU145 est potentialisée par la surexpression du récepteur GPR40 et inhibée par l’utilisation d’un siRNA dirigé contre ce récepteur. Cependant, la prolifération induite par l’oléate ne semble pas affectée par la présence d’un siRNA dirigé contre GPR40. L’oléate étant un acide gras, il est capable d’entrer librement dans les cellules et une partie de ses effets sur la prolifération pourrait être attribuée à sa métabolisation. Un agoniste de GPR40, le GW9508, est en mesure d’activer GPR40 sans toutefois entrer dans les cellules ni activer le métabolisme de l’oléate. Le GW9508 stimule la phosphorylation des protéines Akt et ERK1/2 dans les cellules du cancer du sein MDA-MB-231 et de la prostate DU145, mais il n’est pas en mesure d’induire la prolifération cellulaire comme le fait l’oléate. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le mécanisme d’action de l’oléate sur les cellules de cancer du sein et de la prostate. L’oléate induit la signalisation de GPR40 qui est impliquée dans l’activation rapide des voies de signalisation Akt et ERK1/2. De son côté, l’effet prolifératif induit par l’oléate s’effectue par un mécanisme GPR40-indépendant, possiblement lié au métabolisme de l’oléate.

Étude de la pharmacologie de ligands du récepteur EP4 de prostaglandine E2

La prostaglandine E2 est une hormone lipidique produite abondamment dans le corps, incluant dans le rein où elle agit localement pour réguler les fonctions rénales. Un couplage à la protéine Gαs menant à une production d’AMPc a classiquement été attribué au récepteur EP4 de PGE2. La signalisation d’EP4 s’est cependant avérée plus complexe et implique aussi un couplage aux protéines sensibles à la PTX Gαi et des effets reliés aux β-arrestines. Il y a maintenant plusieurs exemples de l’activation sélective de voies de signalisation indépendantes par des ligands des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), et ce concept désigné sélectivité fonctionnelle pourrait être exploité dans le développement de nouveaux médicaments plus spécifiques et efficaces. Dans une première étude, la puissance et l’activité intrinsèque d’une série de ligands d’EP4 pour l’activation de Gαs, Gαi et de la ß-arrestine ont été systématiquement déterminées relativement au ligand endogène PGE2. Dans ce but, trois essais de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) ont été adaptés pour évaluer les différentes voies dans des cellules vivantes. Nos résultats montrent une sélectivité fonctionnelle importante parmi les agonistes évalués et ont une implication pour l’utilisation d’analogues de la PGE2 dans un contexte expérimental et possiblement clinique, puisque leur spectre d’activité diffère de l’agoniste naturel. La méthodologie basée sur le BRET utilisée lors de cette première évaluation systématique d’une série d’agonistes d’EP4 devrait être applicable à l’étude d’autres RCPG. Dans une deuxième étude, des peptides reproduisant des régions juxtamembranaires extracellulaires du récepteur EP4 ont été conçus selon le raisonnement que des peptides ciblant des régions éloignées du site de liaison du ligand naturel ont le potentiel de ne moduler qu’une partie des activités du récepteur. L’insuffisance rénale aiguë est une complication médicale grave caractérisée par un déclin brusque et soutenu de la fonction rénale et pour laquelle il n’y a pas de traitement efficace à l’heure actuelle. Nos résultats montrent que le peptidomimétique dérivé d’EP4 optimisé (THG213.29) améliore significativement les fonctions rénales et les changements histologiques dans une insuffisance rénale aiguë induite par cisplatine ou par occlusion des artères rénales dans des rats Sprague-Dawley. Le THG213.29 ne compétitionnait pas la liaison de la PGE2 à EP4, mais modulait la cinétique de dissociation de la PGE2, suggérant une liaison à un site allostérique d’EP4. Le THG213.29 démontrait une sélectivité fonctionnelle, puisqu’il inhibait partiellement la production d’AMPc induite par EP4 mais n’affectait pas l’activation de Gαi ou le recrutement de la ß-arrestine. Nos résultats indiquent que le THG213.29 représente une nouvelle classe d’agent diurétique possédant les propriétés d’un modulateur allostérique non-compétitif des fonctions du récepteur EP4 pour l’amélioration des fonctions rénales suite à une insuffisance rénale aiguë.

Le rôle et la régulation du pyroglutamylated RF-amide peptide dans le tissu adipeux lors de l’obésité

L’obésité est définie comme un surplus de masse adipeuse. Cette condition représente un problème de santé publique devenu pandémique dans les pays industrialisés. Elle prédispose à des maladies potentiellement mortelles comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique non-alcoolique. L’accumulation du tissu adipeux intra-abdominal, formé d’adipocytes, est corrélée avec la résistance à l’insuline. L’augmentation de la masse adipeuse se fait par l’hyperplasie des préadipocytes, la différenciation des préadipocytes en adipocytes et l’hypertrophie des adipocytes. La différenciation des préadipocytes se fait selon l’adipogenèse qui est régulée par une multitude de facteurs, mais qui est inhibée pas les stimuli inflammatoires qui sont aussi responsables de la résistance à l’insuline et de l’apparition des problèmes de santé liés à l’obésité. Nous avons identifié un nouveau système de régulation autocrine/paracrine de l’adipogenèse dans les cellules du tissu adipeux. Le pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), qui était connu pour son rôle dans la régulation de l’appétit, est un activateur de l’adipogenèse par l’activation de son récepteur, le G protein-coupled receptor 103 (GPR103). Le QRFP est exprimé dans les macrophages et les adipocytes alors que le GPR103 de sous-type b est exprimé dans les adipocytes seulement. Un traitement des adipocytes avec le QRFP augmente le captage des acides gras, l’accumulation de lipides ainsi que l’expression et l’activité de l’enzyme LPL. Le QRFP augmente aussi l’expression des gènes des transporteurs d’acides gras CD36 et FATP1, de l’enzyme activatrice d’acides gras ACSL1 et des facteurs de transcription PPAR-γ et C/EBP-α, qui sont tous impliqués dans l’adipogenèse. En plus de ses effets sur l’adipogenèse, le QRFP possède aussi un effet inhibiteur sur l’activité lipolytique induite par les catécholamines. Nous avons montré que l’expression du QRFP est diminuée dans le tissu adipeux des souris obèses. Selon nos résultats, cette diminution pourrait être expliquée par une augmentation des endotoxines circulantes chez les obèses, appelée endotoxémie métabolique, qui agirait, entre autres, par l’induction des interférons dans les macrophages. Les voies de signalisation de ces effets ont aussi été identifiées. Nous avons montré un autre exemple de stimulus inflammatoire qui régule les signaux adipogènes à la baisse.

Voies de signalisation non-canoniques du récepteur V2 de la vasopressine

Le récepteur V2 (V2R) de la vasopressine est un récepteur couplé aux protéines G (RCPG), jouant un rôle fondamental dans le maintien de l’homéostasie hydrosodique. À l’instar de nombreux RCPGs, il est capable d’interagir avec plusieurs types de protéines G hétérotrimériques et possède des voies de signalisation peu explorées aux mécanismes mal compris. Ces voies non canoniques font l’objet des travaux exposés dans ce mémoire. Il s’agit d’explorer les caractéristiques et mécanismes de la signalisation de V2R via G12, et de la voie d’activation d’ERK 1/2 par transactivation du récepteur de l’insulin-like growth factor 1, IGF1R. Par des études de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), nous exposons la capacité de V2R à interagir avec la sous-unité Gα12 ainsi que la modulation de la conformation de l’hétérotrimère G12 par l’agoniste de V2R, l’arginine-vasopressine. Ces travaux dévoilent également la modulation de l’interaction entre Gα12 et son effecteur classique RhoA, suggérant un engagement de RhoA, ainsi que la potentialisation via Gα12 de la production d’AMP cyclique. À l’aide de diverses méthodes d’inhibition sélective, nos résultats précisent les mécanismes de la transactivation. Ils supportent notamment le rôle initiateur de l’activation de Src par V2R et l’absence d’implication des ligands connus d’IGF1R dans la transactivation. La métalloprotéase MMP 3 apparaît par ailleurs comme un bon candidat pour réguler la transactivation. Ce projet met en lumière des modes de signalisation peu explorés de V2R, dont l’implication physiologique et physiopathologique pourrait s’avérer significative, au-delà d’un apport fondamental dans la compréhension de la signalisation des RCPGs.

CXCR3 biased signaling, heteromerization and decoy properties

Le récepteur de chimiokine CXCR3 est un récepteur couplé à la protéine G (RCPG) exprimé, entre autre, sur les cellules T activées lors d’une réponse immune. CXCR3 est activé par trois ligands inductibles par l’interféron-γ (CXCL9, 10, 11) et, plus récemment, il a été découvert que CXCL4 liait CXCR3. Nous savons que CXCR3 joue un rôle dans la chimiotaxie des leucocytes, mais peu d’attention a été portée sur la signalisation biaisée induite par ces quatre ligands. Alors que l’homodimérisation entre récepteurs de chimiokine est un concept grandement observé, l’hétéromérisation entre deux récepteurs reste un domaine de recherche active. La signalisation biaisée et l’hétéromérisation ont été testées grâce à la technique de bioluminescene resonance energy transfer (BRET) dans des cellules HEK293E. Nous présentons une caractérisation pharmacologique des quatre ligands de CXCR3 et démontrons l’hétéromérisation de CXCR3 avec CXCR4 et avec CXCR7. Nos résultats suggèrent que les ligands de CXCR3 n’agissent pas de manière redondante.

Mechanisms of internalization and recycling of the chemokine receptor, CCR5

CCR5 is a G protein-coupled receptor that binds several natural chemokines but it is also a coreceptor for the entry of M tropic strains of HIV-1 into cells. Levels of CCR5 on the cell surface are important for the rate of HIV-1 infection and are determined by a number of factors including the rates of CCR5 internalization and recycling. Here we investigated the involvement of the actin cytoskeleton in the control of ligand-induced internalization and recycling of CCR5. Cytochalasin D, an actin depolymerizing agent, inhibited chemokine-induced internalization of CCR5 and recycling of the receptor in stably transfected CHO cells and in the monocytic cell line, THP-1. CCR5 internalization and recycling were inhibited by Toxin B and C-3 exoenzyme treatment in CHO and THP-1 cells, confirming activation of members of the RhoGTPase family by CCR5. The specific Rho kinase inhibitor Y27632, however, had no effect on CCR5 internalization or recycling. Ligand-induced activation of CCR5 leads to Rho kinase-dependent formation of focal adhesion complexes. These data indicate that CCR5 internalization and recycling are regulated by actin polymerization and activation of small G proteins in a Rho-dependent manner.

Variation in the FFAR1 gene modifies BMI, body composition and plasma lipids but not plasma insulin or Beta-cell function in overweight subjects

Background FFAR1 receptor is a long chain fatty acid G-protein coupled receptor which is expressed widely, but found in high density in the pancreas and central nervous system. It has been suggested that FFAR1 may play a role in insulin sensitivity, lipotoxicity and is associated with type 2 diabetes. Here we investigate the effect of three common SNPs of FFAR1 (rs2301151; rs16970264; rs1573611) on pancreatic function, BMI, body composition and plasma lipids. Methodology/Principal Findings For this enquiry we used the baseline RISCK data, which provides a cohort of overweight subjects at increased cardiometabolic risk with detailed phenotyping. The key findings were SNPs of the FFAR1 gene region were associated with differences in body composition and lipids, and the effects of the 3 SNPs combined were cumulative on BMI, body composition and total cholesterol. The effects on BMI and body fat were predominantly mediated by rs1573611 (1.06 kg/m2 higher (P = 0.009) BMI and 1.53% higher (P = 0.002) body fat per C allele). Differences in plasma lipids were also associated with the BMI-increasing allele of rs2301151 including higher total cholesterol (0.2 mmol/L per G allele, P = 0.01) and with the variant A allele of rs16970264 associated with lower total (0.3 mmol/L, P = 0.02) and LDL (0.2 mmol/L, P<0.05) cholesterol, but also with lower HDL-cholesterol (0.09 mmol/L, P<0.05) although the difference was not apparent when controlling for multiple testing. There were no statistically significant effects of the three SNPs on insulin sensitivity or beta cell function. However accumulated risk allele showed a lower beta cell function on increasing plasma fatty acids with a carbon chain greater than six. Conclusions/Significance Differences in body composition and lipids associated with common SNPs in the FFAR1 gene were apparently not mediated by changes in insulin sensitivity or beta-cell function.

Regulation of platelet biology by platelet endothelial cell adhesion molecule-1.

Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1), an immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif containing receptor, plays diverse and apparently contradictory roles in regulating the response of platelets to stimuli; inhibiting platelet response to immunoreceptor tyrosine-based activation motif and G protein-coupled receptor signalling following stimulation with collagen, adenosine diphosphate, and thrombin, as well as enhancing integrin outside-in signalling. These dual, and opposing, roles suggest an important and complex role for PECAM-1 in orchestrating platelet response to vascular damage. Indeed, during thrombus formation, the influence of PECAM-1 on the multiple signalling pathways combines leading to a relatively large inhibitory effect on thrombus formation.

Characterization of Grb2-binding proteins in human platelets activated by Fc gamma RIIA cross-linking.

Glutathione-S-transferase (GST)-Grb2 fusion proteins have been used to identify the potential role of Grb2-binding proteins in platelet activation by the platelet low-affinity IgG receptor, Fc gamma RIIA. Two tyrosine phosphoproteins of 38 and 63 kD bind to the SH2 domain of Grb2 following Fc gamma RIIA stimulation of platelets. Both are located in the particulate fraction following platelet activation and are also able to bind to a GST-construct containing the SH2 and SH3 domains of phospholipase C gamma 1. p38 also forms a complex with the tyrosine kinase csk in stimulated cells and is a substrate for the kinase. The SH3 domains of Grb2 form a stable complex with SOS1 and two proteins of 75 kD and 120 kD, which undergo tyrosine phosphorylation in Fc gamma RIIA stimulated cells. The 75-kD protein is recognized by antibodies to SLP-76, which has recently been isolated from T cells and sequenced. Tyrosine phosphorylation of p38 and p63 is also observed in platelets stimulated by the tyrosine kinase-linked receptor agonist collagen and by the G protein-coupled receptor agonist thrombin, although phosphorylation of SLP-76 is only observed in collagen-stimulated platelets. p38 and p63 may provide a docking site for Grb2, thereby linking Grb2 SH3-binding proteins SOS1, SLP-76, and p120 to downstream signalling events.

Recycling and resensitization of the neurokinin 1 receptor: influence of agonist concentration and Rab GTPases

Substance P (SP) induces endocytosis and recycling of the neurokinin 1 receptor (NK1R) in endothelial cells and spinal neurons at sites of inflammation and pain, and it is thus important to understand the mechanism and function of receptor trafficking. We investigated how the SP concentration affects NK1R trafficking and determined the role of Rab GTPases in trafficking. NK1R trafficking was markedly influenced by the SP concentration. High SP (10 nM) induced translocation of the NK1R and beta-arrestin 1 to perinuclear sorting endosomes containing Rab5a, where NK1R remained for >60 min. Low SP (1 nM) induced translocation of the NK1R to early endosomes located immediately beneath the plasma membrane that also contained Rab5a and beta-arrestin 1, followed by rapid recycling of the NK1R. Overexpression of Rab5a promoted NK1R translocation to perinuclear sorting endosomes, whereas the GTP binding-deficient mutant Rab5aS34N caused retention of the NK1R in superficial early endosomes. NK1R translocated from superficial early endosomes to recycling endosomes containing Rab4a and Rab11a, and Rab11aS25N inhibited NK1R recycling. Rapid NK1R recycling coincided with resensitization of SP-induced Ca2+ mobilization and with the return of surface SP binding sites. Resensitization was minimally affected by inhibition of vacuolar H(+)-ATPase and phosphatases but was markedly suppressed by disruption of Rab4a and Rab11a. Thus, whereas beta-arrestins mediate NK1R endocytosis, Rab5a regulates translocation between early and sorting endosomes, and Rab4a and Rab11a regulate trafficking through recycling endosomes. We have thus identified a new function of Rab5a as a control protein for directing concentration-dependent trafficking of the NK1R into different intracellular compartments and obtained evidence that Rab4a and Rab11a contribute to G-protein-coupled receptor recycling from early endosomes.

The bile acid receptor TGR5 does not interact with β-arrestins or traffic to endosomes but transmits sustained signals from plasma membrane rafts.

TGR5 is a G protein-coupled receptor that mediates bile acid (BA) effects on energy balance, inflammation, digestion and sensation. The mechanisms and spatiotemporal control of TGR5 signaling are poorly understood. We investigated TGR5 signaling and trafficking in transfected HEK293 cells and colonocytes (NCM460) that endogenously express TGR5. BAs (deoxycholic acid, DCA, taurolithocholic acid, TLCA) and the selective agonists oleanolic acid (OA) and 3-(2-chlorophenyl)-N-(4-chlorophenyl)-N, 5-dimethylisoxazole-4-carboxamide (CCDC) stimulated cAMP formation but did not induce TGR5 endocytosis or recruitment of β-arrestins, assessed by confocal microscopy. DCA, TLCA and OA did not stimulate TGR5 association with β-arrestin 1/2 or G protein-coupled receptor kinase (GRK) 2/5/6, determined by bioluminescence resonance energy transfer. CCDC stimulated a low level of TGR5 interaction with β-arrestin2 and GRK2. DCA induced cAMP formation at the plasma membrane and cytosol, determined using exchange factor directly regulated by cAMP (Epac2)-based reporters, but cAMP signals did not desensitize. AG1478, an inhibitor of epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase, the metalloprotease inhibitor batimastat, and methyl-β-cyclodextrin and filipin, which block lipid raft formation, prevented DCA stimulation of extracellular signal regulated kinase (ERK1/2). BRET analysis revealed TGR5 and EGFR interactions that were blocked by disruption of lipid rafts. DCA stimulated TGR5 redistribution to plasma membrane microdomains, localized by immunogold electron microscopy. Thus, TGR5 does not interact with β-arrestins, desensitize or traffic to endosomes. TGR5 signals from plasma membrane rafts that facilitate EGFR interaction and transactivation. An understanding of the spatiotemporal control of TGR5 signaling provides insights into the actions of BAs and therapeutic TGR5 agonists/antagonists.

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.

Differential roles of the PKC novel isoforms, PKCδ and PKCε, in mouse and human platelets

Background Increasing evidence suggests that individual isoforms of protein kinase C (PKC) play distinct roles in regulating platelet activation. Methodology/Principal Findings In this study, we focus on the role of two novel PKC isoforms, PKCδ and PKCε, in both mouse and human platelets. PKCδ is robustly expressed in human platelets and undergoes transient tyrosine phosphorylation upon stimulation by thrombin or the collagen receptor, GPVI, which becomes sustained in the presence of the pan-PKC inhibitor, Ro 31-8220. In mouse platelets, however, PKCδ undergoes sustained tyrosine phosphorylation upon activation. In contrast the related isoform, PKCε, is expressed at high levels in mouse but not human platelets. There is a marked inhibition in aggregation and dense granule secretion to low concentrations of GPVI agonists in mouse platelets lacking PKCε in contrast to a minor inhibition in response to G protein-coupled receptor agonists. This reduction is mediated by inhibition of tyrosine phosphorylation of the FcRγ-chain and downstream proteins, an effect also observed in wild-type mouse platelets in the presence of a PKC inhibitor. Conclusions These results demonstrate a reciprocal relationship in levels of the novel PKC isoforms δ and ε in human and mouse platelets and a selective role for PKCε in signalling through GPVI.