Identification, using a siRNA screen approach, and molecular characterization of a new Fas pathway modulator: STK11/

Abstract : Apoptosis is an evolutionarily conserved cellular suicide mechanism that can be triggered by activation of various pathways, such as the Fas-Pathway. Upon stimulation by its specific ligand (FasL), present at the surface of Cytotoxic Τ lymphocytes, the death receptor Fas initiates a signaling cascade culminating in the activation of cellular caspases, leading thus to cell death of the target cell (e.g. transformed cell). Dysregulation of apoptosis in general, and of Fas pathway in particular, was shown to contribute to pathogenesis of cancers and many human diseases. Even though, during the last decades the molecular mechanisms of apoptosis have been widely studied, it is important to better understand the mechanisms leading to apoptosis, to improve our understanding of pathological processes, and generate more subtle apoptosis-modulating therapies to fight cancer and other diseases. In order to identify new components of the Fas signaling pathway, a screen based on the mechanism of RNA interference was undertaken. After a first and a second manual whole-kinome screen, we identified several strong positive hits that showed a protection against Fas ligand-induced apoptosis with distinct siRNAs, notably STK11, an interesting tumor suppressor mutated in several sporadic and inherited cancers. The STK11 functional characterization reveals that this kinase represents an apically acting general pro-apoptotic modulator of the extrinsic pathway (FasL, TRAIL, TNF-induced apoptosis), but not of the intrinsic apoptotic pathway. The STK11 action on the Fas pathway was shown to be dependent on its kinase activity, but independent of AMPK, a well-characterized STK11 downstream substrate. Furthermore, STK11 was shown to interact with caspase-8, a major mediator of the extrinsic pathway, and modulate its activity through an unclear mechanism that may involve an STK11-dependant caspase-8 phosphorylation. This modification may allow a proper caspase-8 polyubiquitination and activation in p62 sequestosmes aggregates, but may also increase the activation of caspase-8 at the DISC level. In addition, we observed that STK11 modulate not only the apoptotic pathway induced by Fas engagement, but also FasL-induced JNK and NF- KB, sustaining an upstream role of this kinase in the pathway. In conclusion, our report reveals that STK11 is an important pro-apoptotic modulator of the Fas pathway in particular, and extrinsic pathway in general. Our finding could explain, at least partially, why inactivating mutations of the kinase leads to cancer, by allowing resistance to apoptosis and accordingly evasion of immune surveillance. Résumé : L'apoptose est un mécanisme de suicide cellulaire, conservé dans diverses espèces, et qui au niveau moléculaire est déclenché par différentes voies de signalisation, comme par exemple lors de l'activation du récepteur Fas. La liaison du ligand FasL au récepteur de la mort Fas, induit une cascade de signalisation qui conduit à l'activation des caspases. Les lymphocytes Τ cytotoxiques peuvent utiliser la voie Fas pour induire la mort et se débarrasser de cellules dangereuses pour le reste de l'organisme, tel que les cellules transformées. La dysrégulation de l'apoptose en général, et de la voie Fas en particulier, peut contribuer à diverses maladies telles que le cancer. Même si ces dernières décennies, les mécanismes moléculaires conduisant à l'apoptose ont été extensivement étudiés, il reste néanmoins important de mieux comprendre le phénomène d'apoptose, pour améliorer notre compréhension des processus pathologiques, mais surtout dans le but de développer de nouvelles thérapies ciblant l'apoptose contre le cancer et d'autres pathologies. Pour identifier de nouveau constituants de la voie Fas, un criblage génétique basé sur l'interférence à l'ARN a été entrepris. Après un premier et un deuxième criblage d'une librairie du kinome, nous avons identifié différentes protéines qui pourraient jouer un rôle positif dans la voie Fas, et en particulier la protéine suppresseur de tumeur STK11, qui est fréquemment mutée dans divers cancers sporadiques et héréditaires. La caractérisation fonctionnelle de STK11 a révélé que cette kinase était un modulateur apical de la voie extrinsèque de l'apoptose en général (Fas, TNF, TRAIL), mais pas de la voie intrinsèque. L'action de STK11 sur la voie Fas est dépendante de sa fonction kinase, mais indépendante de l'AMPK, un substrat bien caractérisé de STK11. De plus, STK11 interagît avec la caspase-8, un constituant majeur de la voie Fas, et module son activité, par un mécanisme encore peu clair qui pourrait impliquer une phosphorylation de la caspase-8 par STK11. Cette modification pourrait permettre une activation optimale de la caspase-8 en jouant un rôle dans le processus de polyubiquitination de la caspase-8, phénomène qui semble être important pour l'activation de la caspase-8 dans des agrégats protéiques avec p62, mais qui pourrait aussi augmenter son activation au niveau du DISC. Finalement, nous avons observé que STK11 modulait non seulement la voie apoptotique déclenchée par l'activation de Fas, mais aussi les voies non-apoptotiques de Fas, comme JNK et NF-KB. En conclusion notre étude, révèle que STK11 est un important modulateur pro- apoptotique de la voie Fas, et de la voie extrinsèque en général. Cette découverte pourrait expliquer, du moins partiellement, pourquoi les mutations inactivatrices de STK11 conduisent au cancer, par une augmentation de la résistance à l'apoptose et donc par l'évasion de la surveillance immunitaire.

Association of NTRK3 and its interaction with NGF suggest an altered cross-regulation of the neurotrophin signaling pathway in eating disorders

Eating disorders (EDs) are complex psychiatric diseases that include anorexia nervosa and bulimia nervosa, and have higher than 50% heritability. Previous studies have found association of BDNF and NTRK2 to ED, while animal models suggest that other neurotrophin genes might also be involved in eating behavior. We have performed a family-based association study with 151 TagSNPs covering 10 neurotrophin signaling genes: NGFB, BDNF, NTRK1, NGFR/p75, NTF4/5, NTRK2, NTF3, NTRK3, CNTF and CNTFR in 371 ED trios of Spanish, French and German origin. Besides several nominal associations, we found a strong significant association after correcting for multiple testing (P = 1.04 × 10−4) between ED and rs7180942, located in the NTRK3 gene, which followed an overdominant model of inheritance. Interestingly, HapMap unrelated individuals carrying the rs7180942 risk genotypes for ED showed higher levels of expression of NTRK3 in lymphoblastoid cell lines. Furthermore, higher expression of the orthologous murine Ntrk3 gene was also detected in the hypothalamus of the anx/anx mouse model of anorexia. Finally, variants in NGFB gene appear to modify the risk conferred by the NTRK3 rs7180942 risk genotypes (P = 4.0 × 10−5) showing a synergistic epistatic interaction. The reported data, in addition to the previous reported findings for BDNF and NTRK2, point neurotrophin signaling genes as key regulators of eating behavior and their altered cross-regulation as susceptibility factors for EDs.

The peroxiredoxin Tpx1 is essential as a H202-scavenger during aerobic growth in fission yeast

Peroxiredoxins are known to interact with hydrogen peroxide (H2O2) and to participate in oxidant scavenging, redox signal transduction, and heat-shock responses. The two-cysteine peroxiredoxin Tpx1 of Schizosaccharomyces pombe has been characterized as the H2O2 sensor that transduces the redox signal to the transcription factor Pap1. Here, we show that Tpx1 is essential for aerobic, but not anaerobic, growth. We demonstrate that Tpx1 has an exquisite sensitivity for its substrate, which explains its participation in maintaining low steady-state levels of H2O2. We also show in vitro and in vivo that inactivation of Tpx1 by oxidation of its catalytic cysteine to a sulfinic acid is always preceded by a sulfinic acid form in a covalently linked dimer, which may be important for understanding the kinetics of Tpx1 inactivation. Furthermore, we provide evidence that a strain expressing Tpx1.C169S, lacking the resolving cysteine, can sustain aerobic growth, and we show that small reductants can modulate the activity of the mutant protein in vitro, probably by supplying a thiol group to substitute for cysteine 169.

The quest for a message: budding yeast, a model organism to study the control of pre-mRNA splicing

Removal of introns during pre-mRNA splicing is a critical process in gene expression, and understanding its control at both single-gene and genomic levels is one of the great challenges in Biology. Splicing takes place in a dynamic, large ribonucleoprotein complex known as the spliceosome. Combining Genetics and Biochemistry, Saccharomyces cerevisiae provides insights into its mechanisms, including its regulation by RNA-protein interactions. Recent genome-wide analyses indicate that regulated splicing is broad and biologically relevant even in organisms with a relatively simple intronic structure, such as yeast. Furthermore, the possibility of coordination in splicing regulation at genomic level is becoming clear in this model organism. This should provide a valuable system to approach the complex problem of the role of regulated splicing in genomic expression.

Deciphering 3'ss selection in the yeast genome reveals an RNA thermosensor that mediates alternative splicing

Poor understanding of the spliceosomal mechanisms to select intronic 3' ends (3'ss) is a major obstacle to deciphering eukaryotic genomes. Here, we discern the rules for global 3'ss selection in yeast. We show that, in contrast to the uniformity of yeast splicing, the spliceosome uses all available 3'ss within a distance window from the intronic branch site (BS), and that in 70% of all possible 3'ss this is likely to be mediated by pre-mRNA structures. Our results reveal that one of these RNA folds acts as an RNA thermosensor, modulating alternative splicing in response to heat shock by controlling alternate 3'ss availability. Thus, our data point to a deeper role for the pre-mRNA in the control of its own fate, and to a simple mechanism for some alternative splicing.

FGF signaling controls caudal hindbrain specification through Ras-ERK1/2 pathway

Background: During early steps of embryonic development the hindbrain undergoes a regionalization process along the anterior-posterior (AP) axis that leads to a metameric organization in a series of rhombomeres (r). Refinement of the AP identities within the hindbrain requires the establishment of local signaling centers, which emit signals that pattern territories in their vicinity. Previous results demonstrated that the transcription factor vHnf1 confers caudal identity to the hindbrain inducing Krox20 in r5 and MafB/Kreisler in r5 and r6, through FGF signaling [1].Results: We show that in the chick hindbrain, Fgf3 is transcriptionally activated as early as 30 min after mvHnf1 electroporation, suggesting that it is a direct target of this transcription factor. We also analyzed the expression profiles of FGF activity readouts, such as MKP3 and Pea3, and showed that both are expressed within the hindbrain at early stages of embryonic development. In addition, MKP3 is induced upon overexpression of mFgf3 or mvHnf1 in the hindbrain, confirming vHnf1 is upstream FGF signaling. Finally, we addressed the question of which of the FGF-responding intracellular pathways were active and involved in the regulation of Krox20 and MafB in the hindbrain. While Ras-ERK1/2 activity is necessary for MKP3, Krox20 and MafB induction, PI3K-Akt is not involved in that process.Conclusion: Based on these observations we propose that vHnf1 acts directly through FGF3, and promotes caudal hindbrain identity by activating MafB and Krox20 via the Ras-ERK1/2 intracellular pathway.

Biochemical, morphological and content characterization of synaptobrevin 2-expressing vesicles in astrocytes

Neuron-astrocyte reciprocal communication at synapses has emerged as a novel signalling pathway in brain function. Astrocytes sense the level of synaptic activity and, in turn, influence its efficacy through the regulated release of ''glio- transmitters'' such as glutamate, ATP or D-serine. A calcium- dependent exocytosis is proposed to drive the release of gliotransmitters but its existence is still debated. To shed light onto the mechanisms controlling the storage and the release of gliotransmitters and namely D-serine, we have developed a new method for the immunoisolation of synaptobrevin 2-positive vesicles from rat cortical astrocytes in culture. The purified organelles are clear round shape vesicles of excellent purity as judged by electron microscopy. Immunoblotting analysis revealed that isolated vesicles contain most of the major proteins already described for neuron-derived vesicles. In addition, we have analyzed the content for various amino acids of these vesicles by means of chiral capillary electro- phoresis coupled to laser-induced fluorescence detection and liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Post- embedding immunogold labelling of the rat neocortex and hippocampus further revealed the expression of D-serine and glutamate in astrocyte processes contacting excitatory sy- napses. Our results provide significant support for the existence of secretory glial vesicles storing chemical substances like D- serine and glutamate and thus point to the co-release of amino acids by exocytosis in astrocytes.

Topological comparison of methods for predicting transcriptional cooperativity in yeast

Background: The cooperative interaction between transcription factors has a decisive role in the control of the fate of the eukaryotic cell. Computational approaches for characterizing cooperative transcription factors in yeast, however, are based on different rationales and provide a low overlap between their results. Because the wealth of information contained in protein interaction networks and regulatory networks has proven highly effective in elucidating functional relationships between proteins, we compared different sets of cooperative transcription factor pairs (predicted by four different computational methods) within the frame of those networks. Results: Our results show that the overlap between the sets of cooperative transcription factors predicted by the different methods is low yet significant. Cooperative transcription factors predicted by all methods are closer and more clustered in the protein interaction network than expected by chance. On the other hand, members of a cooperative transcription factor pair neither seemed to regulate each other nor shared similar regulatory inputs, although they do regulate similar groups of target genes. Conclusion: Despite the different definitions of transcriptional cooperativity and the different computational approaches used to characterize cooperativity between transcription factors, the analysis of their roles in the framework of the protein interaction network and the regulatory network indicates a common denominator for the predictions under study. The knowledge of the shared topological properties of cooperative transcription factor pairs in both networks can be useful not only for designing better prediction methods but also for better understanding the complexities of transcriptional control in eukaryotes.

Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

Nuclear accumulation of the phytochrome A photoreceptor requires FHY1.

The phytochrome family of red/far-red (R/FR)-responsive photoreceptors plays a key role throughout the life cycle of plants . Arabidopsis has five phytochromes, phyA-phyE, among which phyA and phyB play the most predominant functions . Light-regulated nuclear accumulation of the phytochromes is an important regulatory step of this pathway, but to this date no factor specifically required for this event has been identified . Among all phyA signaling mutants, fhy1 and fhy3 (far-red elongated hypocotyl 1 and 3) have the most severe hyposensitive phenotype, indicating that they play particularly important roles . FHY1 is a small plant-specific protein of unknown function localized both in the nucleus and the cytoplasm . Here we show that FHY1 is specifically required for the light-regulated nuclear accumulation of phyA but not phyB. Moreover, phyA accumulation is only slightly affected in fhy3, indicating that the diminished nuclear accumulation of phyA observed in fhy1 seedlings is not simply a general consequence of reduced phyA signaling. By in vitro pull-down and yeast two-hybrid analyses, we demonstrate that FHY1 physically interacts with phyA, preferentially in its active Pfr form. Furthermore, FHY1 and phyA colocalize in planta. We therefore identify the first component required for light-regulated phytochrome nuclear accumulation.

Fas triggers an alternative, caspase-8-independent cell death pathway using the kinase RIP as effector molecule.

Cell death is achieved by two fundamentally different mechanisms: apoptosis and necrosis. Apoptosis is dependent on caspase activation, whereas the caspase-independent necrotic signaling pathway remains largely uncharacterized. We show here that Fas kills activated primary T cells efficiently in the absence of active caspases, which results in necrotic morphological changes and late mitochondrial damage but no cytochrome c release. This Fas ligand-induced caspase-independent death is absent in T cells that are deficient in either Fas-associated death domain (FADD) or receptor-interacting protein (RIP). RIP is also required for necrotic death induced by tumor necrosis factor (TNF) and TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL). In contrast to its role in nuclear factor kappa B activation, RIP requires its own kinase activity for death signaling. Thus, Fas, TRAIL and TNF receptors can initiate cell death by two alternative pathways, one relying on caspase-8 and the other dependent on the kinase RIP.

Regulation of the NaCI cotransporter by the SGK1-Nedd4-2 pathway

SummaryRegulation of renal Na+ transport is essential for controlling blood pressure, as well as Na+ and K+ homeostasis. Aldosterone stimulates Na+ reabsorption in the aldosterone-sensitive distal nephron (ASDN), via the Na+-CI" cotransporter (NCC) in the distal convoluted tubule (DCT), and the epithelial Na+ channel (ENaC) in the late DCT, connecting tubule and collecting duct. Importantly, aldosterone increases NCC protein expression by an unknown post-translational mechanism. The ubiquitin-protein ligase Nedd4-2 is expressed along the ASDN and regulates ENaC: under aldosterone induction, the serum/glucocorticoid-regulated kinase SGK1 phosphorylates Nedd4-2 on S328, thus preventing the Nedd4-2/ENaC interaction, ubiquitylation and degradation of the channel. Here, we present evidence that Nedd4-2 regulates NCC. In transfected HEK293 cells, Nedd4-2 co-immunoprecipitates with NCC and stimulates NCC ubiquitylation at the cell surface. In Xenopus laevis oocytes, co- expression of NCC with wild-type Nedd4-2, but not its catalytically inactive mutant, strongly decreases NCC activity and surface expression. This inhibition is prevented by SGK1 in a kinase-dependent manner. Moreover, we show that NCC expression is up-regulated in inducible renal tubule-specific Nedd4-2 knockout mice and in mDCT15 cells silenced for Nedd4-2. On the other hand, in inducible renal tubule-specific SGK1 knockout mice, NCC expression is down-regulated.Interestingly, in contrast to ENaC, Nedd4-2-mediated NCC inhibition is independent of a PY motif in NCC. Moreover, whereas single mutations of Nedd4-2 S328 or S222 to alanine do not interfere with SGK1 action, the double mutation enhances Nedd4-2 activity and abolishes SGK1-dependent inhibition. These results indicate that NCC expression and activity is controlled by a regulatory pathway involving SGK1 and Nedd4-2, and provides an explanation for the well-known aldosterone-induced increase in NCC protein expression.RésuméLa régulation du transport de sodium est cruciale dans le maintien de la pression artérielle. L'aldostérone stimule la réabsorption de Na+ dans la partie du néphron sensible à l'aldostérone (ASDN), via le co-transporteur Na+-CI" (NCC) au niveau du tubule contourné distale et via le canal à sodium (Epithelial Na+ Channel ; ENaC) dans la deuxième partie du tubule contourné distale, dans le tube connecteur et le tube collecteur. L'aldostérone augmente l'expression de NCC au niveau protéique par un mécanisme non élucidé. La protéine ubiquitine ligase Nedd4-2 est exprimée tout le long du néphron sensible à l'aldostérone. ENaC est connu pour être régulé par Nedd4-2. Suite à une stimulation par l'aldostérone, la kinase Ser/Thr SGK1 phosphoryle Nedd4-2, ce qui empêche l'interaction entre Nedd4-2 et ENaC. Dans des cellules HEK293 transfectées, nous avons montré que Nedd4-2 interagit avec le co-transporteur NCC et stimule l'ubiquitylation de NCC à la surface. Nous avons montré dans les oocytes de Xenopus laevis que l'expression de NCC avec Nedd4-2 diminue l'activité du co-transporteur. Cette diminution n'est pas observée lorsqu'on exprime NCC avec le mutant inactif de Nedd4-2. Cette inhibition de NCC est contrée par SGK1. L'effet de SGK1 sur NCC dépend de son activité kinase. Nous avons montré dans des souris knock-out pour Nedd4-2, dans le néphron et de manière inductible, que l'expression de NCC est augmentée. Nous avons également montré que la suppression de la protéine Nedd4-2 dans les cellules mDCT15 provoque l'augmentation de NCC. Au contraire dans les souris knock-out pour la kinase SGK1, dans le néphron et de manière inductible, nous observons une diminution de la protéine NCC. Contrairement à ce qui a été montré pour le canal ENaC l'inhibition de NCC par Nedd4-2 est indépendante des motifs PY. De plus, La mutation des sérines 328 ou 222 sur Nedd4-2 en alanine n'interfère pas avec l'action de SGK1 pour prévenir l'inhibition. Par contre, la double mutation, les sérines 222 et 328 mutées en alanine, augmente l'action de Nedd4-2 sur l'activité de NCC et prévient l'effet de SGK1. Ces résultats montrent que l'expression et l'activité de NCC sont contrôlées par une voie de régulation impliquant Nedd4-2-SGK1 et nous fournissent une explication pour l'augmentation de NCC observé après une induction avec l'aldostérone.Résumé large publicOn estime que des millions de personnes seraient hypertendues. L'hypertension artérielle est responsable d'environ 8 millions de décès par ans dans le monde. L'hypertension est responsable de la moitié environs des accidents cardiaques, mais aussi des accidents vasculaires cérébraux. Il est très important de comprendre les mécanismes qui se trouvent derrière cette pathologie.Le co-transporteur NCC joue un grand rôle dans le maintien de la balance sodique. Il a été montré que des perturbations dans l'expression de NCC pouvaient engendrer de l'hypertension.Le co-transporteur NCC est exprimé dans la partie distale du néphron, l'unité fonctionnelle du rein. Plusieurs études ont montrées que NCC était sous le contrôle de l'hormone aldostérone.Le travail de cette thèse consiste à étudier les mécanismes impliqués dans la régulation de NCC. On a ainsi pu montrer que NCC interagit avec la protéine ubiquitine ligase Nedd4-2. La protéine Nedd4-2 diminue l'expression de NCC à la surface cellulaire et aussi son activité Nous avons également montré que la kinase SGK1 pouvait prévenir l'interaction entre Nedd4-2 et NCC par phosphorylation de Nedd4-2. Nous avons montré dans des souris deletée pour Nedd4-2, dans le néphron, que l'expression de NCC est augmentée. Nous avons également montré que la suppression de la protéine Nedd4-2 dans les cellules mDCT15 provoque l'augmentation de NCC. Au contraire, dans les souris deletée pour la kinase SGK1, dans le néphron, nous observons une diminution de la protéine NCC. La connaissance des processus impliqués dans la régulation du co-transporteur NCC pourrait amener au développement de nouveau médicaments pour soigner l'hypertension.

Novel Agents Targeting the IGF-1R/PI3K Pathway Impair Cell Proliferation and Survival in Subsets of Medulloblastoma and Neuroblastoma.

The receptor tyrosine kinase (RTK)/phosphoinositide 3-kinase (PI3K) pathway is fundamental for cancer cell proliferation and is known to be frequently altered and activated in neoplasia, including embryonal tumors. Based on the high frequency of alterations, targeting components of the PI3K signaling pathway is considered to be a promising therapeutic approach for cancer treatment. Here, we have investigated the potential of targeting the axis of the insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) and PI3K signaling in two common cancers of childhood: neuroblastoma, the most common extracranial tumor in children and medulloblastoma, the most frequent malignant childhood brain tumor. By treating neuroblastoma and medulloblastoma cells with R1507, a specific humanized monoclonal antibody against the IGF-1R, we could observe cell line-specific responses and in some cases a strong decrease in cell proliferation. In contrast, targeting the PI3K p110α with the specific inhibitor PIK75 resulted in broad anti-proliferative effects in a panel of neuro- and medulloblastoma cell lines. Additionally, sensitization to commonly used chemotherapeutic agents occurred in neuroblastoma cells upon treatment with R1507 or PIK75. Furthermore, by studying the expression and phosphorylation state of IGF-1R/PI3K downstream signaling targets we found down-regulated signaling pathway activation. In addition, apoptosis occurred in embryonal tumor cells after treatment with PIK75 or R1507. Together, our studies demonstrate the potential of targeting the IGF-1R/PI3K signaling axis in embryonal tumors. Hopefully, this knowledge will contribute to the development of urgently required new targeted therapies for embryonal tumors.

Therapeutic PD-1 pathway blockade augments with other modalities of immunotherapy T-cell function to prevent immune decline in ovarian cancer.

The tumor microenvironment mediates induction of the immunosuppressive programmed cell death-1 (PD-1) pathway, and targeted interventions against this pathway can help restore antitumor immunity. To gain insight into these responses, we studied the interaction between PD-1 expressed on T cells and its ligands (PD-1:PD-L1, PD-1:PD-L2, and PD-L1:B7.1), expressed on other cells in the tumor microenvironment, using a syngeneic orthotopic mouse model of epithelial ovarian cancer (ID8). Exhaustion of tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) correlated with expression of PD-1 ligands by tumor cells and tumor-derived myeloid cells, including tumor-associated macrophages (TAM), dendritic cells, and myeloid-derived suppressor cells (MDSC). When combined with GVAX or FVAX vaccination (consisting of irradiated ID8 cells expressing granulocyte macrophage colony-stimulating factor or FLT3 ligand) and costimulation by agonistic α-4-1BB or TLR 9 ligand, antibody-mediated blockade of PD-1 or PD-L1 triggered rejection of ID8 tumors in 75% of tumor-bearing mice. This therapeutic effect was associated with increased proliferation and function of tumor antigen-specific effector CD8(+) T cells, inhibition of suppressive regulatory T cells (Treg) and MDSC, upregulation of effector T-cell signaling molecules, and generation of T memory precursor cells. Overall, PD-1/PD-L1 blockade enhanced the amplitude of tumor immunity by reprogramming suppressive and stimulatory signals that yielded more powerful cancer control.