Selective induction of apoptosis by the pyrrolo-1,5-benzoxazepine 7-[[dimethylcarbamoyl]oxy]-6-(2-naphthyl)pyrrolo-[2,1-d] (1,5)-benzoxazepine (PBOX-6) in Leukemia cells occurs via the c-Jun NH2-terminal kinase-dependent phosphorylation and inactivation of Bcl-2 and Bcl-XL

Overexpression of the Bcl-2 proto-oncogene in tumor cells confers resistance against chemotherapeutic drugs. In this study, we describe how the novel pyrrolo-1,5-benzoxazepine compound 7-[[dimethylcarbamoyl]oxy]-6-(2-naphthyl)pyrrolo-[2,1-d] (1,5)-benzoxazepine (PBOX-6) selectively induces apoptosis in Bcl-2-overexpressing cancer cells, whereas it shows no cytotoxic effect on normal peripheral blood mononuclear cells. PBOX-6 overcomes Bcl-2-mediated resistance to apoptosis in chronic myelogenous leukemia (CML) K562 cells by the time- and dose-dependent phosphorylation and inactivation of antiapoptotic Bcl-2 family members Bcl-2 and Bcl-XL. PBOX-6 also induces Bcl-2 phosphorylation and apoptosis in wild-type T leukemia CEM cells and cells overexpressing Bcl-2. This is in contrast to chemotherapeutic agents such as etoposide, actinomycin D, and ultraviolet irradiation, whereby overexpression of Bcl-2 confers resistance against apoptosis. In addition, PBOX-6 induces Bcl-2 phosphorylation and apoptosis in wild-type Jurkat acute lymphoblastic leukemia cells and cells overexpressing Bcl-2. However, Jurkat cells containing a Bcl-2 triple mutant, whereby the principal Bcl-2 phosphorylation sites are mutated to alanine, demonstrate resistance against Bcl-2 phosphorylation and apoptosis. PBOX-6 also induces the early and transient activation of c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) in CEM cells. Inhibition of JNK activity prevents Bcl-2 phosphorylation and apoptosis, implicating JNK in the upstream signaling pathway leading to Bcl-2 phosphorylation. Collectively, these findings identify Bcl-2 phosphorylation and inactivation as a critical step in the apoptotic pathway induced by PBOX-6 and highlight its potential as an effective antileukemic agent.

Interaction of Leukocyte Elastase Inhibitor/L-DNase II with BCL-2 and BAX

Leukocyte Elastase Inhibitor (LEI, also called serpin B1) is a protein involved in apoptosis among other physiological processes. We have previously shown that upon cleavage by its cognate protease, LEI is transformed into L-DNase II, a protein with a pro-apoptotic activity. The caspase independent apoptotic pathway, in which L-DNase II is the final effector, interacts with other pro-apoptotic molecules like Poly-ADP-Ribose polymerase (PARP) or Apoptosis Inducing Factor (AIF). The screening of LEI/L-DNase II interactions showed a possible interaction with several members of the BCL-2 family of proteins which are known to have a central role in the regulation of caspase dependent cell death. In this study, we investigated the regulation of LEI/L-DNase II pathway by two members of this family of proteins: BAX and BCL-2, which have opposite effects on cell survival. We show that, in both BHK and HeLa cells, LEI/L-DNase II can interact with BCL-2 and BAX in apoptotic and non-apoptotic conditions. These proteins which are usually thought to be anti-apoptotic and pro-apoptotic respectively, both inhibit the L-DNase II pro-apoptotic activity. These results give further insight in the regulation of caspase-independent pathways and highlight the involvement of the intracellular environment of a given protein in the determinism of its function. They also add a link between caspase-dependent and independent pathways of apoptosis.

Bcl-xL regulation and function in cell cycle checkpoints and progression

Quelques évidences suggèrent que Bcl-xL, un membre anti-apoptotique de la famille Bcl-2, possède également des fonctions au niveau du cycle cellulaire et de ses points-contrôle. Pour étudier la régulation et fonction de Bcl-xL au cours du cycle cellulaire, nous avons généré et exprimé dans des cellules humaines une série de mutants de phosphorylation incluant Thr41Ala, Ser43Ala, Thr47Ala, Ser49Ala, Ser56Ala, Ser62Ala et Thr115Ala. L'analyse de cette série de mutants révèle que les cellules exprimant Bcl-xL(Ser62Ala) sont moins stables au point-contrôle G2 du cycle cellulaire comparées aux cellules exprimant le type sauvage ou les autres mutants de phosphorylation incluant Thr41Ala, Ser43Ala, Thr47Ala, Ser56Ala et Thr115Ala. Les études de cinétiques de phosphorylation et de localisation de phospho-Bcl-xL(Ser62) dans des cellules synchronisées et suite à l'activation du point-contrôle en G2 médié par l'étoposide (VP16), nous indiquent que phospho-Bcl-xL(Ser62) migre dans les corps nucléolaires durant l'arrêt en G2 dans les cellules exposées au VP16. Une série d'expériences incluant des essais kinase in vitro, l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques et d'ARN interférant, nous révèlent que Polo kinase 1 (PLK1) et MAPK9/JNK2 sont les protéines kinase impliquées dans la phosphorylation de Bcl-xL(Ser62), et pour son accumulation dans les corps nucléolaires pendant le point-contrôle en G2. Nos résultats indiquent que durant le point-contrôle en G2, phospho-Bcl-xL(Ser62) se lie et se co-localise avec CDK1(CDC2), le complexe cycline-kinase qui contrôle l'entrée en mitose. Nos résultats suggèrent que dans les corps nucléolaires, phospho-Bcl-xL(Ser62) stabilise l'arrêt en G2 en séquestrant CDK1(CDC2) pour retarder l'entrée en mitose. Ces résultats soulignent également que les dommages à l'ADN influencent la composition des corps nucléolaires, structure nucléaire qui émerge maintenant comme une composante importante de la réponse aux dommages à l'ADN. Dans une deuxième étude, nous décrivons que les cellules exprimant le mutant de phosphorylation Bcl-xL(Ser62Ala) sont également plus stables au point-contrôle de l'assemblage du fuseau de la chromatine (SAC) suite à une exposition au taxol, comparées aux cellules exprimant le type sauvage ou d'autres mutants de phosphorylation de Bcl-xL, incluant Thr41Ala, Ser43Ala, Thr47Ala, Ser56Ala. Cet effet est indépendent de la fonction anti-apoptotique de Bcl-xL. Bcl-xL(Ser62) est fortement phosphorylé par PLK1 et MAPK14/SAPKp38α à la prométaphase, la métaphase et à la frontière de l'anaphase, et déphosphorylé à la télophase et la cytokinèse. Phospho-Bcl-xL(Ser62) se trouve dans les centrosomes avec γ-tubuline, le long du fuseau mitotique avec la protéine moteure dynéine et dans le cytosol mitotique avec des composantes du SAC. Dans des cellules exposées au taxol, phospho-Bcl-xL(Ser62) se lie au complexe inhibiteur CDC20/MAD2/BUBR1/BUB3, alors que le mutant Bcl-xL(Ser62Ala) ne se lie pas à ce complexe. Ces résultats indiquent que durant le SAC, la phosphorylation de Bcl-xL(Ser62) accélère la résolution du SAC et l'entrée des cellules en anaphase. Des expériences bloquant l'expression de Bcl-xL révèlent ègalement un taux très élevé de cellules tétraploïdes et binuclées après un traitement au nocodazole, consistant avec une fonction de Bcl-xL durant la mitose et dans la stabilité génomique. Dans la troisième étude, l'analyse fonctionnelle de cette série de mutants de phosphorylation indique également que les cellules exprimant Bcl-xL(Ser49Ala) sont moins stables durant le point-contrôle G2 et entre en cytokinèse plus lentement dans des cellules exposées aux inhibiteurs de la polymérisation/dépolymérisation des tubulines, composantes des microtubules. Ces effets de Bcl-xL(Ser49Ala) sont indépendents de sa fonction anti-apoptotique. La phosphorylation de Bcl-xL(Ser49) est dynamique au cours du cycle cellulaire. Dans des cellules synchronisées, Bcl-xL(Ser49) est phosphorylé en phase S et G2, déphosphorylé à la prométaphase, la métaphase et à la frontière de l'anaphase, et re-phosphorylé durant la télophase et la cytokinèse. Au cours du point-contrôle G2 induit par les dommages à l'ADN, un pool important de phospho-Bcl-xL(Ser49) se trouve aux centrosomes, un site important pour la régulation de l'entrée en mitose. Durant la télophase et la cytokinèse, phospho-Bcl-xL(Ser49) se trouve le long des microtubules avec la protéine moteure dynéine et dans le cytosol mitotique. Finalement, nos résultats suggèrent que PLK3 est responsable de la phosphorylation de Bcl-xL(Ser49), une protéine kinase impliquée pour l'entrée des cellules en mitose et pour la progression de la mitose jusqu'à la division cellulaire.

Implication des gènes de la famille Bcl-2 dans l'apoptose des hépatocytes chez le rat Long-Evans Cinnamon

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Étude préclinique de nouveaux médicaments inhibiteurs de PARP et Bcl-2 dans le neuroblastome

Le neuroblastome (NB) est la tumeur solide extracranienne la plus fréquente chez le jeune enfant. En dépit de plusieurs avancements thérapeutiques, seulement 60% survivront à long terme. Cette résistance aux traitements est possiblement due, en partie, à la présence des cellules souches cancéreuses (CSC). PARP-1 joue un rôle important dans la chimiorésistance de certaines tumeurs et son inhibition a montré une potentialisation des agents anticancéreux conventionnels. De plus, Bcl-2 est surexprimé dans le NB et son expression accrue contribuerait à la résistance à la chimiothérapie. Le but de notre travail était de déterminer les effets in vitro d’un PARP inhibiteur, AG-014699 (AG), et d’un inhibiteur de Bcl-2, Obatoclax (Obx), in vitro et in vivo, en monothérapie ou en combinaison avec de la Doxorubicine (Doxo) ou du Cisplatin (Cis), deux agents anticancéreux classiquement utilisés dans le traitement du NB. Afin de déterminer l’expression de PARP-1 dans les tumeurs de NB, nous avons analysé une cohorte de 132 tumeurs. Nous avons utilisé le test MTT afin d’évaluer la sensibilité de 6 lignées cellulaires de NB et des CSC à un traitement avec AG seul ou en combinaison avec de la Doxo ou du Cis. Nous avons déterminé l’étendue de la mort cellulaire par Annexin-V et caractérisé les dommages à l’ADN à l’aide d’un marquage γH2aX. De plus, les modulations des voies de signalisation intracellulaire ont été analysées par Western Blot. La sensibilité des cellules à l’Obx a été analysée par MTT sur 6 lignées cellulaires de NB et sa combinaison avec le Cis a également été déterminée dans 2 lignées cellulaires. Le marquage Annexin-V et des combinaisons avec ZVAD-FMK ont aussi été utilisés pour caractériser les effets d’Obx sur l’apoptose. Des expériences in vivo ont également été faites. Nos résultats démontrent que l’expression de PARP-1 est associée aux tumeurs moins agressives. AG n’a peu ou pas effet sur la croissance tumorale et ne potentialise pas significativement les effets de la Doxo ou de Cis. AG combiné à la Doxo semble sensibiliser les CSC dans une lignée cellulaire. L’Annexin-V et le marquage γH2aX ne révèlent pas d’effets synergiques de cette combinaison et les dommages à l’ADN et la mort cellulaire observés sont attribués à la Doxo. Cependant, on observe une augmentation d’apoptose et de bris d’ADN dans une lignée cellulaire (SK-N-FI) lorsqu’AG est utilisé en monothérapie. On observe une surexpression de pAKT et pERK suite à la combinaison Doxo et AG. Les cellules de NB sont sensibles à l’Obx à des concentrations à l’échelle nanomolaire. De plus, Obx active la mort cellulaire par apoptose. Aussi, Obx a un effet synergique avec le Cis in vitro. In vivo, l’Obx diminue significativement la taille tumorale. Nous concluons que l’Obx présente une avenue thérapeutique prometteuse dans le traitement du NB alors que l’utilisation d’AG ne semble pas être aussi encourageante.

Étude de l’expression de « Bcl-2 modifying factor » (Bmf) et son implication dans la néphropathie diabétique

Objectif : Étudier les mécanismes apoptotiques impliqués dans la néphropathie diabétique en identifiant les gènes responsables de l’apoptose et activés par les espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules de tubules proximaux rénaux (RPTC) de différents modèles diabétiques. Méthodes : Une hybridation par puce à AND a été réalisée sur les ARN extraits à partir de RPTC de souris heterozygotes db/m+, db/db and db/db catalase (CAT)-transgénique (Tg) de 20 semaines. Des expériences de PCR en temps réel et d’immunohistochimie réalisées sur ces modèles et sur le modèle ou le diabète avait été induit par traitement au streptozotocin (STZ) ont permis de valider les gènes apoptotiques identifiés par puce à ADN. Des RPTC immortalisées de rat ont été utilisées pour montrer l’activité de ces gènes apoptotique et la régulation de leur expression. De plus, une étude additionnelle réalisée sur des sections rénales provenant de patients diabétiques et non diabétiques a démontré également une surexpression de ces gènes apoptotiques dans les IRPTC. Résultats: L’expression de Bcl-2-modifying factor (Bmf), une protéine apoptotique, semble augmentée dans les RPTC de souris db/db comparé aux souris contrôles db/m+, ou aux souris db/db CAT-tg. La surexpression de Bmf a également été identifiée dans les RPTC du modèle diabétique STZ. La normalisation de l’hyperglycémie chez ces souris par traitement à l’insuline semble normaliser également l’expression de Bmf. In vitro, la surexpression du cDNA de Bmf dans les RPTC promouvoit l’apoptose et augmente l’activité de caspase 3. La stimulation de RPTC de Rat avec le glucose élevé (25mM de D-glucose) semble augmenter l’expression de Bmf et le traitement de ces cellules avec la roténone, les Diphénylène iodonium, la catalase et l’apocynine semble renverser cette stimulation. L’inhibition de Bmf avec un siRNA semble réduire l’apoptose induite par le glucose élevé. L’expression de Bmf a également été démontrée dans les RPTC de patients diabétiques. Conclusion: Ces résultats ont démontré une surexpression de Bmf dans les RPTC de différents modèles diabétiques et suggèrent son potentiel rôle dans la régulation de l’apoptose et de l’atrophie tubulaire chez les diabétiques.

Microtubule disrupting N-phenyl-N’-(2-chloroethyl) ureas display anticancer activity on cell adhesion, P-glycoprotein and BCL-2-mediated drug resistance.

Objective: Our research program has focused on the development of promising, soft alkylating N-phenyl-N’-(2-chloroethyl)urea (CEU) compounds which acylate the glutamic acid-198 of β-tubulin, near the binding site of colchicum alkaloids. CEUs inhibit the motility of cancerous cells in vitro and, interestingly, exhibit antiangiogenic and anticancer activity in vivo. Mitotic arrest induced by microtubule-interfering agents such as CEUs remains the major mechanism of their anticancer activity, leading to apoptosis. However, we recently demonstrated that microtubule disruption by CEUs and other common antimicrotubule agents greatly alters the integrity and organization of microtubule-associated structures, the focal adhesion contact, thereby initiating anoikis, an apoptosis-like cell death mechanism caused by the loss of cell contact with the extracellular matrix. Methods: To ascertain the activated signaling pathway profile of CEUs, flow cytometry, Western blot, immunohistochemistry and transfection experiments were performed. Wound-healing and chick embryo assays were carried out to evaluate the antiangiogenic potency of CEUs. Results: CEU-induced apoptosis involved early cell cycle arrest in G2/M and increased level of CDK1/cycline B proteins. These signaling events were followed by the specific activation of the intrinsic apoptosis pathway, involving loss of mitochondrial membrane potential (Δψm) and ROS production, cytochrome c release from mitochondria, caspase activation, AIF nuclear translocation, PARP cleavage and nuclear fragmentation. CEUs maintained their efficacy on cells plated on pro-survival extracellular matrices or exhibiting overexpression of P-glycoprotein or the anti-apoptotic protein Bcl-2. Conclusion: Our results suggest that CEUs represent a promising new class of antimicrotubule, antiangiogenic and pro-anoikis agents.

Decreased (x1-Adrenergic Receptor Binding in the Cerebral Cortex and Brain Stem during Pancreatic Regeneration in Rats

purpose of this study was to investigate the role of brain al-adrenergic receptor binding in the rat model of pancreatic regeneration using 60-70% pancre:dectorny. The a, -adrenergic receptors kinetics was studied in the cerebral cor:cx and brain stem of sham operated . 72 It pan- crea(ectoinised and 7 days pancreatectomised rats. Scar chard analysis with I `I I lprazocin in cerebral cartes and brain stein showed a significant decrease (/' < 0.01). (P < 0.05) in maximal binding ( 1),,,,,) with it significant decrease (P < 0.001 ), ( P < 0.01) in the K,,in 72 It pancreatecto- raised rats compared with sham , respectively . Competition analysis in cerebral cortex and brain stem showed it shift in affinity during pancreatic regeneration . The sympathetic activity was decreased as indicated by the significantly de- increased norepinephrine level in the plasma (P < 0.001), cerebral cortex (P < 0.01) and brain stem (P < 0.001) of 72 h pancreatectomised rats compared to sham . Thus, from our results it is suggested that the central a, -adrenergic receptors have a functional role in the pancreatic regenera- Lion mediated through the sympathetic pathway.

Rotational analysis of the C1Π-X1 Σ+ system of indium monofluoride

Indium monofluoride was excited in a high-frequency discharge and the C-X system was photographed at a reciprocal dispersion of 0.3 AA mm-1 using a plane-grating spectrograph. Rotational analyses of the 0,0 1,0 2,2 3,3 4,4 2,4 3,5 4,6 and 5,7 bands have been carried out and the following molecular constants have been evaluated. Be'=0.2670(+or-3) cm-1, Be"=0.2628(+or-4) cm-1, alpha e'=0.0050(+or-4) cm-1, alpha e"=0.0020(+or-1) cm-1, De'=3.65(+or-5)*10-7 cm-1, De"=2.5(+or-3)*10-7 cm-1, beta e'=0.5(+or-2)*10-7 cm-1, beta e"=0.2(+or-1)*10-7 cm-1, re'=1.9672(+or-3) AA, re"=1.9853(+or-2) AA. The re" value agrees with the microwave absorption value 1.9854 AA.

Regulation of bcl-2 family proteins during development and in response to oxidative stress in cardiac myocytes: association with changes in mitochondrial membrane potential.

Cardiac myocyte apoptosis is potentially important in many cardiac disorders. In other cells, Bcl-2 family proteins and mitochondrial dysfunction are probably key regulators of the apoptotic response. In the present study, we characterized the regulation of antiapoptotic (Bcl-2, Bcl-xL) and proapoptotic (Bad, Bax) Bcl-2 family proteins in the rat heart during development and in oxidative stress-induced apoptosis. Bcl-2 and Bcl-xL were expressed at high levels in the neonate, and their expression was sustained during development. In contrast, although Bad and Bax were present at high levels in neonatal hearts, they were barely detectable in adult hearts. We confirmed that H(2)O(2) induced cardiac myocyte cell death, stimulating poly(ADP-ribose) polymerase proteolysis (from 2 hours), caspase-3 proteolysis (from 2 hours), and DNA fragmentation (from 8 hours). In unstimulated neonatal cardiac myocytes, Bcl-2 and Bcl-xL were associated with the mitochondria, but Bad and Bax were predominantly present in a crude cytosolic fraction. Exposure of myocytes to H(2)O(2) stimulated rapid translocation of Bad (<5 minutes) to the mitochondria. This was followed by the subsequent degradation of Bad and Bcl-2 (from approximately 30 minutes). The levels of the mitochondrial membrane marker cytochrome oxidase remained unchanged. H(2)O(2) also induced translocation of cytochrome c from the mitochondria to the cytosol within 15 to 30 minutes, which was indicative of mitochondrial dysfunction. Myocytes exposed to H(2)O(2) showed an early loss of mitochondrial membrane potential (assessed by fluorescence-activated cell sorter analysis) from 15 to 30 minutes, which was partially restored by approximately 1 hour. However, a subsequent irreversible loss of mitochondrial membrane potential occurred that correlated with cell death. These data suggest that the regulation of Bcl-2 and mitochondrial function are important factors in oxidative stress-induced cardiac myocyte apoptosis.

Regulation of Bcl-xL expression by H2O2 in cardiac myocytes.

Oxidative stress promotes cardiac myocyte apoptosis through the mitochondrial death pathway. Since Bcl-2 family proteins are key regulators of apoptosis, we examined the effects of H2O2 on the expression of principal Bcl-2 family proteins (Bcl-2, Bcl-xL, Bax, Bad) in neonatal rat cardiac myocytes. Protein expression was assessed by immunoblotting. Bcl-2, Bax, and Bad were all down-regulated in myocytes exposed to 0.2 mm H2O2, a concentration that induces apoptosis. In contrast, although Bcl-xL levels initially declined, the protein was re-expressed from 4-6 h. Bcl-xL mRNA was up-regulated from 2 to 4 h in neonatal rat or mouse cardiac myocytes exposed to H2O2, consistent with the re-expression of protein. Four different untranslated first exons have been identified for the Bcl-x gene (exons 1, 1B, 1C, and 1D, where exon 1 is the most proximal and exon 1D the most distal to the coding region). All were detected in mouse or rat neonatal cardiac myocytes, but exon 1D was not expressed in adult mouse hearts. In neonatal mouse or rat cardiac myocytes, H2O2 induced the expression of exons 1B, 1C, and 1D, but not exon 1. These data demonstrate that the Bcl-x gene is selectively responsive to oxidative stress, and the response is mediated through distal promoter regions.