Quantifying intracellular protein binding thermodynamics during mechanotransduction based on FRET spectroscopy.

Mechanical force modulates myriad cellular functions including migration, alignment, proliferation, and gene transcription. Mechanotransduction, the transmission of mechanical forces and its translation into biochemical signals, may be mediated by force induced protein conformation changes, subsequently modulating protein signaling. For the paxillin and focal adhesion kinase interaction, we demonstrate that force-induced changes in protein complex conformation, dissociation constant, and binding Gibbs free energy can be quantified by lifetime-resolved fluorescence energy transfer microscopy combined with intensity imaging calibrated by fluorescence correlation spectroscopy. Comparison with in vitro data shows that this interaction is allosteric in vivo. Further, spatially resolved imaging and inhibitor assays show that this protein interaction and its mechano-sensitivity are equal in the cytosol and in the focal adhesions complexes indicating that the mechano-sensitivity of this interaction must be mediated by soluble factors but not based on protein tyrosine phosphorylation.

Searching for targets for the systemic therapy of mesothelioma.

Malignant mesothelioma is an incurable disease associated with asbestos exposure arising in the pleural cavity and less frequently in the peritoneal cavity. Platinum-based combination chemotherapy with pemetrexed is the established standard of care. Multimodality approaches including surgery and radiotherapy are being investigated. Increasing knowledge about the molecular characteristics of mesothelioma had led to the identification of novel potential targets for systemic therapy. Current evidence suggests pathways activated in response to merlin deficiency, including Pi3K/mTOR and the focal adhesion kinase, as well as immunotherapeutic approaches to be most promising. This review elaborates on the rationale behind targeted approaches that have been and are undergoing exploration in mesothelioma and summarizes available clinical results and ongoing efforts to improve the systemic therapy of mesothelioma.

Bisphosphonate Inhibition of Prostate Cancer Cell Invasion, Migration and Cytoskeletal Organization

Metastatic bone lesions are commonly associated with prostate cancer affecting approximately 60-80% of the patients. The progression of prostate cancer into an advanced stage is a complex process and its molecular mechanisms are poorly understood. So far, no curative treatment is available for advanced stages of prostate cancer. Bisphosphonates (BPs) are synthetic pyrophosphate analogues, which are used as therapeutics for various metabolic bone diseases because of their ability to inhibit osteoclastic bone resorption. Nitrogen-containing bisphosphonates block the function of osteoclasts by disturbing the vesicular traffic and the mevalonate pathway -related enzymes, for example farnesyl diphosphate synthase, which is involved in post-translational isoprenylation of small GTPases. In addition, the anti-proliferative, anti-invasive and pro-apoptotic effects of nitrogen-containing bisphosphonates on various cancer cell lines have been reported. The aim of this thesis work was to clarify the effects of bisphosphonates on prostate cancer cells, focusing on the mechanisms of adhesion, invasion and migration. Furthermore, the role of the mevalonate pathway and prenylation reactions in invasion and regulation of the cytoskeleton of prostate cancer cells were examined. Finally, the effects of alendronate on cytoskeleton- and actin-related proteins in prostate cancer cells were studied in vitro and in vivo. The results showed that the nitrogen-containing bisphosphonate alendronate inhibited the adhesion of prostate cancer cells to various extracellular matrix proteins and migration and invasion in vitro. Inhibition of invasion and migration was reversed by mevalonate pathway intermediates. The blockage of the prenylation transferases GGTase I and FTase inhibited the invasion, migration and actin organization of prostate cancer cells. The marked decrease of cofilin was observed by the prenylation inhibitors used. Inhibition of GGTase I also disrupted the regulation of focal adhesion kinase and paxillin. In addition, alendronate disrupted the cytoskeletal organization and decreased the level of cofilin in vitro and in vivo. The decrease of the cofilin level by alendronate could be one of the key mechanisms behind the observed inhibition of migration and invasion. Based on the effects of nitrogen-containing bisphosphonates on tumor cell invasion and cytoskeletal organization, they can be suggested to be developed as therapeutics for inhibiting prostate cancer metastasis.

Tuning cell motility : roles of nestin and vimentin in cancer cell invasion and motility

The cytoskeleton is a key feature of both prokaryotic and eukaryotic cells. Itis comprised of three protein families, one of which is the intermediate filaments (IFs). Of these, the IFs are the largest and most diverse. The IFs are expressed throughout life, and are involved in the regulation of cell differentiation, homeostasis, ageing and pathogenesis. The IFs not only provide structural integrity to the cell, they are also involved in a range of cellular functions from organelle trafficking and cell migration to signalling transduction. The IFs are highly dynamic proteins, able to respond and adapt their network rapidly in response to intra- and extra- cellular cues. Consequently they interact with a whole host of cellular signalling proteins, regulating function, and activity, and cellular localisation. While the function of some of the better-known IFs such as the keratins is well studied, the understanding of the function of two IFs, nestin and vimentin, is poor. Nestin is well known as a marker of differentiation and is expressed in some cancers. In cancer, nestin is primarily described as is a promoter of cell motility, however, how it fulfils this role remains undefined. Vimentin too is expressed in cancer, and is known to promote cell motility and is used as a marker for epithelial to mesenchymal transition (EMT). It is only in the last decade that studies have addressed the role that vimentin plays in cell motility and EMT. This work provides novel insight into how the IFs, nestin and vimentin regulate cell motility and invasion. In particular we show that nestin regulates the cellular localisation and organisation of two key facilitators of cell migration, focal adhesion kinase and integrins. We identify nestin as a regulator of extracellular matrix degradation and integrin-mediated cell invasion. Two further studies address the specific regulation of vimentin by phosphorylation. A detailed characterisation study identified key phosphorylation sites on vimentin, which are critical for proper organisation of the vimentin network. Furthermore, we show that the bioactive sphingolipids are vimentin network regulators. Specifically, the sphingolipids induced RhoA kinasedependent (ROCK) phosphorylation at vimentin S71, which lead to filament reorganisation and inhibition of cell migration. Together these studies shed new light into the regulation of nestin and vimentin during cell motility.

Dimensions and dynamics in integrin function

Integrins play crucial roles in cell adhesion, migration, and signaling by providing transmembrane links between the extracellular matrix and the cytoskeleton. Integrins cluster in macromolecular complexes to generate cell-matrix adhesions such as focal adhesions. In this mini-review, we compare certain integrin-based biological responses and signaling during cell interactions with standard 2D cell culture versus 3D matrices. Besides responding to the composition of the matrix, cells sense and react to physical properties that include three-dimensionality and rigidity. In routine cell culture, fibroblasts and mesenchymal cells appear to use focal adhesions as anchors. They then use intracellular actomyosin contractility and dynamic, directional integrin movements to stretch cell-surface fibronectin and to generate characteristic long fibrils of fibronectin in "fibrillar adhesions". Some cells in culture proceed to produce dense, three-dimensional matrices similar to in vivo matrix, as opposed to the flat, rigid, two-dimensional surfaces habitually used for cell culture. Cells within such more natural 3D matrices form a distinctive class of adhesion termed "3D-matrix adhesions". These 3D adhesions show distinctive morphology and molecular composition. Their formation is heavily dependent on interactions between integrin alpha5ß1 and fibronectin. Cells adhere much more rapidly to 3D matrices. They also show more rapid morphological changes, migration, and proliferation compared to most 2D matrices or 3D collagen gels. Particularly notable are low levels of tyrosine phosphorylation of focal adhesion kinase and moderate increases in activated mitogen-activated protein kinase. These findings underscore the importance of the dimensionality and dynamics of matrix substrates in cellular responses to the extracellular matrix.

Disintegrins: integrin selective ligands which activate integrin-coupled signaling and modulate leukocyte functions

Extracellular matrix proteins and cell adhesion receptors (integrins) play essential roles in the regulation of cell adhesion and migration. Interactions of integrins with the extracellular matrix proteins lead to phosphorylation of several intracellular proteins such as focal adhesion kinase, activating different signaling pathways responsible for the regulation of a variety of cell functions, including cytoskeleton mobilization. Once leukocytes are guided to sites of infection, inflammation, or antigen presentation, integrins can participate in the initiation, maintenance, or termination of the immune and inflammatory responses. The modulation of neutrophil activation through integrin-mediated pathways is important in the homeostatic control of the resolution of inflammatory states. In addition, during recirculation, T lymphocyte movement through distinct microenvironments is mediated by integrins, which are critical for cell cycle, differentiation and gene expression. Disintegrins are a family of low-molecular weight, cysteine-rich peptides first identified in snake venom, usually containing an RGD (Arg-Gly-Asp) motif, which confers the ability to selectively bind to integrins, inhibiting integrin-related functions in different cell systems. In this review we show that, depending on the cell type and the microenvironment, disintegrins are able to antagonize the effects of integrins or to act agonistically by activating integrin-mediated signaling. Disintegrins have proven useful as tools to improve the understanding of the molecular events regulated by integrin signaling in leukocytes and prototypes in order to design therapies able to interfere with integrin-mediated effects.

Lien entre l'hémostase et le développement néoplasique : rôle spécifique du facteur tissulaire et de l'inhibiteur du facteur tissulaire

Il est reconnu, depuis une centaine d’années, que des désordres de la coagulation, regroupés sous le terme de coagulopathies, sont souvent associés au développement néoplasique. Pendant de nombreuses années, ces coagulopathies furent souvent reconnues comme une simple conséquence du développement du cancer. D’ailleurs, pour les cliniciens, l’apparition de ces anomalies sanguines constitue souvent le premier signe clinique d’un cancer occulte. Toutefois, l’étude approfondie du lien existant entre le système hémostatique et le cancer indique que différents facteurs hémostatiques vont interagir avec soit l’environnement tumoral ou soit la tumeur elle-même et influencer le développement du cancer. Au cours de nos travaux, nous avons porté une attention particulière à deux protéines jouant un rôle primordial dans l’hémostase. Le facteur tissulaire (TF) et l’inhibiteur du facteur tissulaire (TFPI) peuvent jouer des rôles pro- ou anti-néoplasique, et ce indépendamment de leurs fonctions hémostatiques normales. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons étudié les propriétés antiangiogéniques de TFPI. L’angiogenèse, soit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir du réseau pré-existant, est reconnue comme étant une étape clée du développement tumoral. D’après nos travaux, le TFPI peut inhiber la formation de structures de type capillaire des cellules endothéliales (CEs) de la veine ombilicale humaine (HUVEC), et ce à une IC 50 de 5 nM, soit la concentration physiologique de l’inhibiteur. De plus, le TFPI bloque la migration des cellules endothéliales lorsque ces dernières sont stimulées par la sphingosine-1-phosphate (S1P), une molécule relâchée lors de l’activation des plaquettes sanguines. Cette inhibition de la migration cellulaire s’explique par l’effet du TFPI sur l’adhésion des CEs. En effet, TFPI inhibe la phosphorylation de deux protéines clées participant à la formation des complexes d’adhésion focales soit FAK (focal adhesion kinase) et PAX (paxilin). L’inhibition de ces deux protéines suggère qu’il y ait une réorganisation des complexes focaux, pouvant expliquer la perte d’adhérence. Finalement, des études de microscopie confocale démontrent que les cellules traitées au TFPI changent de morphologie au niveau du cytosquelette d’actine provoquant une désorganisation des structures migratoires (pseudopodes). Les effets du TFPI au niveau de la migration, de l’adhésion et de la morphologie cellulaire sont strictement spécifiques aux cellules endothéliales humaines, puisque aucun n’effet n’est observé en traitant des cellules cancéreuses de glioblastomes (GB) humains, qui sont normalement des tumeurs hautement vascularisées. En résumé, cette première étude démontre que le TFPI est un inhibiteur de l’angiogenèse. Dans le second volet de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux différents rôles de TF, le principal activateur de la coagulation. Cette protéine est également impliquée dans le développement néoplasique et notamment celui des médulloblastomes (MB) chez l’enfant via des fonctions hémostatiques et non-hémostatiques. Nos travaux démontrent que l’expression de TF est induite par la voie de signalisation de HGF (hepatocyte growth factor) et de son récepteur Met. Cet effet de HGF/Met semble spécifique aux MB puisque HGF ne peut stimuler l’expression de TF au niveau des cellules cancéreuses de glioblastomes. TF, exprimé à la surface des cellules médulloblastiques (DAOY), est responsable de l’activité pro-thrombogénique de ces cellules, ainsi qu’un acteur important de la migration de ces cellules en réponse au facteur VIIa (FVIIa). De plus, en étudiant 18 spécimens cliniques de MB, nous avons établi un lien entre l’intensité d’expression de TF et de Met. L’importance de cette corrélation est également suggérée par l’observation que les cellules exprimant les plus forts taux de TF et de Met sont également les plus agressives en termes d’index de prolifération et de dissémination métastatiques. En résumé, ces travaux représentent le point de départ pour la mise au point de TF comme un marqueur diagnostique clinique dans les cas de tumeurs du cerveau pédiatriques. De plus, l’élucidation de la voie de signalisation moléculaire responsable de l’expression de TF permet de mieux comprendre la biologie et le fonctionnement de ces tumeurs et de relier le profil d’expression de TF aux phénotypes agressifs de la maladie. Il est reconnu que HGF peut également jouer un rôle protecteur contre l’apoptose. Dans le troisième volet de cette thèse, nous avons remarqué que cette protection est corrélée à l’expression de TF. En réduisant à néant l’expression de TF à l’aide de la technologie des ARN silencieux (siRNA), nous démontrons que HGF ne protège plus les cellules contre l’apoptose. Donc, TF médie l’activité anti-apoptotique de HGF. TF assume cette protection en inactivant la phosphorylation de p53 sur la sérine 15, empêchant ainsi la translocation de p53 au noyau. Finalement, l’expression de TF et son interaction avec le FVIIa, au niveau des cellules médulloblastiques favorise la survie de ces dernières et ce même si elles sont soumises à de fortes concentrations de médicaments couramment utilisées en cliniques. Ce troisième et dernier volet démontre l’implication de TF en tant que facteur impliqué dans la survie des cellules cancéreuses, favorisant ainsi le développement de la tumeur. Dans son ensemble, cette thèse vise à démontrer que les facteurs impliqués normalement dans des fonctions hémostatiques (TFPI et TF) peuvent contribuer à réguler le développement tumoral. Tout système physiologique et pathologique est dépendant d’un équilibre entre activateur et inhibiteur et la participation de TF et de TFPI à la régulation du développement néoplasique illustre bien cette balance délicate. Par sa contribution anti- ou pro-néoplasique le système hémostatique constitue beaucoup plus qu’une simple conséquence du cancer; il fait partie par l’action de TF des stratégies élaborées par les cellules cancéreuses pour assurer leur croissance, leur déplacement et leur survie, alors que TFPI tente de limiter la croissance tumorale en diminuant la vascularisation.

Étude du rôle de l’auto-antigène nucléaire centromérique B (CENP-B) et des auto-anticorps anti-CENP-B dans l’activation des cellules musculaires lisses vasculaires : implication potentielle dans la pathophysiologie de la sclérose systémique

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune dont l’un des principaux auto-anticorps, dirigé contre la protéine centromérique B (CENP-B), est fortement associé à l’hypertension artérielle pulmonaire, l’une des causes majeures de décès dû à la ScS. L’hypertension résulte de l’occlusion progressive des vaisseaux suite à une hyperactivation des cellules musculaires lisses (CML) de la paroi vasculaire. Cependant, les facteurs responsables de ce remodelage vasculaire restent inconnus. Plusieurs études récentes ont démontré que certains auto-antigènes possèdent des fonctions biologiques additionnelles lorsqu'ils se retrouvent dans le milieu extracellulaire. En effet, une fois libérés par nécrose ou apoptose, ces auto-antigènes adoptent une activité biologique qui s'apparente à celles des cytokines et peuvent ainsi participer aux processus normaux de réparation de blessure et/ou acquérir une activité pathogène qui contribue au développement de certaines maladies auto-immunes. Nos résultats suggèrent que la CENP-B peut être ajoutée à cette liste de molécules bifonctionnelles. À l'aide des techniques d'immunofluorescence, d'ELISA cellulaire et de cytométrie en flux, nous avons démontré que la CENP-B se liait spécifiquement à la surface des CML vasculaire de l’artère pulmonaire avec une plus grande affinité pour le phénotype contractile que synthétique. Cette liaison provoquait la migration des cellules ainsi que la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires telles que l’interleukine 6 et 8. Les mécanismes par lesquels la protéine exerçait ces effets impliquaient la phosphorylation de FAK et Src ainsi que la voie des MAP kinases, avec ERK1/2 et p38. Des études de signalisation intracellulaire effectuées à l’aide de plusieurs inhibiteurs spécifiques ainsi que des études de désensibilisation nous ont permis d’identifier le récepteur de la CENP-B en plus d’identifier les mécanismes complets de sa signalisation membranaire. Nous avons démontré que la CENP-B se liait de manière spécifique aux CML vasculaire via le récepteur de chémokine 3 (CCR3) pour ensuite transactiver le récepteur EGF, selon un mécanisme métalloprotéase-dépendant qui implique le relargage du HB-EGF. Cette transactivation est un processus important dans l’activation de la voie des MAP kinases ainsi que dans la sécrétion d’IL-8 induite par la CENP-B. Finalement, nous avons démontré que les auto-anticorps anti-CENP-B pouvaient abolir cette cascade de signalisation, empêchant ainsi la CENP-B d’exercer son rôle de cytokine. L’identification de la CENP-B comme ligand du CCR3 ouvre donc plusieurs perspectives quant à l’étude du rôle pathogène des auto-anticorps anti-CENP-B dans la ScS.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

RECK-Mediated Inhibition of Glioma Migration and Invasion

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

TNF alpha contributes for attenuating both Y(397)FAK and Y(416)Src phosphorylations in osteoblasts

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

FERM domain interaction with myosin negatively regulates FAK in cardiomyocyte hypertrophy

Focal adhesion kinase (FAK) regulates cellular processes that affect several aspects of development and disease. The FAK N-terminal FERM (4.1 protein-ezrin-radixin-moesin homology) domain, a compact clover-leaf structure, binds partner proteins and mediates intramolecular regulatory interactions. Combined chemical cross-linking coupled to MS, small-angle X-ray scattering, computational docking and mutational analyses showed that the FAK FERM domain has a molecular cleft (similar to 998 angstrom(2)) that interacts with sarcomeric myosin, resulting in FAK inhibition. Accordingly, mutations in a unique short amino acid sequence of the FERM myosin cleft, FP-1, impaired the interaction with myosin and enhanced FAK activity in cardiomyocytes. An FP-1 decoy peptide selectively inhibited myosin interaction and increased FAK activity, promoting cardiomyocyte hypertrophy through activation of the AKT-mammalian target of rapamycin pathway. Our findings uncover an inhibitory interaction between the FAK FERM domain and sarcomeric myosin that presents potential opportunities to modulate the cardiac hypertrophic response through changes in FAK activity.

Untersuchungen des Keratinfilament-Turnovers in lebenden Zellen

Das Zytoskelett eukaryotischer Zellen besteht aus drei verschiedenen Protein-Netzwerken: den Aktinfilamenten, Mikrotubuli und Intermediärfilamenten. Intermediärfilamente wurden ursprünglich als statische Strukturen angesehen, die die mechanische Stabilisierung der Zellen übernehmen. In den letzten Jahren hat sich dieses Bild jedoch geändert: Intermediärfilament-Netzwerke sind hochdynamisch und unterliegen kontinuierlichen Veränderungen, welche durch Phosphorylierungen reguliert werden. Sie interagieren mit anderen Zytoskelett-Proteinen und greifen in die Regulation von Schlüsselsignalwegen, die Zellwachstum und Zellteilung sowie Apoptose und Stressantwort bestimmen, ein. Die Mechanismen der Filamentplastizität konnten bisher jedoch nicht vollständig aufgeklärt werden. So ist beispielsweise unklar, wo Auf- und Abbau der Filamente stattfindet und welche Faktoren an der Netzwerkmodulation beteiligt sind. Ziel meiner Arbeit war es, einen Beitrag zur Aufklärung dieser Mechanismen am Beispiel der epithelialen Keratin-Intermediärfilamente zu leisten. Mit Hilfe von mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen von fluoreszenzmarkierten Zellklonen wurden Nukleationszentren in der Zellperipherie identifiziert, in denen Keratinfilamentvorläufer gebildet werden. Es handelt sich dabei um fokale Adhäsionskomplexe, die als Anheftungsstellen zwischen der extrazellulären Matrix und dem intrazellulären Aktinfilament-System dienen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Filamentvorläufer-Entstehung für alle untersuchten Keratinisoformen gültig ist und in epitelialen als auch nicht-epithelialen Zelltypen abläuft. Knock-Down der Adhäsionskomponente Talin verhinderte die Keratinfilamentbildung. Modulation der fokalen Adhäsionskinase, die den Auf- und Abbau der Adhäsionskomplexe koordiniert, beeinflusste ebenso die Bildung der Keratinfilamentnetzwerke. Es konnte weiterhin beobachtet werden, dass die N-terminalen Isoformen IE und IF des Zytolinkers Plectin in fokalen Adhäsionen lokalisieren und damit möglicherweise an der Vernetzung von Keratinfilamentvorläufern, Zelladhäsionen und Aktinfilamenten beteiligt sind. Letztlich stellte sich heraus, dass die Bildung der Keratinfilamentvorläufer unabhängig von Proteintranslation ist. In den mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen wurde im Anschluss an die Keratinfilamentbildung ein kontinuierlicher zentripetaler Transport der wachsenden Vorläuferpartikel beobachtet. An Hand von pharmakologischen Experimenten konnte gezeigt werden, dass dieser Transport Aktinfilament-abhängig ist. Zeitgleich kommt es zu Partikelfusion und Integration in das periphere Netzwerk, das sich weiterhin in Richtung auf das Zellzentrum bewegt. Mit Hilfe von Photoaktivierungsversuchen und Zellfusionsexperimenten konnte die Hypothese bestätigt werden, dass der Abbau der einwandernden Keratinfilamente in lösliche, rasch diffusible Zwischenstufen den kontinuierlichen peripheren Neuaufbau ermöglicht. Aus den Beobachtungen und bereits bekannten Ergebnissen wurde ein Modell des Keratin-Zyklus entwickelt, das die folgenden Stadien umfasst: Nukleation von Keratinfilamentvorläufern an fokalen Adhäsionen in der Zellperipherie, Elongation und Fusion der Keratinfilamentvorläufer bei zeitgleichem Aktinfilament-abhängigem zentripetalen Transport, Integration der Keratinfilamentvorläufer in das periphere Netzwerk, Bündelung der Filamente, Filamentabbau in lösliche Untereinheiten und Neubeginn des Zyklus in der Zellperipherie. Eine Störung dieses Zyklus liegt bei mutierten Keratinen vor, welche die Ursache von Blasen-bildenden Hauterkrankungen sind. In der vorliegenden Arbeit wurde am Beispiel von Keratin 6a-Mutanten, welche die Hauterkrankung Pachyonychia congenita verursachen, gezeigt, dass bei diesen Keratinen die Nukleation zwar im Bereich der Adhäsionskomplexe regelrecht abläuft, die anschließende Elongation und Netzwerkbildung aber gestört ist, so dass statt dessen kurzlebige, hyperphosphorylierte Granula entstehen. Der resultierende frustrane Keratin-Zyklus in der Zellperipherie ist stark beschleunigt und kann durch p38-Inhibierung gestoppt werden. Bei Proteasomeninhibierung wird der Zyklus in Richtung der Granulabildung verschoben. In dieser Arbeit wird erstmals das Keratin-Tretmühlen-Modell vorgestellt, das den regulierbaren Auf- und Abbau-Zyklus des Keratinnetzwerks beschreibt. Damit liegen testbare Hypothesen für die Aufklärung der Keratinfilament-Plastizität in physiologischen und pathologischen Situationen vor, die nach unseren ersten Ergebnissen auch von Relevanz für andere Intermediärfilamenttypen sind.

The Src inhibitor AZD0530 blocks invasion and may act as a radiosensitizer in lung cancer cells

BACKGROUND: With the emergence of Src inhibitors in clinical trials, improved knowledge of the molecular responses of cancer cells to these agents is warranted. This will facilitate the development of tests to identify patients who may benefit from these agents, allow drug activity to be monitored and rationalize the combination of these agents with other treatment modalities. METHODS: This study evaluated the molecular and functional effects of Src inhibitor AZD0530 in human lung cancer cells, by Western blotting and reverse transcription-polymerase chain reaction, and by assays for cell viability, migration, and invasion. RESULTS: Src was activated in four of five cell lines tested and the level corresponded with the invasive potential and the histologic subtype. Clinically relevant, submicromolar concentrations of AZD0530 blocked Src and focal adhesion kinase, resulting in significant inhibition of cell migration and Matrigel invasion. Reactivation of STAT3 and up-regulation of JAK indicated a potential mechanism of resistance. AZD0530 gave a potent and sustained blockage of AKT and enhanced the sensitivity to irradiation. CONCLUSIONS: The results indicated that AZD0530, aside from being a potent inhibitor of tumor cell invasion which could translate to inhibition of disease progression in the clinic, may also lower resistance of lung cancer cells to pro-apoptotic signals.

Beta1 integrin deficiency results in multiple abnormalities of the knee joint

The lack of beta1 integrins on chondrocytes leads to severe chondrodysplasia associated with high mortality rate around birth. To assess the impact of beta1 integrin-mediated cell-matrix interactions on the function of adult knee joints, we conditionally deleted the beta1 integrin gene in early limb mesenchyme using the Prx1-cre transgene. Mutant mice developed short limbed dwarfism and had joint defects due to beta1 integrin deficiency in articular regions. The articular cartilage (AC) was structurally disorganized, accompanied by accelerated terminal differentiation, altered shape, and disrupted actin cytoskeleton of the chondrocytes. Defects in chondrocyte proliferation, cytokinesis, and survival resulted in hypocellularity. However, no significant differences in cartilage erosion, in the expression of matrix-degrading proteases, or in the exposure of aggrecan and collagen II cleavage neoepitopes were observed between control and mutant AC. We found no evidence for disturbed activation of MAPKs (ERK1/2, p38, and JNK) in vivo. Furthermore, fibronectin fragment-stimulated ERK activation and MMP-13 expression were indistinguishable in control and mutant femoral head explants. The mutant synovium was hyperplastic and frequently underwent chondrogenic differentiation. beta1-null synoviocytes showed increased proliferation and phospho-focal adhesion kinase expression. Taken together, deletion of beta1 integrins in the limb bud results in multiple abnormalities of the knee joints; however, it does not accelerate AC destruction, perturb cartilage metabolism, or influence intracellular MAPK signaling pathways.