Negative control of keratinocyte differentiation by Rho/CRIK signaling coupled with up-regulation of KyoT1/2 (FHL1) expression.

Rho GTPases integrate control of cell structure and adhesion with downstream signaling events. In keratinocytes, RhoA is activated at early times of differentiation and plays an essential function in establishment of cell-cell adhesion. We report here that, surprisingly, Rho signaling suppresses downstream gene expression events associated with differentiation. Similar inhibitory effects are exerted by a specific Rho effector, CRIK (Citron kinase), which is selectively down-modulated with differentiation, thereby allowing the normal process to occur. The suppressing function of Rho/CRIK on differentiation is associated with induction of KyoT1/2, a LIM domain protein gene implicated in integrin-mediated processes and/or Notch signaling. Like activated Rho and CRIK, elevated KyoT1/2 expression suppresses differentiation. Thus, Rho signaling exerts an unexpectedly complex role in keratinocyte differentiation, which is coupled with induction of KyoT1/2, a LIM domain protein gene with a potentially important role in control of cell self renewal.

Dynamic regulation of notch 1 and notch 2 surface expression during T cell development and activation revealed by novel monoclonal antibodies.

It is well established that Notch signaling plays a critical role at multiple stages of T cell development and activation. However, detailed analysis of the cellular and molecular events associated with Notch signaling in T cells is hampered by the lack of reagents that can unambiguously measure cell surface Notch receptor expression. Using novel rat mAbs directed against the extracellular domains of Notch1 and Notch2, we find that Notch1 is already highly expressed on common lymphoid precursors in the bone marrow and remains at high levels during intrathymic maturation of CD4(-)CD8(-) thymocytes. Notch1 is progressively down-regulated at the CD4(+)CD8(+) and mature CD4(+) or CD8(+) thymic stages and is expressed at low levels on peripheral T cells. Immunofluorescence staining of thymus cryosections further revealed a localization of Notch1(+)CD25(-) cells adjacent to the thymus capsule. Notch1 was up-regulated on peripheral T cells following activation in vitro with anti-CD3 mAbs or infection in vivo with lymphocytic chorio-meningitis virus or Leishmania major. In contrast to Notch1, Notch2 was expressed at intermediate levels on common lymphoid precursors and CD117(+) early intrathymic subsets, but disappeared completely at subsequent stages of T cell development. However, transient up-regulation of Notch2 was also observed on peripheral T cells following anti-CD3 stimulation. Collectively our novel mAbs reveal a dynamic regulation of Notch1 and Notch2 surface expression during T cell development and activation. Furthermore they provide an important resource for future analysis of Notch receptors in various tissues including the hematopoietic system.

Antagonistic roles of Notch and p63 in controlling mammary epithelial cell fates.

The breast epithelium has two major compartments, luminal and basal cells, that are established and maintained by poorly understood mechanisms. The p53 homolog, p63, is required for the formation of mammary buds, but its function in the breast after birth is unknown. We show that in primary human breast epithelial cells, maintenance of basal cell characteristics depends on continued expression of the p63 isoform, DeltaNp63, which is expressed in the basal compartment. Forced expression of DeltaNp63 in purified luminal cells confers a basal phenotype. Notch signaling downmodulates DeltaNp63 expression and mimics DeltaNp63 depletion, whereas forced expression of DeltaNp63 partially counteracts the effects of Notch. Consistent with Notch activation specifying luminal cell fate in the mammary gland, Notch signaling activity is specifically detected in mice at sites of pubertal ductal morphogenesis where luminal cell fate is determined. Basal cells in which Notch signaling is active show decreased p63 expression. Both constitutive expression of DeltaNp63 and ablation of Notch signaling are incompatible with luminal cell fate. Thus, the balance between basal and luminal cell compartments of the breast is regulated by antagonistic functions of DeltaNp63 and Notch.Cell Death and Differentiation advance online publication, 9 April 2010; doi:10.1038/cdd.2010.37.

Notch regulation of lymphocyte development and function.

Notch proteins regulate a broad spectrum of cell fate decisions and differentiation processes during fetal and postnatal development. Mammals have four Notch receptors that bind five different ligands. The function of Notch signaling during lymphopoiesis and T cell neoplasia, based on gain-of-function and conditional loss-of-function approaches for the Notch1 receptor, indicates Notch1 is essential in T cell lineage commitment. Recent studies have addressed the involvement of other Notch receptors and ligands as well as their downstream targets, demonstrating additional functions of Notch signaling in embryonic hematopoiesis, intrathymic T cell development, B cell development and peripheral T cell function.

Role of notch signalling in mammary gland

ÁBSTRACT : Mammary gland is composed of two main epithelial cell types, myoepithelial and luminal. The mechanisms involved in determination and maintenance of them remain poorly understood. Notch signaling is known to regulate cell fate determination in other tissues like skin and nervous system. It was also shown that it can act as tumor suppressor or oncogene depending on the tissue type. The mouse models overexpressing active Notch receptors indicated that Notch signaling is oncogenic in the mammary gland. This observation was followed by some descriptive and functional studies in human breast cancer and it was reported that Notch signaling activity or expression of its components are increased in some of the breast tumor samples compared to normal tissue. However, the physiological role of the Notch signaling and its downstream mechanisms in mammary gland is poorly defined. p63, a member of p53 family, has been implicated in the cell fate determination of keratinocytes. Knockout mouse models revealed that p63 is required for the formation of the mammary anlagen in embryo and its ΔN isoform is expressed exclusively in the myoepithelial layer of the adult breast. In order to understand its function in normal breast epithelial cells, I activated Notch signaling by expression of Notch1 intracellular domain (NICD) in normal primary human breast epithelial cells (HBECs). In this context, NICD reduced growth of HBECs and led to downmodulation of extracellular matrix-receptor interaction network (ECM) components as well as ΔNp63. Expression of ΔNp63 together with NICD partially rescued Notch induced growth reduction, which was correlated with an increase in ECM components. Moreover, silencing ΔNp63 in myoepithelial HBECs reduced growth similar to Notch activation and it led to downregulation of myoepithelial and upregulation of luminal markers. Complementing this observation, forced expression of ONp63 in luminal HBECs induced myoepithelial phenotype and decreased luminal markers. In vivo, by the analysis of a Notch reporter mouse strain, I showed that Notch is activated during puberty specifically at the sites of ductal morphogenesis, terminal end buds. FAGS analysis revealed that it can be detected in two different populations based on CD24 expression (low (lo) or high (high)): at lower levels in CD24lo, which includes stem/progenitor and myoepithelial cells and higher levels in CD24hi, which contains luminal cells. In parallel with in vitro results, the CD24lo mouse mammary epithelial cells displaying Notch activity have lower levels of p63 expression. Furthermore, deletion of RBPjk, the main mediator of Notch signaling, or the overexpression of ΔNp63 inhibited luminal cell lineage in vivo. Another important point revealed by Notch reporter mouse strain is the simultaneous activation of Notch with estrogen signaling during pubertal development. The expression of FOXA1, the mediator of estrogen receptor (ER) transcriptional activity, is correlated with Notch activation in vivo that it is lower in CD24lo than in CD24hi cells. Moreover, FOXA1 is regulated by NICD in vitro supporting the presence of a link between Notch and ER signaling. Taken together, I report that Notch signaling is involved in luminal cell fate determination and its effects are partially mediated through inhibition of ONp63. Besides, ΔNp63 is required for the maintenance and sufficient for the induction of myoepithelial phenotype in HBECs in vitro and is not compatible with luminal lineage in vivo. Based on these results, I propose a model for epithelial cell hierarchy in mammary gland, whereby there are two different types of luminal progenitors, early and late, displaying different levels of Notch activity. Notch signaling contributes to the determination of luminal cell lineage in these two progenitor steps: In "Early Luminal Progenitor" stage, it inhibits myoepithelial fate by decreasing p63 expression, and in "Late Luminal Progenitor" stage, Notch signaling is involved in induction of luminal lineage by acting on ER-FOXA1 axis. It has to be investigated further whether Notch signaling might behave as an oncogene or tumor suppressor depending on which cell type in the epithelial hierarchy it is modulated and which one is more likely to occur in different human breast cancer types. RÉSUMÉ : La glande mammaire est composée de deux types principaux de cellules: les cellules luminales, qui bordent le lumen et les cellules myoépithéliales, qui se trouvent entre la lame basale et les cellules luminales. Les mécanismes intervenant dans leur différenciation et leur maintenance demeurent encore mal compris. La protéine transmembranaire Notch est connue pour déterminer le destin des cellules dans plusieurs types de tissus comme la peau ou le système nerveux. Selon le type de tissu dans lequel se trouve Notch, il agira soit comme un suppresseur de tumeur soit comme un oncogène. A l'aide de modèles de souris surexprimant les récepteurs actifs de Notch, il a été démontré que la voie de signalisation de Notch est oncogénique au niveau de la glande mammaire. Des études descriptives et fonctionnelles dans le cadre du cancer du sein ont permis de mettre en évidence une augmentation de l'activité de Notch ou de l'expression de ces composants dans certains tissus cancéreux. Toutefois, le rôle physiologique de Notch et des mécanismes qu'il active restent méconnus. P63, une protéine membre de la famille p53, est impliquée dans la différenciation des kératinocytes. Le modèle issu de l'étude des souris p63 knockout a révélé que cette protéine est requise pour la formation des primordia mammaires chez l'embryon et que son isoforme ΔNp63 est exclusivement exprimée dans la couche myoépithéliale de la glande mammaire adulte. Dans le but de comprendre les fonctions physiologiques de Notch, je l'ai activé en exprimant le domaine intracellulaire de Notch 1 (NICD) dans des cellules épithéliales primaires de glande mammaire humaine (HBECs). Le NICD a alors réduit la croissance des HBECs et conduit à la régulation négative non seulement de p63 mais également des composants du réseau d'interaction des récepteurs de la matrice extracellulaire (ECM). En exprimant conjointement ΔNp63 et NICD, il est apparu que la réduction de croissance induite par Notch était partiellement compensée, et qu'il y avait également une augmentation des composants ECM. De plus, lorsque ΔNp63 a été inactivé dans les cellules HBECs myoépithéliales, une réduction de croissance cellulaire identique à celle provoquée par l'activation de Notch a pu être mise en évidence, de même qu'une régulation négative des marqueurs myoépithéliaux ainsi qu'une augmentation des marqueurs luminaux. Afin de compléter ces informations, l'expression de ΔNp63 a été forcée dans les HBECs luminales, ce qui a induit un phénotype myoépithélial et une diminution des marqueurs lumineux. In vivo, par l'analyse de souris ayant un gène rapporteur de l'activité de Notch, j'ai démontré que Notch est activé pendant la puberté au niveau des sites de la morphogenèse canalaire, à savoir les bourgeons terminaux. Les analyses par FACS (Fluorescence-activated cell sorting) basées sur l'expression de l'antigène CD24 ont révélé qu'il peut tre détecté dans deux populations différentes : une population qui l'exprime faiblement, qui regroupe les cellules souches/progéniteurs et les cellules myoépithéliales, et une population qui l'exprime fortement qui est composé des cellules luminales. Parallèlement aux résultats in vitro, j'ai mis en évidence un faible niveau d'expression de p63 dans les cellules épithéliales de la glande mammaire de souris, exprimant faiblement l'antigène CD24 et présentant une activité de Notch. De plus, la délétion de RBPjr~, médiateur principal de la signalisation de Notch, ainsi que la surexpression de ΔNp63 in vivo ont inhibé la lignée des cellules luminales. Un autre point important révélé par les souris rapporteur de l'activité de Notch a été l'activation simultanée de Notch et de la signalisation de l'oestrogène pendant le développement pubertaire. L'expression de FOXA1, médiateur de l'activité transcriptionnelle des récepteurs aux oestrogènes (ER), est en corrélation avec l'activation de Notch in vivo, plus basse dans les cellules avec une faible expression de l'antigène CD24 que dans celles avec une forte expression. De plus, FOXA1 est régulé par NICD in vitro confirmant la présence d'un lien entre Notch et la signalisation des ER. En résumé, la signalisation de Notch est impliquée dans la détermination du destin cellulaire des cellules luminales et ses effets sont partiellement modifiés par l'inhibition de ΔNp63. ΔNp63 est requis pour la maintenance et est suffisant pour l'induction du phénotype myoépithéliale dans les HBECs in vitro et ne peut donc pas se trouver dans les cellules luminales in vivo. Basé sur ces résultats, je propose un modèle de hiérarchisation des cellules épithéliales de la glande mammaire, dans lequel sont présents deux types de progéniteurs des cellules luminales exprimant des niveaux différents d'activité de Notch, les progéniteurs lumineux précoces et tardifs. La signalisation de Notch contribue à la différenciation de la lignée cellulaire luminale au niveau de ces deux progéniteurs : dans la forme précoce, il inhibe la différenciation des cellules myoépithéliales en réduisant l'expression de p63 et dans la forme tardive, Notch est impliqué dans l'induction de la lignée luminale en agissant sur l'axe ER-FOXA1. Il serait nécessaire d'investiguer plus loin si le fait que Notch agisse comme oncogène ou suppresseur de tumeur dépend du stade de différenciation de la cellule dans laquelle il est modulé et laquelle de ces deux fonctions il est le plus probable de rencontrer dans les différents types de cancer du sein.

Small GTPase RhoE/Rnd3 is a critical regulator of Notch1 signaling.

Aberrations of Notch signaling have been implicated in a variety of human cancers. Oncogenic mutations in NOTCH1 are common in human T-cell leukemia and lymphomas. However, loss-of-function somatic mutations in NOTCH1 arising in solid tumors imply a tumor suppressor function, which highlights the need to understand Notch signaling more completely. Here, we describe the small GTPase RhoE/Rnd3 as a downstream mediator of Notch signaling in squamous cell carcinomas (SCC) that arise in skin epithelia. RhoE is a transcriptional target of activated Notch1, which is attenuated broadly in SCC cells. RhoE depletion suppresses Notch1-mediated signaling in vitro, rendering primary keratinocytes resistant to Notch1-mediated differentiation and thereby favoring a proliferative cell fate. Mechanistic investigations indicated that RhoE controls a key step in Notch1 signaling by mediating nuclear translocation of the activated portion of Notch1 (N1IC) through interaction with importins. Our results define RhoE as a Notch1 target that is essential for recruitment of N1IC to the promoters of Notch1 target genes, establishing a regulatory feedback loop in Notch1 signaling. This molecular circuitry may inform distinct cell fate decisions to Notch1 in epithelial tissues, where carcinomas such as SCC arise. Cancer Res; 74(7); 2082-93. ©2014 AACR.

The role of Notch receptors in T helper differentiation

After encountering antigens, naïve CD4+ Τ cells can differentiate into various effector Τ helper (Th) cell subsets, including CD4+ Thi, Th2, Thi7, regulatory Τ cells and the recently described follicular Τ helper cells (TFH cells). To date, most of the studies used either gain-of-function approaches that do not reflect the physiological Notch signaling intensity or loss-of-function models that block the entire Notch pathway. The contribution of single Notch receptors during Th differentiation occurring upon infection has not been investigated yet. In the present thesis, we wanted to assess the individual role of Notchi and Notch2 in Th differentiation, by using mice with Τ cell-specific deletion of Notchi, Notch2 or both (NiN2/iCD4Cre) in different models of infection/immunization.¦In the first part, we characterized the role of Notchi and Notch2 in Thi differentiation. We used experimental infection with the protozoan parasite Leishmania major, known to induce a protective Thi immune response in mice on the C57BL/6 background. Mice deficient for both Notchi and Notch2 developed unhealing lesions and were unable to control the parasite burden in their footpad. A profound defect in IFNy secretion by CD4+ Τ cells was shown to be responsible for the susceptibility of these mice. Although CD4+ Τ cells did not secrete IFNy following L. major infection, they exhibited higher IFNymRNA expression as well as higher frequency of CD4+IFNy+Τ cells in dLN. Altogether, these data indicate that Notch is dispensable for the differentiation of Thi cells expressing IFNy but controls, directly or not, the secretion of IFNy, allowing the development of a fully functional Thi immune response.¦In the second part of this thesis, we determined whether Notch is involved in differentiation of follicular Τ helper (TFH) cells. Using different models of immunization (NP-CGG, Schistosoma mansoni eggs) or infection (Leishmania mexicana), we showed that NiN2ACD4Cre mice were unable to generate TFH cells, displayed impaired germinal center (GC) formation as well as a profound defect in high affinity specific-antibodies secretion. We demonstrated an essential and previously unknown role of Notch in TFH cell development, the consequent GC formation and high affinity antibodies secretion, although the mechanisms by which Notch affects TFH development remain to be clearly demonstrated.¦-¦Lors d'une réponse immune, les lymphocytes Τ CD4+ se différencient en différentes sous- populations de lymphocytes Τ auxiliaires (T helper ou Th en anglais) incluant les populations de cellules Thi, Th2, Thn.7, Τ régulatrices ou Τ folliculaires. De nombreuses études ont montré un rôle de la voie de signalisation Notch dans la différentiation des lymphocytes Τ auxiliaires, bien que les résultats soient controversés. A ce jour, la majorité de ces études sont basées sur des modèles de gain de fonction qui ne reflètent pas le niveau physiologique du signal ou des modèles de perte de fonction pour lesquels toute la voie de signalisation est bloquée. De ce fait, nous avons voulu établir le rôle individuel de Notchi et Notch2 dans la réponse immune de type Thi et dans la différentiation des lymphocytes Τ auxiliaires folliculaires avec l'aide de souris déficientes pour Notchi, Notch2 ou les 2 (NiN2ACD4Cre) à la surface de leurs cellules T.¦Dans la première partie de cette thèse, nous avons analysé le rôle de Notch dans la différentiation de type Thi suite à infection avec le parasite Leishmania major, connu pour induire une forte réponse Thi dans des souris de souche C57BL/6. Les souris déficientes pour Notchi et Notch2 développent une importante lésion et sont incapables de contrôler la prolifération du parasite au site d'infection. Le profond défaut de la sécrétion d'IFNy par les cellules Τ des ganglions drainants est probablement responsable de la susceptibilité de ces souris à L. major. Bien que les cellules Τ ne sécrètent pas d'IFNy, nous avons observé des niveaux plus importants d'expression au niveau de l'ARN messager, et une proportion plus élevée de cellules positives pour CD4 et IFNy. Ces résultats indiquent que Notch est nécessaire pour la sécrétion d'IFNy mais pas pour la différentiation de cellules compétentes pour l'IFNy.¦Dans un second temps, nous avons voulu déterminer si Notch est impliqué dans la différentiation des cellules Τ folliculaires. En utilisant divers modèles d'immunisation (avec NP-CGG ou des oeufs de Schistosoma mansoni) ou d'infection (avec L. mexicana), nous avons montré que les souris NlN2ACD4Cre sont incapables de générer des cellules Τ folliculaires. En conséquence, la formation des centres germinatifs et la sécrétion d'anticorps de haute affinité sont profondément affectés. Nous avons démontré dans cette seconde partie un rôle crucial et inconnu à ce jour de Notch dans la différentiation des cellules Τ et en conséquence dans la formation des centres germinatifs et la sécrétion des anticorps de haute affinité, bien que les mécanismes par lesquels Notch contrôle cette différentiation restent à identifier.¦-¦Lors d'une réponse immune, les lymphocytes Τ CD// se différencient en différentes sous- populations de lymphocytes Τ auxiliaires de types Thi, Th2, Thi7, régulatrices ou folliculaires, définies selon la sécrétion de cytokines spécifiques. Le rôle de ces sous-populations dans le contrôle de diverses infections ou leur association avec de nombreuses maladies rend la compréhension des mécanismes de différentiation de ces cellules particulièrement importante. De nombreux facteurs sont impliqués dans ce processus, tels que la présence de diverses cytokines dans l'environnement, la nature de l'antigène ou encore la force de la stimulation. Par ailleurs, de nombreuses études ont montré un rôle de la voie de signalisation Notch dans la différentiation des lymphocytes T, bien que les résultats soient controversés. Dans cette thèse, nous avons voulu évaluer le rôle individuel des récepteurs Notch dans la différentiation des cellules Τ auxiliaires de type Thi et folliculaires à l'aide de souris dont les récepteurs Notch sont spécifiquement absents à la surface des lymphocytes T.¦Dans la première partie, nous avons utilisé le modèle d'infection au parasite Leishmania major, connu pour induire une forte réponse protectrice de type Thi dans la majorité des souches de souris. Suite à l'infection, les souris déficientes pour les récepteurs Notch sont incapables de contrôler la prolifération du parasite et développent une importante lésion au site d'infection. Cette susceptibilité est due à l'incapacité des cellules Τ auxiliaires à sécréter une cytokine spécifique des cellules de type Thi et nécessaire à l'éradication du parasite, l'IFNy. Ces résultats indiquent que les récepteurs Notch sont indispensables au développement d'une réponse Thi fonctionnelle, permettant la guérison suite à l'infection avec L. major.¦Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons voulu déterminer si Notch est impliqué dans la différentiation des lymphocytes Τ folliculaires. Ces cellules ont la particularité d'aider les lymphocytes Β à former des centres germinatifs au sein desquels les lymphocytes Β prolifèrent et sécrètent des anticorps, un processus nécessaire à la protection contre les pathogènes. Actuellement, l'efficacité de la majorité des vaccins repose sur la sécrétion d'anticorps par les lymphocytes B, aidés par les cellules Τ folliculaires. En raison du rôle important de ces cellules dans l'éradication des pathogènes et lors d'un processus de vaccination, il est important de connaître les facteurs et les mécanismes permettant la différentiation de ces cellules. Dans cette étude, nous montrons que la formation des cellules Τ folliculaires dépend de la voie de signalisation Notch, impliquant un rôle essentiel de cette molécule dans l'induction de la sécrétion d'anticorps par les lymphocytes B.

Notch ligand Delta-like 1 promotes the metastasis of melanoma by enhancing tumor adhesion

Notch signaling plays a vital role in tumorigenicity and tumor progression by regulating proliferation, invasion, and the tumor microenvironment. Previous research by our group indicated that Notch ligand Delta-like 1 (Dll1) is involved in angiogenesis in melanoma, and we noticed that it took a longer time to trypsinize Dll1-expressing B16 melanoma cells than the control cells. In this article, we extended our study to investigate the effects of Dll1 on tumor cell adhesion and metastasis. Dll1 overexpression activated Notch signaling in B16 tumor cells and significantly enhanced the adhering capacity of B16 tumor cells both in vitro and in vivo. B16-Dll1 cells also had a higher metastatic potential than their counterpart in the mouse model of lung metastasis. Along with increased Dll1 expression, N-cadherin, but not E-cadherin, was upregulated in B16-Dll1 cells. These data suggested that Notch ligand Dll1 may enhance the adhesion and metastasis of melanoma cells by upregulation of N-cadherin.

Étude de l’interaction Ikaros/voie de signalisation Notch au cours de l'érythropoïèse

Tout au long de la vie d’un individu, il existe un nombre optimal de cellules à produire et de progéniteurs à conserver en réserve. On parle de maintien de l’homéostasie tissulaire. De façon générale, l’organisme a cinq possibilités pour réguler l’homéostasie : l’autorenouvellement et la quiescence, souvent utilisés pour maintenir un ‘pool’ fonctionnel de progéniteurs, la différenciation qui permet de produire des cellules effectrices, l’apoptose et la sénescence, qui permettent de limiter la production de cellules ou encore d’en faire diminuer le nombre quand elles sont en excès. La régulation de ces quatre mécanismes peut se faire de façon extrinsèque en passant par différentes voies de signalisation combinées à l’action intrinsèque de facteurs de transcription comme Ikaros et GATA1. Le facteur de transcription Ikaros joue un rôle critique dans le devenir des cellules progénitrices et la différenciation des lignages hématopoïétiques. Cependant, il demeure surtout connu pour son influence sur la voie Notch dans les cellules lymphoïdes, notamment les lymphocytes T. Les cellules érythroïdes sont hautement sensibles à l’environnement et donc, particulièrement adaptées à l’étude des régulations de l’homéostasie. Les résultats de différentes études ont permis de démontrer qu’Ikaros et la voie Notch influencent l’érythropoïèse. Cependant le détail de leurs actions demeure en grande partie inconnu à ce jour. Au cours de notre étude nous avons voulu déterminer l’action d’Ikaros dans le maintien de l’homéostasie des cellules érythroïdes et si son rôle passe par un dialogue avec la voie Notch. Nous avons voulu décrypter les mécanismes de régulation transcriptionnelle utilisés par Ikaros et par Notch au cours de l’érythropoïèse et leurs effets. Notre étude montre qu’Ikaros réprime à l’aide de GATA1 le gène Hes1, une cible importante de la voie Notch, en recrutant un complexe de la famille Polycomb, le PRC2 ii (Polycomb Repressive Complex 2). Cette répression permet la promotion de la différenciation des cellules érythroïdes. Au niveau du maintien de l’homéostasie par régulation de l’apoptose, Ikaros est connu pour cibler l’anti-apoptotique Bcl2l1 dans les lymphocytes. Puisque Gata-1, partenaire préférentiel d’Ikaros cible Bcl2l1 dans les cellules érythroïdes, nous avons caractérisé leur effet sur l’expression de Bcl2l1. Nous avons découvert qu’Ikaros active de façon directe Bcl2l1 et qu’il recrute sur le gène deux complexes partenaires d’élongation : un de la famille SET1/MLL, et le complexe P-TEFb-NuRD. En l’absence d’Ikaros, le fragment intracellulaire de Notch (NICD) et son cofacteur RBP-J remplacent Ikaros et favorisent l’hyper-activation de l’expression de Bcl2l1. Ceci est associé à la modification du complexe d’élongation recruté, ainsi qu’à la mise en place de modifications épigénétiques distinctes de celles observées avec Ikaros ce qui modifie l’élongation transcriptionnelle du gène. Ikaros et Notch sont fréquemment mutés ou présentent des fonctions altérées dans les leucémies. Notre étude montre un dialogue Ikaros/Notch influençant aussi bien la différenciation que l’apoptose et met en évidence l’existence d’un circuit génétique dont le dérèglement pourrait favoriser l’apparition d’une hématopoïèse maligne.

Genome-wide scan for visceral leishmaniasis in mixed-breed dogs identifies candidate genes involved in T helper cells and macrophage signaling

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

Characterization of the mechanisms underlying the crosstalk between galectins and notch in gastric cancer

Gastric cancer is the fourth most common cancer and the second leading cause of cancer-related deaths worldwide. Galectins form a family of β-galactosides binding proteins that recognize a variety of glycan-containing proteins at the cell surface and are overexpressed in various tumors, including gastric cancer. Galectins overexpression as well as changes in their subcellular distribution has been associated with gastric cancer progression and poor prognosis. It is not well understood, however, how the interaction between galectins and glycosylated receptors modulates tumor development and growth. Since Notch receptors and ligands contain glycan structures known to bind galectins, we aim to demonstrate that galectins expression in the tumor microenvironment may interfere with Notch signaling activation during tumor development and progression. Materials and methods Immunoprecipitation procedures with gastric cancer cell line AGS (ATCC CRL-1739) and MKN45 (ACC 409) were used to test for association between galectin-1/-3 and Notch-1 receptor. Furthermore, we transfected AGS cell line with siRNA against galectin-1/-3 or scramble using standard protocols (IDT DNA technologies), stimulate them with immobilized human recombinant delta-4 or Jagged-1 and assessed Notch-1 receptor activation. Results Galectin-1 and -3 interact with Notch-1 receptor and differentially modulate Notch signaling pathway upon activation by Delta/Jagged ligands. Galectin-1 knockdown alters Notch-1 activation induced by Delta-4 whereas galectin-3 knockdown alters jagged-1-mediated Notch-1 activation. Furthermore, we found that exogenously added galectin-3 can enhance Notch-1 activation by Jagged-1. Conclusion Our results suggest that galectin-1 and -3 interact with Notch-1 receptor and differentially modulate Notch signaling activation induced by Jagged-1 and Delta-4.

NOTCH ligands JAG1 and JAG2 as critical pro-survival factors in childhood medulloblastoma.

Medulloblastoma (MB), the most common pediatric malignant brain cancer, typically arises as pathological result of deregulated developmental pathways, including the NOTCH signaling cascade. Unlike the evidence supporting a role for NOTCH receptors in MB development, the pathological functions of NOTCH ligands remain largely unexplored. By examining the expression in large cohorts of MB primary tumors, and in established in vitro MB models, this research study demonstrates that MB cells bear abnormal levels of distinct NOTCH ligands. We explored the potential association between NOTCH ligands and the clinical outcome of MB patients, and investigated the rational of inhibiting NOTCH signaling by targeting specific ligands to ultimately provide therapeutic benefits in MB. The research revealed a significant over-expression of ligand JAG1 in the vast majority of MBs, and proved that JAG1 mediates pro-proliferative signals via activation of NOTCH2 receptor and induction of HES1 expression, thus representing an attractive therapeutic target. Furthermore, we could identify a clinically relevant association between ligand JAG2 and the oncogene MYC, specific for MYC-driven Group 3 MB cases. We describe for the first time a mechanistic link between the oncogene MYC and NOTCH pathway in MB, by identifying JAG2 as MYC target, and by showing that MB cells acquire induced expression of JAG2 through MYC-induced transcriptional activation. Finally, the positive correlation of MYC and JAG2 also with aggressive anaplastic tumors and highly metastatic MB stages suggested that high JAG2 expression may be useful as additional marker to identify aggressive MBs.

Lethal giant discs, a novel C2 domain protein, restricts Notch activation during endocytosis

The Notch signaling pathway plays a central role in metazoan growth and patterning, and its deregulation leads to many human diseases, including cancer. It is therefore important to understand the modes of Notch signaling regulation. Recent discoveries have demonstrated that mutations in conserved endosomal pathway components such as Erupted and Vps25 can ectopically activate Notch signaling in Drosophila. Mutations in the tumor suppressor lethal giant discs (lgd) display similar but even stronger and more specific Notch activation than in the erupted and vps25 mutant animals. This Notch activation in lgd mutant tissues causes hyperplastic overgrowth of the Drosophila imaginal discs, and the eventual lethality of the animal. However, the gene that encodes Lgd, and its function in the Notch pathway have not yet been identified. ^ I have found that Lgd is a novel, conserved C2 domain protein that regulates Notch trafficking. Lgd cell-autonomously restricts Notch signaling in the Drosophila wing disc to the target cells in the D/V boundary. The function of Lgd lies at or upstream of Notch S3 activation, but Lgd doesn't affect the binding affinities between Notch and Delta. Lgd is also not required for cis-inhibition of Notch signaling by ligands. Notch accumulates on the early endosome in lgd mutant cells and signals in a ligand-independent manner, a result that has previously been seen in endosomal pathway mutants. Interestingly, Notch activation in lgd mutant cells is dependent on the endosomal protein Hrs, and Lgd activity appears to be downstream of Hrs function in endocytosis. Taken together, my data identify Lgd as a novel tumor suppressor protein that regulates Notch signaling by targeting Notch for degradation or recycling. ^

A Genomic Approach to Identify The Notch Pathway as a Putative Tumor Suppressor in Endometrial Cancer

Endometrial cancer is the most common gynecological malignancy and the fourth most frequently diagnosed cancer among women. The molecular changes that distinguish normal endometrium from endometrial carcinoma are not thoroughly understood. Identification of these changes could potentially aid in identifying at-risk women who are especially prone to develop endometrial cancer, such as obese women and women with Lynch Syndrome. A microarray analysis was performed using normal endometrium from thin and obese women and cancerous endometrium from obese women. We validated the differential expression of ten genes whose expression was significantly up-regulated or down-regulated using qRT-PCR. All of the genes had distinct expression levels depending on the endometrial carcinoma histotype. As a result, they could serve as molecular markers to distinguish between normal endometrium and endometrial cancer, as well as between low grade endometrial carcinomas and high grade endometrial carcinomas. Two of the ten genes validated, HEYL and HES1, are down-stream targets of the Notch signaling pathway. HEYL and HES1 were identified by microarray and qRT-PCR to have a significant decrease in expression in endometrial carcinomas compared to normal endometrium. We further analyzed the differential expression of other components of the Notch signaling pathway, Notch4 and Jagged1. They were also identified by qRT-PCR to be significantly down-regulated in endometrial carcinomas compared to normal endometrium. Therefore, we believe the Notch signaling pathway to act as a tumor suppressor in endometrial carcinomas.

The Notch ligand Jagged1 is required for inner ear sensory development

Within the mammalian inner ear there are six separate sensory regions that subserve the functions of hearing and balance, although how these sensory regions become specified remains unknown. Each sensory region is populated by two cell types, the mechanosensory hair cell and the supporting cell, which are arranged in a mosaic in which each hair cell is surrounded by supporting cells. The proposed mechanism for creating the sensory mosaic is lateral inhibition mediated by the Notch signaling pathway. However, one of the Notch ligands, Jagged1 (Jag1), does not show an expression pattern wholly consistent with a role in lateral inhibition, as it marks the sensory patches from very early in their development—presumably long before cells make their final fate decisions. It has been proposed that Jag1 has a role in specifying sensory versus nonsensory epithelium within the ear [Adam, J., Myat, A., Roux, I. L., Eddison, M., Henrique, D., Ish-Horowicz, D. & Lewis, J. (1998) Development (Cambridge, U.K.) 125, 4645–4654]. Here we provide experimental evidence that Notch signaling may be involved in specifying sensory regions by showing that a dominant mouse mutant headturner (Htu) contains a missense mutation in the Jag1 gene and displays missing posterior and sometimes anterior ampullae, structures that house the sensory cristae. Htu/+ mutants also demonstrate a significant reduction in the numbers of outer hair cells in the organ of Corti. Because lateral inhibition mediated by Notch predicts that disruptions in this pathway would lead to an increase in hair cells, we believe these data indicate an earlier role for Notch within the inner ear.