Étude des déterminants moléculaires de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G et développement d'outils pour l'étude de l'effecteur bêta-arrestine.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de protéines membranaires du génome humain. Ils transmettent les signaux extracellulaires provenant de plusieurs stimuli comme les odeurs, les ions, les hormones et les neurotransmetteurs, à l'intérieur des cellules. En se liant aux RCPGs, ces molécules contribuent à la stabilisation des changements conformationnels activateurs qui se propagent jusqu'au domaine intracellulaire des récepteurs. Ces derniers engagent ensuite un ou plusieurs effecteurs, comme les protéines G hétérotrimériques et les β-arrestines (βarrs), qui activent une cascade d'événements moléculaires menant à la réponse cellulaire.Récemment, la publication de structures cristallines de RCPGs liant des ligands diffusibles a offert une opportunité de raffiner à une résolution atomique les modèles des mécanismes de transduction des signaux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons donc exploré les déterminants de la signalisation du récepteur prototypique β2-adrénergique (β2AR), induite par les β-bloqueurs. En ne tenant compte que de leur efficacités sur le β2AR dans les voies de l'adénylate cyclase (AC) et des protéines kinases activées par les facteurs mitogéniques (MAPK), les β-bloqueurs peuvent être classés en 3 groupes distincts (agoniste inverse AC / agoniste MAPK, antagoniste neutre AC / agoniste MAPK et agoniste inverse AC / agoniste inverse MAPK). Afin de déterminer le lien entre leur efficacité et leur mode de liaison, nous avons réalisé des expériences d'arrimages moléculaires in silico entre des β-bloqueurs de chacun des groupes et la structure cristalline du β2AR liée au carazolol. De manière intéressante, les ligands à l'intérieur d'un groupe partagent un mode de liaison, alors que ceux des ligands entre les groupes divergent, suggérant que le mode de liaison des β-bloqueurs pourrait être utilisé pour prédire leur l'efficacité. En accord avec cette hypothèse, nous avons prédit et confirmé l'efficacité agoniste MAPK du carazolol, un inverse agoniste AC du β2AR se liant au récepteur de manière similaire au groupe inverse agoniste AC / agoniste MAPK. De manière intéressante, le groupement aryl des ligands agonistes inverses agonistes AC / agoniste MAPK, le seul groupement chimique variable de ce groupe, est prédite pour lier la région des 3e et 5e hélices transmembranaires (TM3 et TM5). Nous avons donc émis l'hypothèse que cette région pourrait être un déterminant de l'efficacité de ces ligands. En accord avec cette dernière, la mutation de 2 résidus (T118I, S203A) localisés proches du site de liaison des groupements aryls des β-bloqueurs, prévient l'efficacité agoniste inverse de l'ICI-118551 sur la voie de l'AC sans affecter l'efficacité d'un agoniste, indiquant que cette région est importante pour la transmission de l'effet agoniste inverse, du moins sur la voie de l'AC. Les βarrs sont des protéines d'échafaudage qui coordonnent la formation de complexes avec plusieurs dizaines d'effecteurs de signalisation. Originalement identifiées pour leur rôle dans la désensibilisation et l'internalisation des RCPGs, elles sont aussi d'importants effecteurs de la signalisation des RCPGs indépendante des protéines G hétérotrimériques. Cependant, contrairement aux protéines G hétérotrimériques, il n'existe que peu d'outils pour les étudier. Ainsi, la deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'outils pour l'étude des βarrs. À cette fin, nous avons d'abord tenté de transposer une méthode de mesure de l'interaction entre 2 protéines par la technologie de transfert d'énergie de bioluminescence par résonance (BRET) en microscopie et chez des souris transgéniques afin de mesurer de manière subcellulaire et dans un contexte natif l'engagement de la βarr à des RCPGs. Ainsi, nous avons établi les preuves de principe que le BRET peut être utilisé pour localiser l'interaction entre la βarr et le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) sur une cellule au microscope et pour détecter l'interaction entre la βarr et le β2AR sur des tissus de souris transgéniques exprimant ces protéines fusionnées avec des partenaires BRET. Finalement, il n'existe aucun inhibiteur pharmacologique ciblant les βarrs. Ainsi, grâce à la combinaison d'approches de criblage virtuel sur un modèle de la structure des βarrs et d'essais de validation cellulaire, nous avons développé un inhibiteur pharmacologique des βarrs. À l'aide de cet outil, nous avons confirmé l'implication des βarrs dans l'activation des MAPK par le V2R, mais aussi montré un nouveau rôle des βarrs dans le recyclage du β2AR. Les connaissances et outils développés dans cette thèse permettront de mieux comprendre les déterminants moléculaires de la signalisation des RCPGs et entre autres, grâce à des nouvelles approches pour étudier le rôle cellulaire et physiologique des βarrs.

Régulation de l’activité transcriptionnelle des récepteurs des estrogènes (ER) par le récepteur à chimiokine CXCR4 et les récepteurs à activité tyrosine kinase ErbB2 et ErbB3

La régulation de la transcription des gènes par les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ joue un rôle important dans la croissance cellulaire et dans le développement du cancer du sein. Une augmentation de l’expression de CXCR4 et de son ligand SDF-1/CXCL12 corrèle avec un phénotype plus agressif du cancer du sein. Ici, nous démontrons un mécanisme de boucle de régulation positive entre la signalisation de CXCR4/SDF-1 et l’activité transcriptionnelle des ERs dans des cellules cancéreuses mammaires. L’activité transcriptionnelle de ER et l’expression de gènes cibles de ER, dont SDF-1 lui-même, sont augmentées dans la lignée cancéreuse mammaire MCF-7 en réponse à SDF-1. Ces effets sont bloqués par l’anti-estrogène fulvestrant et par la délétion de CXCR4. Par ailleurs, l’expression des gènes et la prolifération des cellules cancéreuses mammaires MCF-7 en réponse à l’estrogène sont altérées par l’inhibition de CXCR4. La signalisation par les facteurs de croissance joue un rôle important dans le cancer du sein. La surexpression et la dérégulation de la signalisation par le récepteur à activité tyrosine kinase ErbB2 corrèlent avec un phénotype tumoral mammaire plus agressif et un moins bon pronostic. Cependant, comment la signalisation de ErbB2 et de CXCR4 sont fonctionnellement reliées dans la régulation de la réponse de ER dans les cellules cancéreuses mammaires n’est pas connue. Nous démontrons ici que CXCR4 régule négativement l’expression protéique de ErbB2 et de son partenaire d’interaction ErbB3 ainsi que la phosphorylation de ErbB2. CXCR4 altère l’activation de la voie PI3-K/Akt par le dimère ErbB2/ErbB3 en réponse à héréguline alors qu’en présence de SDF-1, les niveaux d’activation sont récupérés. Nous avons trouvé que héréguline-β promouvoit la phosphorylation de la sérine 339 de CXCR4, un site important pour l’internalisation et la signalisation du récepteur. De plus, le recrutement de ErbB2 à CXCR4 est favorisé par ErbB3 et héréguline-β. L’activité transcriptionnelle ainsi que l’expression des gènes cibles de ER en réponse à l’héréguline sont relevées avec l’expression de CXCR4 et partiellement récupérées avec l’addition de SDF-1. Ces résultats démontrent que le recrutement de CXCR4 à ErbB2 altère la signalisation médiée par ErbB2/ErbB3 ainsi que l’activité hormonale de ER dans des cellules cancéreuses mammaires. Nous travaux ont permis d’identifier et de caractériser l’impact de la signalisation médiée par des récepteurs membranaires sur la réponse transcriptionnelle de ER dans des cellules cancéreuses mammaires. La signalisation membranaire est un facteur pouvant contribuer à la résistance aux thérapies endocriniennes et donc cibler les récepteurs impliqués s’avèrerait utile pour améliorer les traitements existants et mettre au point de nouvelles approches.

Rôle des récepteurs Toll-like et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la régulation de l’hepcidine et le développement des hyposidérémies associées à l’inflammation

Le fer est un oligo-élément nécessaire pour le fonctionnement normal de toutes les cellules de l'organisme et joue un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions biologiques. Cependant, le niveau de fer dans le corps doit être bien réglé, sinon la carence en fer entraine des divers états pathologiques tels que l'anémie et la diminution de l’immunité. D'autre part, une surcharge en fer potentialise la multiplication des germes, aggrave l’infection et la formation de radicaux libres ayant des effets toxiques sur les cellules et leurs composants, ce qui favorise les maladies cardio-vasculaires, l'inflammation et le cancer. L'hepcidine (HAMP), un régulateur négatif de l'absorption du fer, induit la dégradation de la ferroportine (FPN), le seul exportateur connu de fer ce qui réduit sa libération par les macrophages et inhibe son absorption gastro-intestinale. HAMP est synthétisé principalement par les hépatocytes, mais aussi par les macrophages. Cependant, il y a très peu de données sur la façon dont HAMP est régulé au niveau des macrophages. Plus récemment, nous avons constaté que l’induction de l’hepcidin dans le foie par le polysaccharide (LPS) est dépendante de la voie de signalisation médiée par « Toll-like receptor 4 » (TLR4). Grâce au TLR4, le LPS induit l'activation des macrophages qui sécrètent de nombreuses différentes cytokines inflammatoires, y compris Interleukine 6 (IL-6), responsable de l'expression de HAMP hépatique. Dans le premier chapitre de la présente étude, nous avons étudié la régulation de HAMP dans la lignée cellulaire macrophagique RAW264.7 et dans les macrophages péritonéaux murins stimulés par différents ligands des TLRs. Nous avons constaté que TLR2 et TLR4 par l'intermédiaire de la protéine adaptatrice « myeloid differentiation primary response gene 88 » (MyD88) activent l'expression de HAMP dans les cellules RAW264.7 et les macrophages péritonéaux sauvages murins, tandis que cette expression a été supprimée dans les macrophages isolés des souris TLR2-/-, TLR4-déficiente ou MyD88-/-. En outre, nous avons constaté que la production d'IL-6 par les cellules RAW264.7 stimulées avec du LPS a été renforcée par l’ajout des quantités élevées de fer dans le milieu de culture. Au cours de l’inflammation, le niveau de HAMP est fortement augmenté. Ainsi, lorsque l'inflammation persiste, l’expression de HAMP continue à être activée par des cytokines pro-inflammatoires conduisant à une hyposidérémie. Malgré que cette dernière soit considérée comme une défense de l'hôte pour priver les micro-organismes de fer, celle ci cause un développement d'anémies nommées anémies des maladies chroniques. Ainsi, dans le deuxième chapitre de la présente étude, nous avons étudié l'implication des TLRs et leurs protéines adaptatrices MyD88 et TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF) dans le développement des hyposidérémies. En utilisant des souris déficientes en MyD88 et TRIF, nous avons montré que les voies de signalisations MyD88 et TRIF sont essentielles pour l’induction de HAMP par le LPS. Malgré l'absence de HAMP, les souris déficientes ont été capables de développer une hyposidérémie, mais la réponse des souris déficientes en MyD88 a été très légère, ce qui indique l'exigence de cette protéine pour assurer une réponse maximale au LPS. En outre, nous avons constaté que la signalisation MyD88 est nécessaire pour le stockage du fer au niveau de la rate, ainsi que l'induction de lipocaline 2 (LCN2), qui est une protéine impliquée dans la fixation du fer pour limiter la croissance bactérienne. Indépendamment de MyD88 ou TRIF, l'activation de TLR4 et TLR3 a conduit, au niveau de la rate, à une diminution rapide de l’expression de FPN et du « Human hemochromatosis protein » (HFE) qui est une protéine qui limite la séquestration du fer cellulaire à partir de la circulation. Cependant, malgré cette baisse d’expression, le manque de la signalisation MyD88 a altéré de manière significative la réponse hyposidérémique. En établissant le rôle des TLRs et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la diminution du taux du fer sérique au cours de la réponse inflammatoire, nous avons remarqué qu’en réponse au surcharge en fer les souris déficientes en MyD88 accumulent de manière significative plus de fer hépatique par rapport aux souris sauvages, et cela indépendamment des TLRs. Ainsi, dans le troisième chapitre de la présente étude, nous avons étudié le phénotype observé chez les souris déficientes en MyD88. Nous avons trouvé que l'expression de HAMP chez ces souris a été plus faible que celle des souris de type sauvage. Pour cela, nous avons exploré la signalisation à travers la voie du « Bone Morphogenetic Proteins 6 » (BMP6) qui est considérée comme étant la voie fondamentale de la régulation de HAMP en réponse aux concentrations du fer intracellulaires et extracellulaires et nous avons trouvé que l'expression protéique de Smad4, un régulateur positif de l'expression de HAMP, est significativement plus faible chez les souris MyD88-/- par rapport aux souris sauvages. En outre, on a montré que MyD88 interagit avec « mothers against decapentaplegic, Drosophila, homolog 4 » (Smad4) et que cette interaction est essentielle pour l’induction de HAMP à travers la voie BMP6. En conclusion, notre étude montre que l'expression de HAMP dans les macrophages est régulée principalement par TLR2 et TLR4 à travers la voie MyD88 et que l'accumulation du fer dans les macrophages peut affecter les niveaux des cytokines pro-inflammatoires. En outre, nos analyses démontrent que le développement d’hyposidérémie en réponse au LPS se produit par l'intermédiaire d’un mécanisme dépendant de MyD88 qui est dissociée de la production de cytokines et de HAMP. En plus, nos recherches montrent que MyD88 est nécessaire pour l'expression de Smad4 et cela pour garantir une réponse optimale à travers la signalisation BMP6, conduisant ainsi à une expression adéquate de HAMP. Enfin, la protéine MyD88 joue un rôle crucial dans, la régulation de HAMP au niveau des macrophages, la diminution du taux du fer sérique en réponse au LPS et le maintien de l'homéostasie du fer.

Estudi de l'acció de diferents bloquejadors de la via ErbB en la teràpia antitumoral

L'inhibidor de carboxipeptidasa de patata (PCI) és un antagonista de l'EGF. Un dels problemes del PCI, però, és la baixa afinitat per l'EGFR en comparació amb el lligand natural. En aquest treball s'han dissenyat nous bloquejadors de la via ErbB partint de l'estructura de l'EGF per tal d'augmentar l'afinitat d'unió. S'ha determinat que les variants tenen reduïda la capacitat d'activació del receptor però segueixen promovent la proliferació cel·lular. Tot i així, s'ha obtingut una variant, l'EGF Truncat, que tot i no estar correctament plegada, és la que ofereix uns millors. També s'ha dut a terme un tractament combinat entre el PCI i un inhibidor de tirosin quinases d'aquesta mateixa via, l'Iressa. Els resultats han posat de manifest que hi ha un antagonisme entre els dos tractaments. Aquesta és la primera vegada que s'associa de forma directa un tipus de tractament amb una resistència associada a l'activació de la producció autocrina de lligands, i representa un avenç molt important en la recerca oncològica.

Imunoexpressão do c-erbB-2 nas lesões epiteliais proliferativas intraductais da mama de mulheres

OBJETIVOS: Alterações genéticas são relacionadas à gênese e progressão do câncer. Neoplasias de vários órgãos expressam o oncogene c-erbB-2. Nas proliferações intraductais da mama tem sido avaliado como fator de risco para o desenvolvimento de câncer. Foram avaliadas a imunoexpressão do c-erbB-2 em lesões epiteliais proliferativas intraductais e as possíveis correlações com características anatomopatológicas do carcinoma ductal in situ (CDIS). MÉTODOS: Foi utilizado material de arquivo, amostras teciduais fixadas em formalina e incluídas em blocos de parafina de 88 mulheres. Destas, 51 com CDIS e 37 com hiperplasia ductal sem atipias (HDT). A idade variou de 35 a 76 anos. Revisados todos os casos, verificou-se: o grau nuclear, a presença de necrose, o subtipo histológico predominante e sua extensão. Obteve-se material suficiente para o estudo imunohistoquímico do c-erbB-2 de 84 sujeitos do estudo. RESULTADOS: Não foi observada a expressão do oncogene nas hiperplasias sem atipias e nos tecidos adjacentes a todas amostras teciduais. A expressão do c-erbB-2 foi verificada em nove (19,1%) dos CDIS (p= 0,0001). A imunoexpressão não se relacionou à extensão das lesões. A imunoexpressão do c-erbB-2 no CDIS correlacionou-se com subtipo histológico (p=0,019), com a presença de necrose (p=0,0066), com o grau nuclear (p=0,0084) e com a Classificação de Van Nuys (p=0,039). CONCLUSÕES: A expressão do c-erbB-2 foi estatisticamente significante nas lesões proliferativas de risco (CDIS) e correlacionou-se com características histopatológicas: alto grau nuclear, presença de necrose, subtipo comedo. Não houve expressão nas hiperplasias sem atipias e tecidos adjacentes.

DUCTAL CARCINOMA IN-SITU OF THE BREAST - HISTOLOGIC CATEGORIZATION AND ITS RELATIONSHIP TO PLOIDY AND IMMUNOHISTOCHEMICAL EXPRESSION OF HORMONE RECEPTORS, P53, AND C-ERBB-2 PROTEIN

Background. Ductal carcinoma in situ (DCIS) of the breast has been diagnosed increasingly since the advent of mammography. However, the natural history of these lesions remains uncertain. Ductal carcinoma in situ of the breast does not represent a single entity but a heterogeneous group with histologic and clinical differences. The histologic subtype of DCIS seems to have an influence on its biologic behavior, but there are few studies correlating subtype with biologic markers.Methods. The authors studied a consecutive series of 40 cases of DCIS and after its histologic categorization verified its relationship with ploidy using image analysis and analyzing estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), p53 and c-erbB-2 expression using immunohistochemistry.Results. The three groups proposed according to the grade of malignancy were correlated significantly with some of the additional parameters studied, including aneuploidy and c-erB-2 expression. Aneuploidy was detected in 77.5% of cases of DCIS mainly in high and intermediate grade subtypes (100% and 80% vs. 35.7% in low grade) whereas immunoreactivity for c-erbB-2 was detected in 45% of cases of DCIS mainly in the high grade group. Expression of ER and PR were observed frequently in this study (63.9% and 65.7% respectively), but without correlation with the histologic subtype of DCIS, although we found a somewhat significant association between high grade DCIS and lack of ER. p53 protein expression was detected in 36.8% of these cases, but no relationship between this expression and histologic subtype or grading of DCIS was found.Conclusions. These results provide further evidence for the morphologic and biologic heterogeneity of DCIS. Besides histologic classification and nuclear grading, some biologic markers such as aneuploidy and c-erbB-2 expression constitute additional criteria of high grade of malignancy.

Inhibition of the AKT/mTOR and erbB pathways by gefitinib, perifosine and analogs of gonadotropin-releasing hormone I and II to overcome tamoxifen resistance in breast cancer cells

Endocrine resistance in breast cancer remains a major clinical problem and is caused by crosstalk mechanisms of growth factor receptor cascades, such as the erbB and PI3K/AKT pathways. The possibilities a single breast cancer cell has to achieve resistance are manifold. We developed a model of 4-hydroxy-tamoxifen (OHT)‑resistant human breast cancer cell lines and compared their different expression patterns, activation of growth factor receptor pathways and compared cells by genomic hybridization (CGH). We also tested a panel of selective inhibitors of the erbB and AKT/mTOR pathways to overcome OHT resistance. OHT‑resistant MCF-7-TR and T47D-TR cells showed increased expression of HER2 and activation of AKT. T47D-TR cells showed EGFR expression and activated MAPK (ERK-1/2), whereas in resistant MCF-7-TR cells activated AKT was due to loss of CTMP expression. CGH analyses revealed remarkable aberrations in resistant sublines, which were predominantly depletions. Gefitinib inhibited erbB signalling and restored OHT sensitivity in T47D-TR cells. The AKT inhibitor perifosine restored OHT sensitivity in MCF-7-TR cells. All cell lines showed expression of receptors for gonadotropin-releasing hormone (GnRH) I and II, and analogs of GnRH-I/II restored OHT sensitivity in both resistant cell lines by inhibition of erbB and AKT signalling. In conclusion, mechanisms to escape endocrine treatment in breast cancer share similarities in expression profiling but are based on substantially different genetic aberrations. Evaluation of activated mediators of growth factor receptor cascades is helpful to predict response to specific inhibitors. Expression of GnRH-I/II receptors provides multi-targeting treatment strategies.

A transformation-associated complex involving tyrosine kinase signal adapter proteins and caldesmon links v-ErbB signaling to actin stress fiber disassembly

The avian erythroblastosis viral oncogene (v-erbB) encodes a receptor tyrosine kinase that possesses sarcomagenic and leukemogenic potential. We have expressed transforming and nontransforming mutants of v-erbB in fibroblasts to detect transformation-associated signal transduction events. Coimmunoprecipitation and affinity chromatography have been used to identify a transformation-associated, tyrosine phosphorylated, multiprotein complex. This complex consists of Src homologous collagen protein (Shc), growth factor receptor binding protein 2 (Grb2), son of sevenless (Sos), and a novel tyrosine phosphorylated form of the cytoskeletal regulatory protein caldesmon. Immunofluorescence localization studies further reveal that, in contrast to the distribution of caldesmon along actin stress fibers in normal fibroblasts, caldesmon colocalizes with Shc in plasma membrane blebs in transformed fibroblasts. This colocalization of caldesmon and Shc correlates with actin stress fiber disassembly and v-erbB-mediated transformation. The tyrosine phosphorylation of caldesmon, and its association with the Shc–Grb2–Sos signaling complex directly links tyrosine kinase oncogenic signaling events with cytoskeletal regulatory processes, and may define one mechanism regulating actin stress fiber disassembly in transformed cells.

Toward controlling gene expression at will: Specific regulation of the erbB-2/HER-2 promoter by using polydactyl zinc finger proteins constructed from modular building blocks

To create a universal system for the control of gene expression, we have studied methods for the construction of novel polydactyl zinc finger proteins that recognize extended DNA sequences. Elsewhere we have described the generation of zinc finger domains recognizing sequences of the 5′-GNN-3′ subset of a 64-member zinc finger alphabet. Here we report on the use of these domains as modular building blocks for the construction of polydactyl proteins specifically recognizing 9- or 18-bp sequences. A rapid PCR assembly method was developed that, together with this predefined set of zinc finger domains, provides ready access to 17 million novel proteins that bind the 5′-(GNN)6-3′ family of 18-bp DNA sites. To examine the efficacy of this strategy in gene control, the human erbB-2 gene was chosen as a model. A polydactyl protein specifically recognizing an 18-bp sequence in the 5′-untranslated region of this gene was converted into a transcriptional repressor by fusion with Krüppel-associated box (KRAB), ERD, or SID repressor domains. Transcriptional activators were generated by fusion with the herpes simplex VP16 activation domain or with a tetrameric repeat of VP16’s minimal activation domain, termed VP64. We demonstrate that both gene repression and activation can be achieved by targeting designed proteins to a single site within the transcribed region of a gene. We anticipate that gene-specific transcriptional regulators of the type described here will find diverse applications in gene therapy, functional genomics, and the generation of transgenic organisms.

Induction of the Tat-binding protein 1 gene accompanies the disabling of oncogenic erbB receptor tyrosine kinases

Conversion of a malignant phenotype into a more normal one can be accomplished either by down-regulation of erbB family surface receptors or by creating inactive erbB heterodimers on the cell surface. In this report, we report the identification and cloning of differentially expressed genes from antibody-treated vs. untreated fibroblasts transformed by oncogenic p185neu. We repeatedly isolated a 325-bp cDNA fragment that, as determined by Northern analysis, was expressed at higher levels in anti-p185neu-treated tumor cells but not in cells expressing internalization defective p185neu receptors. This cDNA fragment was identical in amino acid sequence to the recently cloned mouse Tat binding protein-1 (mTBP1), which has 98.4% homology to the HIV tat-binding protein-1 (TBP1). TBP1 mRNA levels were found to be elevated on inhibition of the oncogenic phenotype of transformed cells expressing erbB family receptors. TBP1 overexpression diminished cell proliferation, reduced the ability of the parental cells to form colonies in vitro, and almost completely inhibited transforming efficiency in athymic mice when stably expressed in human tumor cells containing erbB family receptors. Collectively, these results suggest that the attenuation of erbB receptor signaling seems to be associated with activation/induction or recovery of a functional tumor suppressor-like gene, TBP1. Disabling erbB tyrosine kinases by antibodies or by trans-inhibition represents an initial step in triggering a TBP1 pathway.

Conversion of a radioresistant phenotype to a more sensitive one by disabling erbB receptor signaling in human cancer cells

Inhibition of cell growth and transformation can be achieved in transformed glial cells by disabling erbB receptor signaling. However, recent evidence indicates that the induction of apoptosis may underlie successful therapy of human cancers. In these studies, we examined whether disabling oncoproteins of the erbB receptor family would sensitize transformed human glial cells to the induction of genomic damage by γ-irradiation. Radioresistant human glioblastoma cells in which erbB receptor signaling was inhibited exhibited increased growth arrest and apoptosis in response to DNA damage. Apoptosis was observed after radiation in human glioma cells containing either a wild-type or mutated p53 gene product and suggested that both p53-dependent and -independent mechanisms may be responsible for the more radiosensitive phenotype. Because cells exhibiting increased radiation-induced apoptosis were also capable of growth arrest in serum-deprived conditions and in response to DNA damage, apoptotic cell death was not induced simply as a result of impaired growth arrest pathways. Notably, inhibition of erbB signaling was a more potent stimulus for the induction of apoptosis than prolonged serum deprivation. Proximal receptor interactions between erbB receptor members thus influence cell cycle checkpoint pathways activated in response to DNA damage. Disabling erbB receptors may improve the response to γ-irradiation and other cytotoxic therapies, and this approach suggests that present anticancer strategies could be optimized.

Activation of Stat 5b in erythroid progenitors correlates with the ability of ErbB to induce sustained cell proliferation.

Self renewal of normal erythroid progenitors is induced by the receptor tyrosine kinase c-ErbB, whereas other receptors (c-Kit/Epo-R) regulate erythroid differentiation. To address possible mechanisms that could explain this selective activity of c-ErbB, we analyzed the ability of these receptors to activate the different members of the Stat transcription factor family. Ligand activation of c-ErbB induced the tyrosine phosphorylation, DNA-binding, and reporter gene transcription of Stat 5b in erythroblasts. In contrast, ligand activation of c-Kit was unable to induce any of these effects in the same cells. Activation of the erythropoietin receptor caused specific DNA-binding of Stat 5b, but failed to induce reporter gene transcription. These biochemical findings correlate perfectly with the selective ability of c-ErbB to cause sustained self renewal in erythroid progenitors.

Disease specificity of kinase domains: the src-encoded catalytic domain converts erbB into a sarcoma oncogene.

src and erbB are two tyrosine kinase-encoding oncogenes carried by retroviruses, which have distinct disease specificities. The former induces predominantly sarcomas, and the latter, leukemias. Src and ErbB have similar catalytic domains but have very different regulatory domains. A wealth of information exists concerning how different regulatory domains [Src homology 2 (SH2) and SH3 domains and autophosphorylation sites] control substrate and disease specificities. Whether the catalytic domain helps determine these specificities remains to be explored. Here we show that the Src catalytic domain is enzymatically active when substituted into the ErbB backbone and interacts with the ErbB regulatory domain. This ErbB/Src chimera displays autophosphorylation and substrate phosphorylation patterns different from those of both Src and ErbB. Neither SH2 and SH3 nor autophosphorylation sites are required for the Src catalytic domain to exert its fibroblast transforming ability. Most significantly, the catalytic domain can convert erbB from a leukemogenic oncogene into a sarcomagenic oncogene, suggesting that the leukemogenic determinants in part reside within the ErbB catalytic domain.