The phosphorylation state of the FIGQY tyrosine of neurofascin determines ankyrin-binding activity and patterns of cell segregation

Cell–cell recognition and patterning of cell contacts have a critical role in mediating reversible assembly of a variety of transcellular complexes in the nervous system. This study provides evidence for regulation of cell interactions through modulation of ankyrin binding to neurofascin, a member of the L1CAM family of nervous system cell adhesion molecules. The phosphorylation state of the conserved FIGQY tyrosine in the cytoplasmic domain of neurofascin regulates ankyrin binding and governs neurofascin-dependent cell aggregation as well as cell sorting when neurofascin is expressed in neuroblastoma cells. These findings suggest a general mechanism for the patterning of cell contact based on external signals that regulate tyrosine phosphorylation of L1CAM members and modulate their binding to ankyrin.

Phosphorylation of Tyrosine 992, 1068, and 1086 Is Required for Conformational Change of the Human Epidermal Growth Factor Receptor C-Terminal Tail

We reported previously that a conformation-specific antibody, Ab P2, to a 16-amino acid peptide (Glu-Gly-Tyr-Lys-Lys-Lys-Tyr-Gln-Gln-Val-Asp-Glu-Glu-Phe-Leu-Arg) of the cytoplasmic domain of the β-type platelet-derived growth factor receptor also recognizes the epidermal growth factor (EGF) receptor. Although the antibody is not directed to phosphotyrosine, it recognizes in immunoprecipitation the activated and hence phosphorylated form of both receptors. In P2 peptide, there are two tripeptide sequences, Asp-Glu-Glu and Tyr-Gln-Gln, that are also present in the EGF receptor. Our present studies using either EGF receptor C-terminal deletion mutants or point mutations (Tyr→Phe) and our previous studies on antibody inhibition by P2-derived peptides suggest that Gln-Gln in combination with Asp-Glu-Glu forms a high-affinity complex with Ab P2 and that such complex formation is dependent on tyrosine phosphorylation. Of the five phosphate acceptor sites in the EGF receptor, clustered in the extreme C-terminal tail, phosphorylation of three tyrosine residues (992, 1068, and 1086) located between Asp-Glu-Glu and Gln-Gln is necessary for Ab P2 binding. In contrast, the acceptor sites Tyr 1173 and 1148 play no role in the conformation change. Asp-Glu-Glu and Gln-Gln are located 169 amino acids apart, and it is highly likely that the interactions among three negatively charged phosphotyrosine residues in the receptor C terminus may result in the bending of the peptide chain in such a way that these two peptides come close to each other to form an antibody-binding site. Such a possibility is also supported by our finding that receptor dephosphorylation results in complete loss of Ab P2–binding activity. In conclusion, we have identified a domain within the cytoplasmic part of the EGF receptor whose conformation is altered by receptor phosphorylation; furthermore, we have identified the tyrosine residues that positively regulate this conformation.

Phosphorylation sites of protein kinase C δ in H2O2-treated cells and its activation by tyrosine kinase in vitro

Protein kinase C δ (PKC δ) is normally activated by diacylglycerol produced from receptor-mediated hydrolysis of inositol phospholipids. On stimulation of cells with H2O2, the enzyme is tyrosine phosphorylated, with a concomitant increase in enzymatic activity. This activation does not appear to accompany its translocation to membranes. In the present study, the tyrosine phosphorylation sites of PKC δ in the H2O2-treated cells were identified as Tyr-311, Tyr-332, and Tyr-512 by mass spectrometric analysis with the use of the precursor-scan method and by immunoblot analysis with the use of phosphorylation site-specific antibodies. Tyr-311 was the predominant modification site among them. In an in vitro study, phosphorylation at this site by Lck, a non-receptor-type tyrosine kinase, enhanced the basal enzymatic activity and elevated its maximal velocity in the presence of diacylglycerol. The mutation of Tyr-311 to phenylalanine prevented the increase in this maximal activity, but replacement of the other two tyrosine residues did not block such an effect. The results indicate that phosphorylation at Tyr-311 between the regulatory and catalytic domains is a critical step for generation of the active PKC δ in response to H2O2.

Activation of the Lck tyrosine protein kinase by hydrogen peroxide requires the phosphorylation of Tyr-394.

Exposure of cells to H2O2 mimics many of the effects of treatment of cells with extracellular ligands. Among these is the stimulation of tyrosine phosphorylation. In this study, we show that exposure of cells to H2O2 increases the catalytic activity of the lymphocyte-specific tyrosine protein kinase p56lck (Lck) and induces tyrosine phosphorylation of Lck at Tyr-394, the autophosphorylation site. Using mutant forms of Lck, we found that Tyr-394 is required for H2O2-induced activation of Lck, suggesting that phosphorylation of this site may activate Lck. In addition, H2O2 treatment induced phosphorylation at Tyr-394 in a catalytically inactive mutant of Lck in cells that do not express endogenous Lck. This demonstrates that a kinase other than Lck itself is capable of phosphorylating Lck at the so-called autophosphorylation site and raises the possibility that this as yet unidentified tyrosine protein kinase functions as an activator of Lck. Such an activating enzyme could play an important role in signal transduction in T cells.

Requirement for PLC gamma 2 in IL-3 and GM-CSF-Stimulated MEK/ERK Phosphorylation in Murine and Human Hematopoietic Stem/Progenitor Cells

Even though the involvement of intracellular Ca(2+) (Ca(i)(2+)) in hematopoiesis has been previously demonstrated, the relationship between Ca(i)(2+) signaling and cytokine-induced intracellular pathways remains poorly understood. Herein, the molecular mechanisms integrating Ca(2+) signaling with the extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) pathway in primary murine and human hematopoietic stem/progenitor cells stimulated by IL-3 and GM-CSF were studied. Our results demonstrated that IL-3 and GM-CSF stimulation induced increased inositol 1,4,5-trisphosphate (IP(3)) levels and Ca(i)(2+) release in murine and human hematopoietic stem/ progenitor cells. In addition, Ca(i)(2+) signaling inhibitors, such as inositol 1,4,5-trisphosphate receptor antagonist (2-APB), PKC inhibitor (GF109203), and CaMKII inhibitor (KN-62), blocked phosphorylation of MEK activated by IL-3 and GM-CSF, suggesting the participation of Ca(2+)-dependent kinases in MEK activation. In addition, we identify phospholipase C gamma 2 (PLC gamma 2) as a PLC gamma responsible for the induction of Ca(2+) release by IL-3 and GM-CSF in hematopoietic stem/progenitor cells. Furthermore, the PLCg inhibitor U73122 significantly reduced the numbers of granulocyte-macrophage colony-forming units after cytokine stimulation. Similar results were obtained in both murine and human hematopoietic stem/progenitor cells. Taken together, these data indicate a role for PLC gamma 2 and Ca(2+) signaling through the modulation of MEK in both murine and human hematopoietic stem/ progenitor cells. J. Cell. Physiol. 226: 1780-1792, 2011. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc.

Saturation mutagenesis of the beta subunit of the human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor shows clustering of constitutive mutations, activation of ERK MAP kinase and STAT pathways, and differential beta subunit tyrosine phosphoryl

The high-affinity receptors for human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), interleukin-1 (IL-3), and IL-5 are heterodimeric complexes consisting of cytokine-specific alpha subunits and a common signal-transducing beta subunit (h beta c). We have previously demonstrated the oncogenic potential of this group of receptors by identifying constitutively activating point mutations in the extracellular and transmembrane domains of h beta c. We report here a comprehensive screen of the entire h beta c molecule that has led to the identification of additional constitutive point mutations by virtue of their ability to confer factor independence on murine FDC-P1 cells. These mutations were clustered exclusively in a central region of h beta c that encompasses the extracellular membrane-proximal domain, transmembrane domain, and membrane-proximal region of the cytoplasmic domain. Interestingly, most h beta c mutants exhibited cell type-specific constitutive activity, with only two transmembrane domain mutants able to confer factor independence on both murine FDC-P1 and BAF-B03 cells. Examination of the biochemical properties of these mutants in FDC-P1 cells indicated that MAP kinase (ERK1/2), STAT, and JAK2 signaling molecules were constitutively activated. In contrast, only some of the mutant beta subunits were constitutively tyrosine phosphorylated. Taken together; these results highlight key regions involved in h beta c activation, dissociate h beta c tyrosine phosphorylation from MAP kinase and STAT activation, and suggest the involvement of distinct mechanisms by which proliferative signals can be generated by h beta c. (C) 1998 by The American Society of Hematology.

Signalling by neurotrophins and hepatocyte growth factor regulates axon morphogenesis by differential β-catenin phosphorylation

Tyrosine phosphorylation of ß-catenin, a component of adhesion complexes and the Wnt pathway, affects cell adhesion, migration and gene transcription. By reducing ßcatenin availability using shRNA-mediated gene silencing or expression of intracellular N-cadherin, we show that ß-catenin is required for axon growth downstream of Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) and Hepatocyte Growth Factor (HGF) signalling. We demonstrate that receptor tyrosine kinases (RTK) Trk and Met interact with and phosphorylate ß-catenin. Neurotrophins (NT) stimulation of Trk receptors results in phosphorylation of ß-catenin at residue Y654 and increased axon growth and branching. Conversely, pharmacological inhibition of Trk or a Y654F mutant blocks these effects. ß-catenin phospho(P)-Y654 colocalizes with the cytoskeleton at growth cones. However, HGF that also increases axon growth and branching, induces ß-catenin phosphorylation at Y142 and a nuclear localization. Interestingly, dominant negative ΔN-TCF4 abolishes the effects of HGF in axon growth and branching, but not of NT. We conclude that NT and HGF signalling differentially phosphorylate ß-catenin, targeting ß-catenin to distinct compartments to regulate axon morphogenesis by TCF4-transcription-dependent and independent mechanisms. These results place ß-catenin downstream of growth factor/RTK signalling in axon differentiation.

Negative Regulation of Receptor Tyrosine Kinases by T-cell Protein Tyrosine Phosphatase

Protein tyrosine phosphorylation controls a wide array of cellular responses such as growth, migration, proliferation, differentiation, metabolism and cytoskeletal organisation. Tyrosine phosphorylation is a dynamic process involving the competing activities of protein tyrosine kinases and protein tyrosine phosphatases. The protein tyrosine kinases are further divided into non-receptor- and receptor tyrosine kinases. The latter are transmembrane glycoproteins activated by the binding of specific ligands, mostly growth factors, to their extracellular domain, transmitting different signals to the cell. Growth factor receptors such as the epidermal growth factor receptor, vascular endothelial growth factor receptor 2 and platelet-derived growth factor receptor β, belong to the receptor tyrosine kinases, the signalling of which is often disturbed in various diseases, including cancer. This has led to the development of receptor tyrosine kinase antagonists for use as anti-cancer drugs. As the receptor tyrosine kinases, also the protein tyrosine phosphatases can be divided into receptor- and non-receptor types. The protein tyrosine phosphatases have attained much less attention than the receptor tyrosine kinases partly because they were identified later. However, accumulating evidence shows that the protein tyrosine phosphatases have important roles as specific and active regulators of tyrosine phosphorylation in cells and of physiological processes. Consequently, the protein tyrosine phosphatases are receiving arising interest as novel drug targets. The aim of this work was to elucidate the negative regulation of receptor tyrosine kinases by one non-receptor protein tyrosine phosphatase, T-cell protein tyrosine phosphatase TCPTP. The results show that TCPTP activated by cell adhesion receptor integrin α1 functions as a negative regulator of the epidermal growth factor receptor. It was also found that TCPTP affects vascular endothelial growth factor receptor 2 signalling and angiogenesis. Lastly, a High-throughput screen with 64,280 compounds was performed to identify novel TCPTP activators, resulting in identification of one small molecule compound capable of exerting similar effects on TCPTP signalling as integrin α1. This compound is shown to downregulate signalling of epidermal growth factor receptor and platelet-derived growth factor receptor β, as well as to inhibit cell proliferation and angiogenesis. Our results suggest that a suitable small-molecule TCPTP activator could be utilized in the development of novel anti-cancer drugs.

Insulin receptor has tyrosine kinase activity toward Shc in rat liver

Insulin induces tyrosine phosphorylation of Shc in cell cultures and in insulin-sensitive tissues of the intact rat. However, the ability of insulin receptor (IR) tyrosine kinase to phosphorylate Shc has not been previously demonstrated. In the present study, we investigated insulin-induced IR tyrosine kinase activity towards Shc. Insulin receptor was immunoprecipitated from liver extracts, before and after a very low dose of insulin into the portal vein, and incubated with immunopurified Shc from liver of untreated rats. The kinase assay was performed in vitro in the presence of exogenous ATP and the phosphorylation level was quantified by immunoblotting with antiphosphotyrosine antibody. The results demonstrate that Shc interacted with insulin receptor after infusion of insulin, and, more important, there was insulin receptor kinase activity towards immunopurified Shc. The description of this pathway in animal tissue may have an important role in insulin receptor tyrosine kinase activity toward mitogenic transduction pathways.

A high-fructose diet induces changes in pp185 phosphorylation in muscle and liver of rats

Insulin stimulates the tyrosine kinase activity of its receptor resulting in the tyrosine phosphorylation of pp185, which contains insulin receptor substrates IRS-1 and IRS-2. These early steps in insulin action are essential for the metabolic effects of insulin. Feeding animals a high-fructose diet results in insulin resistance. However, the exact molecular mechanism underlying this effect is unknown. In the present study, we determined the levels and phosphorylation status of the insulin receptor and pp185 (IRS-1/2) in liver and muscle of rats submitted to a high-fructose diet evaluated by immunoblotting with specific antibodies. Feeding fructose (28 days) induced a discrete insulin resistance, as demonstrated by the insulin tolerance test. Plasma glucose and serum insulin and cholesterol levels of the two groups of rats, fructose-fed and control, were similar, whereas plasma triacylglycerol concentration was significantly increased in the rats submitted to the fructose diet (P<0.05). There were no changes in insulin receptor concentration in the liver or muscle of either group. However, insulin-stimulated receptor autophosphorylation was reduced to 72 ± 4% (P<0.05) in the liver of high-fructose rats. The IRS-1 protein levels were similar in both liver and muscle of the two groups of rats. In contrast, there was a significant decrease in insulin-induced pp185 (IRS-1/2) phosphorylation, to 83 ± 5% (P<0.05) in liver and to 77 ± 4% (P<0.05) in muscle of the high-fructose rats. These data suggest that changes in the early steps of insulin signal transduction may have an important role in the insulin resistance induced by high-fructose feeding.

Rôle de la protéine tyrosine phosphatase DEP-1 dans la régulation du programme angiogénique induit par le VEGF

Depuis la découverte de la première protéine possédant une activité tyrosine kinase (protein tyrosine kinase [PTK]) dans les années 1980, l’importance des PTKs et de la phosphorylation sur résidu tyrosine dans la régulation des événements de signalisation intracellulaire est bien établie. Quant aux protéines qui possèdent une activité tyrosine phosphatase (protein tyrosine phosphatase [PTP]), dont l’existence n’a été dévoilée qu’une dixaine d’années plus tard, elles ont longtemps été perçues comme des enzymes dont le rôle ne se résumait qu'à contrecarrer passivement les activités des PTKs. Il est maintenant clair que les activités des PTPs sont spécifiques, hautement régulées, et qu’elles doivent être coordonnées avec celles des PTKs pour une régulation adéquate des événements de signalisation intracellulaire. En dépit de cette évidence, la contribution des PTPs à la régulation des différents processus physiologiques fondamentaux demeure encore peu caractérisée. C’est le cas, notamment, de l’angiogenèse, le processus par lequel de nouveaux vaisseaux sanguins sont formés à partir de ceux préexistants. Le VEGF (Vascular endothelial growth factor), un des facteurs angiogéniques les plus importants, est connu pour induire majoritairement ses effets biologiques via l’activation du récepteur à activité tyrosine kinase VEGFR2 (Vascular endothelial growth factor receptor 2). Puisque l’angiogenèse est impliquée dans le développement d’une multitude de pathologies, dont la progression tumorale, une meilleure caractérisation des PTPs qui assurent la qualité de la réponse angiogénique en agissant de pair avec le VEGFR2 s’avère cruciale et ce, afin de raffiner les outils thérapeutiques actuels. L’expression de la PTP DEP-1 corrèle avec la déphosphorylation du récepteur VEGFR2 localisé au niveau des jonctions cellules-cellules et contribue à l’inhibition de la prolifération des cellules endothéliales en réponse au VEGF lorsque les cellules sont à confluence. Par contre, la contribution spécifique de DEP-1 à la régulation des voies de signalisation et des réponses biologiques induites par le VEGF demeurait toujours inconnue. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse démontrent tout d’abord que DEP-1 régule négativement l’activité tyrosine kinase de VEGFR2 en déphosphorylant spécifiquement les résidus tyrosine Y1054/Y1059 de sa boucle d’activation. Cette déphosphorylation mène par conséquent à une diminution générale de la phosphorylation du récepteur et à une atténuation de la plupart des voies de signalisation induites par le VEGF, incluant la voie mitogénique PLCγ-ERK1/2. Par ailleurs, malgré ce rôle négatif global, nos travaux révèlent étonnement, et pour la première fois, que DEP-1 contribue d’une manière positive à la promotion de la survie des cellules endothéliales via l’activation de la voie Src-Gab1-Akt en aval du récepteur VEGFR2. Ce pouvoir pro-survie de DEP-1 dans les cellules endothéliales réside avant tout dans sa capactié à déphosphoryler la tyrosine inhibitrice de Src (Y529). Au cours de notre étude, nous avons pu identifier deux résidus tyrosine au niveau de l’extrémité carboxy-terminale de DEP-1, Y1311 et Y1320, dont la phosphorylation est dépendante de Src. Nos travaux révèlent par ailleurs que ces deux résidus tyrosine phosphorylés lient le domaine SH2 de Src et que la Y1320 est principalement requise pour l’activation de Src et d’Akt en réponse au VEGF dans les cellules endothéliales. Ces résultats constituent donc une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes moléculaires par lesquels DEP-1 peut réguler le programme angiogénique dépendant du VEGF. De plus, cette découverte d’un rôle positif pour DEP-1 dans la survie des cellules endothéliales pourrait mener à l’élaboration de nouvelles approches thérapeutiques visant à inhiber cette fonction spécifique de DEP-1 pour bloquer l'angiogenèse pathologique.

Role of receptor and non-receptor protein tyrosine kinases in vasoactive peptide-induced signaling

L'endothéline-1 (ET-1) et l'angiotensine II (Ang II) jouent un rôle important dans le maintien de la pression artérielle et l'homéostasie vasculaire. Une activité accrue de ces peptides vasoactifs est présumée contribuer au développement de pathologies vasculaires, telles que l'hypertension, l'athérosclérose, l'hypertrophie et la resténose. Ceci est causé par une activation excessive de plusieurs voies de signalisation hypertrophiques et prolifératives, qui incluent des membres de la famille des Mitogen Activated Protein Kinases (MAPK), ainsi que la famille phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K) / protéine kinase B (PKB). Bien que l'activation de ces voies de signalisation soit bien élucidée, les éléments en amont responsables de l'activation des MAPK et de la PKB, induite par l'ET-1 et Ang II, demeurent mal compris. Durant les dernières années, le concept de la transactivation de récepteurs et/ou non-récepteurs protéines tyrosine kinases (PTK) dans le déclenchement des événements de signalisation induits par les peptides vasoactifs a gagné beaucoup de reconnaissance. Nous avons récemment démontré que la PTK Insulin-like Growth Factor type-1 Receptor (IGF-1R) joue un rôle dans la transduction des signaux induits par l‟H2O2, menant à la phosphorylation de la PKB. Étant donné que les peptides vasoactifs génèrent des espèces réactives d'oxygène, telles que l‟H2O2 lors de leur signalisation, nous avons examiné le rôle de d‟IGF-1R dans la phosphorylation de la PKB et les réponses hypertrophiques dans les cellules muscle lisse vasculaires (CMLV) induites par l'ET-1 et Ang II. AG-1024, un inhibiteur spécifique de l'IGF-1R, a atténué la phosphorylation de la PKB induite à la fois par l'ET-1 et Ang II. Le traitement des CMLVs avec l‟ET-1 et Ang II a également induit une phosphorylation des résidus tyrosine dans les sites d'autophosphorylation d'IGF-1R, celle-ci a été bloquée par l‟AG-1024. En outre, l‟ET-1 et l‟Ang II on tous les deux provoqué la phosphorylation de c-Src, une PTK non-récepteur, bloqué par PP-2, inhibiteur spécifique de la famille Src. La PP-2 a également inhibé la phosphorylation de PKB et d‟IGF-1R induite par l‟ET-1 et l‟Ang II. De plus, la synthèse de protéines ainsi que d‟ADN, marqueurs de la prolifération cellulaire et de l'hypertrophie, ont également été atténuée par l‟AG-1024 et le PP-2. Bien que ce travail démontre le rôle de c-Src dans la phosphorylation PKB induite par l'ET-1 et Ang II, son rôle dans l'activation des MAPK induit par l'ET-1 dans les CMLVs reste controversé. Par conséquent, nous avons examiné l'implication de c-Src dans l'activation de ERK 1/2, JNK et p38MAPK, par l'ET-1 et Ang II, ainsi que leur capacité à régulariser l'expression du facteur de transcription Early growth transcription factor-1 « Egr-1 ». ET-1 et Ang II ont induit la phosphorylation de ERK 1/2, JNK et p38 MAPK, et ont amplifié l'expression d'Egr-1 dans les CMLVs. Cette augmentation de la phosphorylation des MAPK a été diminuée par la PP-2, qui a aussi atténué l'expression d'Egr-1 induite par l'ET-1 et l'Ang II. Une preuve supplémentaire du rôle de c-Src dans ce processus a été obtenue en utilisant des fibroblastes embryonnaires de souris déficientes en c-Src (Src -/- MEF). L'expression d'Egr-1, ainsi que l'activation des trois MAPKs par l'ET-1 ont été atténuées dans les cellules Src -/- par rapport au MEF exprimant des taux normaux Src. En résumé, ces données suggèrent que l'IGF-1R et c-Src PTK jouent un rôle essentiel dans la régulation de la phosphorylation de PKB et des MAPK dans l‟expression d'Egr-1, ainsi que dans les réponses hypertrophiques et prolifératives induites par l'ET-1 et Ang II dans les CMLVs.

Role of the protein tyrosine phosphatase DEP-1 in Src activation and the mediation of biological cell functions of endothelial and breast cancer cells

L’implication des protéines tyrosines phosphatases (PTPs) dans la régulation de la signalisation et la médiation des fonctions cellulaires a été bien établie dans les dernières années. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels les PTPs régulent les processus fondamentaux tels que l’angiogenèse demeurent méconnus. Il a été rapporté que l’expression de la PTP DEP-1 (Density-enhanced phosphatase 1) augmente avec la densité cellulaire et corrèle avec la déphosphorylation du récepteur VEGFR2. Cette déphosphorylation contribue à l’inhibition de contact dans les cellules endothéliales à confluence et diminue l’activité du VEGFR2 en déphosphorylant spécifiquement ses résidus catalytiques Y1054/1059. De plus, la plupart des voies de signalisation en aval du VEGFR2 sont diminuées sauf la voie Src-Gab1-AKT. DEP-1 déphosphoryle la Y529 de Src et contribue à la promotion de la survie dans les cellules endothéliales. L’objectif de cette thèse est de mieux définir le rôle de DEP-1 dans la régulation de l’activité de Src et les réponses biologiques dans les cellules endothéliales. Nous avons identifié les résidus Y1311 et Y1320 dans la queue C-terminale de DEP-1 comme sites majeurs de phosphorylation en réponse au VEGF. La phosphorylation de ces résidus est requise pour l’activation de Src et médie le remodelage des jonctions cellules-cellules dépendantes de Src. Ce remodelage induit la perméabilité, l’invasion et la formation de capillaires en réponse au VEGF. Nos résultats démontrent que la phosphorylation de DEP-1 sur résidu tyrosine est requise pour diriger la spécificité de DEP-1 vers son substrat Src. Les travaux révèlent pour la première fois un rôle positif de DEP-1 sur l’induction du programme angiogénique des cellules endothéliales. En plus de la phosphorylation sur tyrosine, DEP-1 est constitutivement phosphorylé sur la thréonine 1318 situé à proximité de la Y1320 en C-terminal. Cette localisation de la T1318 suggère que ce résidu pourrait être impliqué dans la régulation de la Y1320. En effet, nous avons observé que la T1318 de DEP-1 est phosphorylée potentiellement par CK2, et que cette phosphorylation régule la phosphorylation de DEP-1 sur tyrosine et sa capacité de lier et d’activer Src. En accord avec ces résultats, nos travaux révèlent que la surexpression du mutant DEP-1 T1318A diminue le remodelage des jonctions cellules-cellules et par conséquent la perméabilité. Nos résultats suggèrent donc que la T1318 de DEP-1 constitue un nouveau mécanisme de contrôle de la phosphorylation sur tyrosine et que ceci résulte en l’activation de Src et l’induction des fonctions biologiques des cellules endothéliales en réponse au VEGF. Suite à ces travaux dans les cellules endothéliales qui démontrent un rôle positif de DEP-1 dans la médiation des réponses angiogéniques, nous avons voulu approfondir nos connaissances sur l’implication potentielle de DEP-1 dans les cellules cancéreuses où l’activité de Src est requise pour la progression tumorale. Malgré le rôle connu de DEP-1 comme suppresseur tumoral dans différents types de cancer, nous avons émis l’hypothèse que DEP-1 pourrait promouvoir les fonctions biologiques dépendantes de Src telles que la migration et l’invasion dans les cellules cancéreuses. Ainsi, nous avons observé que l’expression de DEP-1 est plus élevée dans les lignées basales de cancer du sein qui sont plus invasives comparativement aux lignées luminales peu invasives. Dans les lignées basales, DEP-1 active Src, médie la motilité cellulaire dépendante de Src et régule la localisation des protéines impliquées dans l’organisation du cytosquelette. L’analyse d’un micro-étalage de tissu a révélé que l’expression de DEP-1 est associée avec une réduction tendencielle de survie des patients. Nos résultats proposent donc, un rôle de promoteur tumoral pour DEP-1 dans la progression du cancer du sein. Les travaux présentés dans cette thèse démontrent pour la première fois que DEP-1 peut agir comme promoteur des réponses angiogéniques et du phénotype pro-invasif des lignées basales du cancer du sein probablement du à sa capacité d’activer Src. Nos résultats suggèrent ainsi que l’expression de DEP-1 pourrait contribuer à la progression tumorale et la formation de métastases. Ces découvertes laissent donc entrevoir que DEP-1 représente une nouvelle cible thérapeutique potentielle pour contrer l’angiogenèse et le développement du cancer.

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.

Rôles de la protéine tyrosine phosphatase DEP-1 dans l'angiogenèse, la perméabilité vasculaire et la progression tumorale

L’angiogenèse et l’augmentation de la perméabilité vasculaire sont des éléments clés pour la croissance et la progression tumorale. Par conséquent, de nombreux efforts sont déployés à comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la formation et le remodelage des vaisseaux sanguins de manière à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. De cette optique, les travaux de cette thèse se sont concentrés sur la protéine tyrosine phosphatase DEP-1, initialement identifiée comme un régulateur négatif de la prolifération et de la phosphorylation du VEGFR2 lorsque fortement exprimée dans les cellules endothéliales. Toutefois, en utilisant une approche d’ARNi, il a été démontré que via sa capacité à déphosphoryler la tyrosine inhibitrice de Src (Y529), DEP-1 était également un régulateur positif de l’activation de Src dans les cellules endothéliales stimulées au VEGF. Puisque Src joue un rôle central dans la promotion de l’angiogenèse et la perméabilité vasculaire, nous avons en plus démontré que DEP-1 était un promoteur de ces fonctions in vitro et que la tyrosine phosphorylation de sa queue C-terminale, permettant l’interaction et l’activation de Src, était requise. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse démontrent dans un premier temps à partir d’une souris Dep1 KO, dont le développement ne présente aucun phénotype apparent, que la perte de l’expression de DEP-1 se traduit en une inhibition de l’activation de Src et de l’un de ses substrats, la VE-Cadherine, en réponse au VEGF chez la souris adulte. Nos résultats démontrent donc, pour la première fois, le rôle primordial de DEP-1 dans l’induction de la perméabilité vasculaire et de la formation de capillaires in vivo. Conséquemment, la croissance tumorale et la formation de métastases aux poumons sont réduites due à une inhibition de leur vascularisation ce qui se traduit par une diminution de la prolifération et une augmentation de l’apoptose des cellules cancéreuses. De façon intéressante, l’expression élevée de DEP-1 dans les vaisseaux sanguins tumoraux de patientes atteintes du cancer du sein corrèle avec une vascularisation accrue de la tumeur. En plus du rôle de DEP-1 dans la réponse angiogénqiue à l’âge adulte, nos travaux ont également démontré le rôle important de DEP-1 lors de la vascularisation de la rétine, un modèle in vivo d’angiogenèse développementale. Dans ce contexte, DEP-1 inhibe la prolifération des cellules endothéliales et limite leur bourgeonnement et la complexification du réseau vasculaire rétinien en permettant l’expression adéquate du Dll4, un régulateur crucial de l’organisation de la vascularisation développementale. Cette expression du Dll4 découlerait de la stabilisation de la β-caténine par l’inactivation de la GSK3β, un régulateur important de la dégradation de la β-caténine, en réponse au VEGF selon la voie de signalisation VEGFR2-Src-PI3K-Akt-GSK3β. Ainsi, ces travaux identifient DEP-1 comme un régulateur important de l’organisation vasculaire rétinienne. Les rôles positifs de DEP-1 dans les cellules endothéliales découlent principalement de sa capacité à lier et activer la kinase Src. En plus de contribuer à la réponse angiogénique, Src est également un oncogène bien caractérisé notamment pour sa contribution au programme invasif des cellules cancéreuses mammaires. Les travaux de cette thèse illustrent que DEP-1 est préférentiellement exprimée dans les cellules cancéreuses mammaires invasives et qu’il régule l’activation de Src, de voies de signalisation invasives et, par le fait même, de l’invasivité de ces cellules in vitro et in vivo. De façon intéressante, ces observations corrèlent avec des données cliniques où l’expression modérée de DEP-1 est associée à un mauvais pronostic de survie et de rechute. Ces résultats démontrent donc, pour la première fois, le rôle positif de DEP-1 dans l’activation de Src au niveau des cellules endothéliales et des cellules cancéreuses mammaires ce qui permet la régulation du bourgeonnement endothélial, de la perméabilité vasculaire, de l’angiogenèse normale et pathologique en plus de l’invasion tumorale.