Multifunctional mitoxantrone-conjugated magnetic nanosystem for targeted therapy of folate receptor-overexpressing malignant cells.

BACKGROUND: Targeted delivery of anticancer chemotherapeutics such as mitoxantrone (MTX) can significantly intensify their cytotoxic effects selectively in solid tumors such as breast cancer. In the current study, folic acid (FA)-armed and MTX-conjugated magnetic nanoparticles (MNPs) were engineered for targeted eradication of folate receptor (FR)-positive cancerous cells. Polyethylene glycol (PEG), FA and MTX were covalently conjugated onto the MNPs to engineer the PEGylated FA-MTX-MNPs. The internalization studies were performed using fluorescein isothiocyanate (FITC)-labeled FA-decorated MNPs (FA-FITC-MNPs) in both FR-positive MCF-7 cells and FR-negative A549 cells by means of fluorescence microscopy and flow cytometry. The cellular and molecular impacts of FA-MTX-MNPs were examined using trypan blue cell viability and FITC-labeled annexin V apoptosis assays and 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) staining, DNA ladder and quantitative polymerase chain reaction (qPCR) assays. RESULTS: The FR-positive MCF-7 cells showed significant internalization of the FA-FITC-MNPs, but not the FR-negative A549 cells. The FR-positive cells treated with the PEGylated FA-MTX-MNPs exhibited the IC50 values of 3 μg/mL and 1.7 μg/mL, 24 h and 48 h post-treatment, respectively. DAPI staining and DNA ladder assays revealed significant condensation of nucleus and fragmentation of genomic DNA in the FR-positive MCF-7 cells treated with the PEGylated FA-MTX-MNPs as compared to the FR-negative A549 cells. The FITC-labeled annexin V assay confirmed emergence of late apoptosis (>80%) in the FR-positive MCF-7 cells treated with the PEGylated FA-MTX-MNPs, but not in the FR-negative A549 cells. The qPCR analysis confirmed profound cytotoxic impacts via alterations of apoptosis-related genes induced by MTX-FA-MNPs in MCF-7 cells, but not in the A549 cells. CONCLUSION: Our findings evince that the engineered PEGylated FA-MTX-MNPs can be specifically taken up by the FR-positive malignant cells and effectively demolish them through up-regulation of Bcl-2-associated X protein (Bax) and Caspase 9 and down-regulation of AKt. Hence, the engineered nanosystem is proposed for simultaneous targeted imaging and therapy of various cancers overexpressing FRs.

The Impact of Catechol-O-Methyltransferase and Dopamine D4 Receptor Genotypes on Neurophysiological Markers of Performance Monitoring

Dynamic adaptations of one"s behavior by means of performance monitoring are a central function of the human executive system, that underlies considerable interindividual variation. Converging evidence from electrophysiological and neuroimaging studies in both animals and humans hints atthe importance ofthe dopaminergic system forthe regulation of performance monitoring. Here, we studied the impact of two polymorphisms affecting dopaminergic functioning in the prefrontal cortex [catechol-O-methyltransferase (COMT) Val108/158Met and dopamine D4 receptor (DRD4) single-nucleotide polymorphism (SNP)-521] on neurophysiological correlates of performance monitoring. We applied a modified version of a standard flanker task with an embedded stop-signal task to tap into the different functions involved, particularly error monitoring, conflict detection and inhibitory processes. Participants homozygous for the DRD4 T allele produced an increased error-related negativity after both choice errors and failed inhibitions compared with C-homozygotes. This was associated with pronounced compensatory behavior reflected in higher post-error slowing. No group differences were seen in the incompatibility N2, suggesting distinct effects of the DRD4 polymorphism on error monitoring processes. Additionally, participants homozygous for the COMTVal allele, with a thereby diminished prefrontal dopaminergic level, revealed increased prefrontal processing related to inhibitory functions, reflected in the enhanced stop-signal-related components N2 and P3a. The results extend previous findings from mainly behavioral and neuroimaging data on the relationship between dopaminergic genes and executive functions and present possible underlying mechanisms for the previously suggested association between these dopaminergic polymorphisms and psychiatric disorders as schizophrenia or attention deficit hyperactivity disorder.

Endothelial, but not smooth muscle, peroxisome proliferator-activated receptor β/δ regulates vascular permeability and anaphylaxis.

BACKGROUND: Remodeling of quiescent vessels with increases in permeability, vasodilatation, and edema are hallmarks of inflammatory disorders. Factors involved in this type of remodeling represent potential therapeutic targets. OBJECTIVES: We investigated whether the nuclear hormone receptor peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) β/δ, a regulator of metabolism, fibrosis, and skin homeostasis, is involved in regulation of this type of remodeling. METHODS: Wild-type and various Pparb/d mutant mice were used to monitor dermal acute vascular hyperpermeability (AVH) and passive systemic anaphylaxis-induced hypothermia and edema. PPARβ/δ-dependent kinase activation and remodeling of endothelial cell-cell junctions were addressed by using human endothelial cells. RESULTS: AVH and dilatation of dermal microvessels stimulated by vascular endothelial growth factor A, histamine, and thrombin are severely compromised in PPARβ/δ-deficient mice. Selective deletion of the Pparb/d-encoding gene in endothelial cells in vivo similarly limits dermal AVH and vasodilatation, providing evidence that endothelial PPARβ/δ is the major player in regulating acute dermal microvessel remodeling. Furthermore, endothelial PPARβ/δ regulatory functions are not restricted to the skin vasculature because its deletion in the endothelium, but not in smooth muscle cells, also leads to reduced systemic anaphylaxis, the most severe form of allergic reaction, in which an acute vascular response plays a key role. PPARβ/δ-dependent AVH activation likely involves the activation of mitogen-activated protein kinase and Akt pathways and leads to downstream destabilization of endothelial cell-cell junctions. CONCLUSION: These results unveil not only a novel function of PPARβ/δ as a direct regulator of acute vessel permeability and dilatation but also provide evidence that antagonizing PPARβ/δ represents an important strategy to consider for moderating diseases with altered endothelial integrity, such as acute inflammatory and allergic disorders.

Stoichiometry of Heteromeric BAFF and APRIL Cytokines Dictates Their Receptor Binding and Signaling Properties.

The closely related TNF family ligands B cell activation factor (BAFF) and a proliferation-inducing ligand (APRIL) serve in the generation and maintenance of mature B-lymphocytes. Both BAFF and APRIL assemble as homotrimers that bind and activate several receptors that they partially share. However, heteromers of BAFF and APRIL that occur in patients with autoimmune diseases are incompletely characterized. The N and C termini of adjacent BAFF or APRIL monomers are spatially close and can be linked to create single-chain homo- or hetero-ligands of defined stoichiometry. Similar to APRIL, heteromers consisting of one BAFF and two APRILs (BAA) bind to the receptors B cell maturation antigen (BCMA), transmembrane activator and CAML interactor (TACI) but not to the BAFF receptor (BAFFR). Heteromers consisting of one APRIL and two BAFF (ABB) bind to TACI and BCMA and weakly to BAFFR in accordance with the analysis of the receptor interaction sites in the crystallographic structure of ABB. Receptor binding correlated with activity in reporter cell line assays specific for BAFFR, TACI, or BCMA. Single-chain BAFF (BBB) and to a lesser extent single-chain ABB, but not APRIL or single-chain BAA, rescued BAFFR-dependent B cell maturation in BAFF-deficient mice. In conclusion, BAFF-APRIL heteromers of different stoichiometries have distinct receptor-binding properties and activities. Based on the observation that heteromers are less active than BAFF, we speculate that their physiological role might be to down-regulate BAFF activity.

The role of Notch receptor signaling in T helper 17 cell differentiation

Antigenic recognition by naive CD4+ T cells induces their proliferation and differentiation into functionally distinct T helper (Th) cell. Each CD4+ Th cell subset expresses specific transcription factors and produces signature cytokines that coordinate immune responses against encountered pathogens. Among the factors influencing CD4+ Th cell differentiation, Notch signaling pathway has been reported to play a role in the differentiation and function of multiple CD4+Thcell subsets. Notch signaling is an evolutionarily conserved cell-to-cell signaling cascade involved in many cell fate decision processes. How Notch signaling modulates the differentiation of CD4+ Th cell subsets and whether Notch signaling alone is sufficient or not for the differentiation of CD4+ Th cells is still a matter of debate. Th17 cells are a distinct subset of CD4+ Th cells. They play a role in the control of extracellular bacterial and fungal infections and may lead to inflammatory and autoimmune diseases if not properly regulated. Th17 cells are defined by the expression of RAR-related orphan receptor (ROR)a and RORyT transcription factors and their secretion of IL-17A, IL-17F cytokines. The involvement of Notch signaling in Th17 cell differentiation has mostly been studied in vitro. However, neither the experimental conditions when Notch signaling might be involved in Th17 cell differentiation in vitro and in vivo nor the precise role of Notch in this process remain clear. To better define how Notch signaling impacts Th17 differentiation, we used mice with T cell specific ablation of Notchl and Notch2 (N1 N2ACD4Cre) or of Notch transcriptional repressor RBP- JK (RBP-J ACD4Cre). We show that impaired Notch signaling in T cells, when TCR activating signal were reduced, increased RORyT and IL-17 mRNA levels during in vitro Th17 cell differentiation. Following immunization with OVA in CFA, an adjuvant that induces mostly Th17 cell response, increased IL-17A mRNA and intracellular IL-17A levels were observed in draining lymph nodes of Notch-deficient CD4+T cells. Our data suggest that Notch limited Th17 cell differentiation. Despite high levels of IL-17 mRNA and intracellular IL-17 proteins observed in Notch-deficient T cells, their release of Th17 cytokines ex vivo was markedly decreased, indicating a role for Notch signaling. During the second part of this thesis, we observed that the impact of Notch on Th17 cell differentiation and effector functions was context-dependent using different in vivo experimental models, in which Th17 cells and IL-17A were reported to contribute in the disease development. Collectively, our data reveal that Notch signaling controls the fine-tuning of Th17 cell differentiation and effector functions by limiting their differentiation but promoting selectively cytokine release through Notch-dependent mechanisms that still need to be defined. -- Lors d'une réponse immunitaire et grâce à la reconnaissance antigénique, les lymphocytes CD4+ T naïfs prolifèrent, puis se différencient en CD4+ T auxiliaires ("T helper" ou Th) fonctionnellement distincts. Chaque sous-population de lymphocytes CD4+ T auxiliaires exprime des facteurs de transcription et des cytokines spécifiques qui coordonnent la réponse immunitaire contre les pathogènes rencontrés. Parmi les facteurs influençant la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires, la voie de signalisation Notch a été identifiée comme ayant un rôle dans la différenciation et la fonction des différents sous-types de cellules CD4+ T auxiliaires. La voie de signalisation Notch est une voie évolutivement conservée, qui est impliquée dans la signalisation entre les cellules et dans de nombreux processus de décisions cellulaires. La manière dont la voie de signalisation Notch régule la différenciation des lymphocytes CD4+ T en sous-types de cellules CD4+ auxiliaires, mais également la question de savoir si la voie de signalisation Notch est capable ou non d'induire la différenciation des cellules CD4+T auxiliaires, restent à débattre. Les cellules T auxiliaires 17 (Th17) sont un sous-type distinct de cellules CD4+T. Elles jouent un rôle important dans la défense immunitaire contre des pathogènes tels que les bactéries extracellulaires et les champignons. Une dérégulation de la réponse des cellules Th17 peut conduire à des inflammations mais également à des maladies auto-immunes. Les cellules Th17 sont définies par l'expression de leurs facteurs de transcription RAR-related orphan receptor (ROR)a, RORyT et par la sécrétion de cytokines comme IL-17A, IL-17F. Le rôle de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des cellules Th17 a principalement été démontré in vitro. Malgré tout, ni les conditions expérimentales dans lesquelles cette voie pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules Th17 in vitro et in vivo, mais également ni la fonction exacte de Notch dans ces processus, ne sont des questions résolues. Afin de mieux définir comment la voie de signalisation Notch est impliquée dans la différenciation des cellules Th17, nous avons utilisé des souris avec une déficience spécifique dans les cellules T des récepteurs Notchl et Notch2 (N1N2ACD4Cre) ou du répresseur transcriptionnel de Notch RBP-JK (RBP-J ACD4Cre). Nous avons montré que lorsque la voie de signalisation Notch est déficiente, les niveaux d'ARN messager (ARNm) de RORyT et de IL-17A sont augmentés dans les cellules Th17 pendant la différenciation in vitro, en présence de niveaux réduits des signaux activant les cellules T CD4+. Une augmentation dans les niveaux d'ARNm de IL-17A et de IL-17A intracellulaire au niveau protéinique a été observée dans les cellules T CD4+ Notch déficientes, au niveau des ganglions drainants après immunisation avec l'OVA dans le CFA, un adjuvant induisant une réponse des cellules Th17. Nos résultats suggèrent que Notch pourrait réguler négativement l'expression de IL-17A au niveau transcriptionnel mais également protéinique. Malgré une augmentation de IL-17A au niveau de l'ARNm et protéinique dans les cellules CD4+ T Notch déficientes, paradoxalement la sécrétion de IL-17A mais également de cytokines associées aux fonctions effectrices des cellules Th17 sont profondément diminuées 6X vivo, suggérant un rôle de la voie de signalisation Notch dans ce processus. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, nous avons observé que l'impact de Notch dans la différenciation des cellules Th17 et dans leurs fonctions effectrices était dépendant du contexte dans d'autres modèles expérimentaux in vivo, où les cellules Th17 et l'IL-17A ont été identifiées comme ar-.riCociêSM dans le développement ds la pathologie. En résumé, nous avons montré que la voie de la signalisation Notch contrôle la régulation précise de la différenciation des cellules Th17 en limitant leur différenciation, mais en promouvant sélectivement leur relâchement en cytokines associés aux cellules Th17 par l'intermédiaire de mécanismes dépendant de Notch, qui restent toujours à déterminer. -- Lors d'une réponse immunitaire et grâce à la reconnaissance antigénique, les lymphocytes CD4+ T naïfs prolifèrent, puis se différencient en CD4+ T auxiliaires ("T helper" ou Th) fonctionnellement distincts. Chaque sous-population de lymphocytes T auxiliaires exprime des facteurs de transcription et des cytokines spécifiques qui coordonnent une réponse immunitaire contre différents pathogènes. Les mécanismes liés à la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires sont complexes et régulés. Une mauvaise régulation de la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires peut conduire à des maladies auto-immunes, mais également à des processus inflammatoires. Parmi les facteurs influençant la différenciation des lymphocytes T auxiliaires, la voie de signalisation Notch a été identifiée comme ayant un rôle dans la différenciation et la fonction des différents sous-types de cellules CD4+ T auxiliaires. La voie de signalisation Notch est une voie évolutivement conservée, qui est impliquée dans la signalisation entre les cellules, mais également dans de nombreux processus de décisions cellulaires. Quelle est l'implication de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des lymphocytes CD4+ en sous-types de cellules CD4+T auxiliaires et comment cette voie agit dans ce processus, sont des questions débattues. Les cellules T auxiliaires 17 (Th17) sont une sous-population distincte de lymphocytes CD4+. Elles jouent un rôle important dans la défense immunitaire contre les bactéries extracellulaires et les champignons. Une dérégulation de la réponse des cellules Th17 a été associée à des maladies auto-immunes et à l'inflammation. Les cellules Th17 sont définies par l'expression du facteur de transcription RAR-related orphan receptor (ROR)yT et des cytokines comme IL-17A, IL-17F. Le rôle de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des cellules Th17 a été principalement démontré dans des études expérimentales in vitro. Malgré tout, les conditions expérimentales exactes dans lesquelles la voie de signalisation de Notch pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules Th17, mais également le rôle de Notch dans ce processus ne sont pas encore clairement élucidés. Afin de mieux définir comment la voie de signalisation Notch est impliquée dans la différenciation des cellules Th17, nous avons utilisé des souris avec une déficience spécifique dans les cellules T des récepteurs Notchl et Notch2 (N1 N2ACD4Cre) ou du répresseur transcriptionnel de Notch RBP-JK (RBP-JACD4CRE). Nous avons montré que lorsque la voie de signalisation Notch est déficiente, les niveaux d'ARN messager (ARNm) de RORyT et de IL-17 sont augmentés dans les cellules Th17 pendant leur différenciation in vitro. Cet effet de Notch sur la transcription apparaît être facultatif lorsque les conditions environnementales sont en excès in vitro. Après immunisation avec un adjuvant qui induit principalement une réponse des cellules Th17, nous avons observé que les niveaux de ARNm de IL-17A et aussi de IL-17A intracellulaire au niveau protéinique étaient augmentés dans les ganglions drainants dans les cellules CD4+ Notch déficientes. Ces résultats suggèrent que Notch pourrait réguler négativement l'expression de IL- 17 au niveau transcriptionnel mais également protéinique. Malgré des niveaux plus élevés de IL- 17 ARNm et aussi IL-17A intracellulaire dans les cellules T Notch déficientes, le relâchement en cytokines Th17 est profondément diminué indiquant un rôle de la voie de signalisation Notch dans ces processus de sécrétion. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons observé que le rôle de Notch dans ia différenciation dss cellules Ti,17 et dans leurs fonctions effectrices était dépendant du contexte dans d'autres modèles expérimentaux, qui ont été rapportés comme une réponse induisant des cellules Th17. En résumé, nos données montrent que la voie de la signalisation Notch contrôle la régulation précise de la différenciation des cellules Th17 en limitant leur différenciation mais en promouvant sélectivement le relâchement en cytokines associées aux cellules Th17 par des mécanismes dépendant de Notch qui restent toujours à déterminer. Par conséquent, l'inhibition de la voie de signalisation Notch pourrait être utilisée dans des situations inflammatoires ou d'auto-immunité où la réponse des cellules Th17 est exacerbée.

Single cell tuning of Myc expression by antigen receptor signal strength and interleukin-2 in T lymphocytes.

Myc controls the metabolic reprogramming that supports effector T cell differentiation. The expression of Myc is regulated by the T cell antigen receptor (TCR) and pro-inflammatory cytokines such as interleukin-2 (IL-2). We now show that the TCR is a digital switch for Myc mRNA and protein expression that allows the strength of the antigen stimulus to determine the frequency of T cells that express Myc. IL-2 signalling strength also directs Myc expression but in an analogue process that fine-tunes Myc quantity in individual cells via post-transcriptional control of Myc protein. Fine-tuning Myc matters and is possible as Myc protein has a very short half-life in T cells due to its constant phosphorylation by glycogen synthase kinase 3 (GSK3) and subsequent proteasomal degradation. We show that Myc only accumulates in T cells exhibiting high levels of amino acid uptake allowing T cells to match Myc expression to biosynthetic demands. The combination of digital and analogue processes allows tight control of Myc expression at the population and single cell level during immune responses.

Brain metastases in gastro-oesophageal adenocarcinoma: insights into the role of the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2).

BACKGROUND: Gastro-oesophageal adenocarcinomas rarely metastasize to the central nervous system (CNS). The role of the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) in patients with these cancers and CNS involvement is presently unknown. PATIENTS AND METHODS: A multicentre registry was established to collect data from patients with gastro-oesophageal adenocarcinomas and CNS involvement both retrospectively and prospectively. Inclusion in the study required a predefined clinical data set, a central neuro-radiological or histopathological confirmation of metastatic CNS involvement and central assessment of HER2 by immunohistochemistry (IHC) and in situ hybridisation (ISH). In addition, expression of E-cadherin and DNA mismatch repair (MMR) proteins were assessed by IHC. RESULTS: One hundred patients fulfilled the inclusion criteria. The population's median age was 59 years (interquartile range: 54-68), of which 85 (85%) were male. Twenty-five patients were of Asian and 75 of Caucasian origin. HER2 status was positive in 36% (95% CI: 26.6-46.2) of cases. Median time from initial diagnosis to the development of brain metastases (BMets) or leptomeningeal carcinomatosis (LC) was 9.9 months (95% CI: 8.5-15.0). Median overall survival from diagnosis was 16.9 months (95% CI: 14.0-20.7) and was not related to the HER2 status. E-cadherin loss was observed in 9% of cases and loss of expression in at least one DNA MMR proteins in 6%. CONCLUSIONS: The proportion of a positive HER2 status in patients with gastro-oesophageal adenocarcinoma and CNS involvement was higher than expected. The impact of anti-HER2 therapies should be studied prospectively.

Structural Insight into the Mode of Action of a Direct Inhibitor of Coregulator Binding to the Thyroid Hormone Receptor.

The development of nuclear hormone receptor antagonists that directly inhibit the association of the receptor with its essential coactivators would allow useful manipulation of nuclear hormone receptor signaling. We previously identified 3-(dibutylamino)-1-(4-hexylphenyl)-propan-1-one (DHPPA), an aromatic β-amino ketone that inhibits coactivator recruitment to thyroid hormone receptor β (TRβ), in a high-throughput screen. Initial evidence suggested that the aromatic β-enone 1-(4-hexylphenyl)-prop-2-en-1-one (HPPE), which alkylates a specific cysteine residue on the TRβ surface, is liberated from DHPPA. Nevertheless, aspects of the mechanism and specificity of action of DHPPA remained unclear. Here, we report an x-ray structure of TRβ with the inhibitor HPPE at 2.3-Å resolution. Unreacted HPPE is located at the interface that normally mediates binding between TRβ and its coactivator. Several lines of evidence, including experiments with TRβ mutants and mass spectroscopic analysis, showed that HPPE specifically alkylates cysteine residue 298 of TRβ, which is located near the activation function-2 pocket. We propose that this covalent adduct formation proceeds through a two-step mechanism: 1) β-elimination to form HPPE; and 2) a covalent bond slowly forms between HPPE and TRβ. DHPPA represents a novel class of potent TRβ antagonist, and its crystal structure suggests new ways to design antagonists that target the assembly of nuclear hormone receptor gene-regulatory complexes and block transcription.

The effects of selective estrogen receptor modulators on the death of breast cancer cells and osteoblastic cells

Selektiivisten estrogeenireseptorin muuntelijoiden (serm) vaikutus rintasyöpäsolujen ja luun solujen kuolemaan Selektiiviset estrogeenireseptorin muuntelijat (SERMit) ovat ryhmä kemialliselta rakenteeltaan erilaisia yhdisteitä jotka sitoutuvat solunsisäisiin estrogeenireseptoreihin toimien joko estrogeenin kaltaisina yhdisteinä tai estrogeenin vastavaikuttajina. Tamoksifeeni on SERM –yhdiste, jota on jo pitkään käytetty estrogeenireseptoreita (ER) ilmentävän rintasyövän lääkehoidossa. Tamoksifeeni sekä estää rintasyöpäsolujen jakaantumista että toisaalta aikaansaa niiden apoptoosin eli ohjelmoidun solukuoleman muuntelemalla ER-välitteisesti kohdesolun geenien ilmentymistä. Viimeaikaiset tutkimustulokset ovat kuitenkin osoittaneet tamoksifeenilla olevan myös nopeampia, nongenomisia vaikutusmekanismeja. Tässä väitöskirjatyössä tutkimme niitä nopeita vaikutusmekanismeja joiden avulla tamoksifeeni vaikuttaa rintasyöpäsolujen elinkykyyn. Osoitamme että tamoksifeeni farmakologisina pitoisuuksina aikaansaa nopean mitokondriaalisen solukuolemaan johtavan signallointireitin aktivoitumisen rintasyöpäsoluissa. Tämän lisäksi tutkimme myös tamoksifeenin aiheuttamaan mitokondriovaurioon johtavia tekijöitä. Tutkimustuloksemme osoittavat että ER-positiivisissa rintasyöpäsoluissa tamoksifeeni indusoi pitkäkestoisen ERK-kinaasiaktivaation, joka voidaan estää 17-beta-estradiolilla. Tamoksifeenin aikaansaama nopea solukuolema on pääosin ER:sta riippumaton tapahtuma, mutta siihen voidaan vaikuttaa myös ER-välitteisin mekanismein. Sen sijaan epidermaalisen kasvutekijäreseptorin (EGFR) voitiin osoittaa osallistuvan tamoksifeenin nopeiden vaikutusten välittämiseen. Tämän lisäksi vertailimme myös estradiolin ja eri SERM-yhdisteiden kykyä suojata apoptoosilta käyttämällä osteoblastiperäisiä soluja. Pytyäksemme vertailemaan ER-isotyyppien roolia eri yhdisteiden suojavaikutuksissa, transfektoimme U2OS osteosarkoomasolulinjan ilmentämään pysyvästi joko ERalfaa tai ERbetaa. Tulostemme mukaan sekä estradioli että uusi SERM-yhdiste ospemifeeni suojaavat osteoblastin kaltaisia soluja etoposidi-indusoidulta apoptoosilta. Sekä ERalfa että ERbeta pystyivät välittämään suojavaikutusta, joskin vaikutukset erosivat toisistaan. Lisäksi havaitsimme edellä mainitun suojavaikutuksen olevan yhteydessä muutoksiin solujen sytokiiniekspressiossa. Tietoa SERM-yhdisteiden anti-ja proapoptoottisten vaikutusmekanismeista eri kohdekudoksissa voidaan mahdollisesti hyödyntää kehiteltäessä uusia kudosspesifisiä SERM-yhdisteitä.

Bevacizumab, Pemetrexed, and Cisplatin, or Bevacizumab and Erlotinib for Patients With Advanced Non-Small-Cell Lung Cancer Stratified by Epidermal Growth Factor Receptor Mutation: Phase II Trial SAKK19/09.

OBJECTIVE: The goal was to demonstrate that tailored therapy, according to tumor histology and epidermal growth factor receptor (EGFR) mutation status, and the introduction of novel drug combinations in the treatment of advanced non-small-cell lung cancer are promising for further investigation. METHODS: We conducted a multicenter phase II trial with mandatory EGFR testing and 2 strata. Patients with EGFR wild type received 4 cycles of bevacizumab, pemetrexed, and cisplatin, followed by maintenance with bevacizumab and pemetrexed until progression. Patients with EGFR mutations received bevacizumab and erlotinib until progression. Patients had computed tomography scans every 6 weeks and repeat biopsy at progression. The primary end point was progression-free survival (PFS) ≥ 35% at 6 months in stratum EGFR wild type; 77 patients were required to reach a power of 90% with an alpha of 5%. Secondary end points were median PFS, overall survival, best overall response rate (ORR), and tolerability. Further biomarkers and biopsy at progression were also evaluated. RESULTS: A total of 77 evaluable patients with EGFR wild type received an average of 9 cycles (range, 1-25). PFS at 6 months was 45.5%, median PFS was 6.9 months, overall survival was 12.1 months, and ORR was 62%. Kirsten rat sarcoma oncogene mutations and circulating vascular endothelial growth factor negatively correlated with survival, but thymidylate synthase expression did not. A total of 20 patients with EGFR mutations received an average of 16 cycles. PFS at 6 months was 70%, median PFS was 14 months, and ORR was 70%. Biopsy at progression was safe and successful in 71% of the cases. CONCLUSIONS: Both combination therapies were promising for further studies. Biopsy at progression was feasible and will be part of future SAKK studies to investigate molecular mechanisms of resistance.

Vitamin D: a review on its effects on muscle strength, the risk of fall, and frailty.

Vitamin D is the main hormone of bone metabolism. However, the ubiquitary nature of vitamin D receptor (VDR) suggests potential for widespread effects, which has led to new research exploring the effects of vitamin D on a variety of tissues, especially in the skeletal muscle. In vitro studies have shown that the active form of vitamin D, calcitriol, acts in myocytes through genomic effects involving VDR activation in the cell nucleus to drive cellular differentiation and proliferation. A putative transmembrane receptor may be responsible for nongenomic effects leading to rapid influx of calcium within muscle cells. Hypovitaminosis D is consistently associated with decrease in muscle function and performance and increase in disability. On the contrary, vitamin D supplementation has been shown to improve muscle strength and gait in different settings, especially in elderly patients. Despite some controversies in the interpretation of meta-analysis, a reduced risk of falls has been attributed to vitamin D supplementation due to direct effects on muscle cells. Finally, a low vitamin D status is consistently associated with the frail phenotype. This is why many authorities recommend vitamin D supplementation in the frail patient.

A probable dual mode of action for both L- and D-lactate neuroprotection in cerebral ischemia.

Lactate has been shown to offer neuroprotection in several pathologic conditions. This beneficial effect has been attributed to its use as an alternative energy substrate. However, recent description of the expression of the HCA1 receptor for lactate in the central nervous system calls for reassessment of the mechanism by which lactate exerts its neuroprotective effects. Here, we show that HCA1 receptor expression is enhanced 24 hours after reperfusion in an middle cerebral artery occlusion stroke model, in the ischemic cortex. Interestingly, intravenous injection of L-lactate at reperfusion led to further enhancement of HCA1 receptor expression in the cortex and striatum. Using an in vitro oxygen-glucose deprivation model, we show that the HCA1 receptor agonist 3,5-dihydroxybenzoic acid reduces cell death. We also observed that D-lactate, a reputedly non-metabolizable substrate but partial HCA1 receptor agonist, also provided neuroprotection in both in vitro and in vivo ischemia models. Quite unexpectedly, we show D-lactate to be partly extracted and oxidized by the rodent brain. Finally, pyruvate offered neuroprotection in vitro whereas acetate was ineffective. Our data suggest that L- and D-lactate offer neuroprotection in ischemia most likely by acting as both an HCA1 receptor agonist for non-astrocytic (most likely neuronal) cells as well as an energy substrate.

Allosteric conversation in the androgen receptor ligand-binding domain surfaces

Androgen receptor (AR) is a major therapeutic target that plays pivotal roles in prostate cancer (PCa) and androgen insensitivity syndromes. We previously proposed that compounds recruited to ligand-binding domain (LBD) surfaces could regulate AR activity in hormone-refractory PCa and discovered several surface modulators of AR function. Surprisingly, the most effective compounds bound preferentially to a surface of unknown function [binding function 3 (BF-3)] instead of the coactivator-binding site [activation function 2 (AF-2)]. Different BF-3 mutations have been identified in PCa or androgen insensitivity syndrome patients, and they can strongly affect AR activity. Further, comparison of AR x-ray structures with and without bound ligands at BF-3 and AF-2 showed structural coupling between both pockets. Here, we combine experimental evidence and molecular dynamic simulations to investigate whether BF-3 mutations affect AR LBD function and dynamics possibly via allosteric conversation between surface sites. Our data indicate that AF-2 conformation is indeed closely coupled to BF-3 and provide mechanistic proof of their structural interconnection. BF-3 mutations may function as allosteric elicitors, probably shifting the AR LBD conformational ensemble toward conformations that alter AF-2 propensity to reorganize into subpockets that accommodate N-terminal domain and coactivator peptides. The induced conformation may result in either increased or decreased AR activity. Activating BF-3 mutations also favor the formation of another pocket (BF-4) in the vicinity of AF-2 and BF-3, which we also previously identified as a hot spot for a small compound. We discuss the possibility that BF-3 may be a protein-docking site that binds to the N-terminal domain and corepressors. AR surface sites are attractive pharmacological targets to develop allosteric modulators that might be alternative lead compounds for drug design.

Role of an LRR receptor-like kinase in the establishment of a functional root endodermal barrier

The endodermis is a highly conserved cell layer present in the root of all vascular plants, except Lycophytes. This tissue layer establishes a protective diffusion barrier surrounding the vasculature and is expected to prevent passive, uncontrolled flow of nutrients through the root. This barrier property is achieved by the production of Casparian strips (CS), a localized cell wall impregnation of lignin in the anticlinal walls of each endodermal cell, forming a belt-like structure sealing the extracellular space. The CS act as a selective barrier between the external cell layers and the vascular cylinder and are thought to be important in many aspects of root function. For instance, selective nutrient uptake and sequestration from the soil, resistance to different abiotic and biotic stresses are expected to involve functional CS. Although discovered 150 years ago, nothing was known about the genes involved in CS establishment until recently. The use of the model plant Arabidopsis thaliana together with both reverse and forward genetic approaches led to the discovery of an increasing number of genes involved in different steps of CS formation during the last few years. One of these genes encodes SCHENGEN3 (SGN3), a leucine-rich repeat receptor-like kinase (LRR-RLK). SGN3 was discovered first by reverse genetic due to its endodermis-enriched expression, and the corresponding mutant displays strong endodermal permeability of the apoplastic tracer Propidium Iodide (PI) indicative of defective CS. One aim of this thesis is to study the role of SGN3 at the molecular level in order to understand its involvement in establishing an impermeable CS. The endodermal permeability of sgn3 is shown to be the result of incorrect localization of key proteins involved in CS establishment (the "Casparian strip domain proteins", CASPs), leading to non-functional CS interrupted by discontinuities. CASPs localize in the plasma membrane domain subjacent to the CS, named the Casparian Strip membrane Domain (CSD). The CSD discontinuities in sgn3 together with SGN3 localization in close proximity to the CASPs lead to the assumption that SGN3 is involved in the formation of a continuous CSD. In addition, SGN3 might have a second role, acting as a kinase reporting CSD integrity leading to lignin and suberin production in CSD/CS defective plants. Up to now, sgn3 is the strongest and most specific CS mutant available, displaying tracer penetration along the whole length of the seedling root. For this reason, this mutant is well suited in order to characterize the physiological behaviour of CS affected plants. Due to the lack of such mutants in the past, it was not possible to test the presumed functions of CS by using plants lacking this structure. We decided to use sgn3 for this purpose. Surprisingly, sgn3 overall growth is only slightly affected. Nevertheless, processes expected to rely on functional CS, such as water transport through the root, nutrient homeostasis, salt tolerance and resistance to an excess of some nutrients are altered in this mutant. On the other hand, homeostasis for most elements and drought tolerance are not affected in sgn3. It is surprising to observe that homeostatic defects are specific, with a decrease in potassium and an increase in magnesium levels. It indicates a backup system, set up by the plant in order to counteract free diffusion of nutrients into the stele. For instance, potassium shortage in sgn3 upregulates the transcription of potassium influx transport proteins and genes known to be induced by potassium starvation. Moreover, sgn3 mutant is hypersensitive to low potassium conditions. Hopefully, these results about SGN3 will help our understanding of CS establishment at the molecular level. In addition, physiological experiments using sgn3 should give us a framework for future experiments and help us to understand the different roles of CS and their involvement during nutrient radial transport through the root. -- L'endoderme est un tissu présent dans les racines de toutes les plantes vasculaires à l'exception des Lycophytes. Ce tissu établit une barrière protectrice entourant les tissus vasculaires dans le but d'éviter la diffusion passive et incontrôlée des nutriments au travers de la racine. Cette propriété de barrière provient de la production des cadres de Caspary, une imprégnation localisée de lignine des parties anticlinales de la paroi de chaque cellule d'endoderme. Cela donne naissance à un anneau/cadre qui rend étanche l'espace extracellulaire. Les cadres de Caspary agissent comme une barrière sélective entre les couches externes de la racine et le cylindre central et sont supposés être importants dans beaucoup d'aspects du fonctionnement de la racine. Par exemple, l'absorption sélective de nutriments et leur séquestration à partir du sol ainsi que la résistance contre différents stress abiotiques et biotiques sont supposés impliquer des cadres de Caspary fonctionnels. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans Ja formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana ainsi que des approches de génétique inverse et classique ont permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un des ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR-RLK). SGN3 a été découvert en premier par génétique inverse grâce à son expression enrichie dans l'endoderme. Les cadres de Caspary ne sont pas fonctionnels dans le mutant correspondant, ce qui est visible à cause de la perméabilité de l'endoderme au traceur apoplastique Propidium Iodide (PI). Un des objectifs de cette thèse est d'étudier la fonction de SGN3 au niveau moléculaire dans le but de comprendre son rôle dans la formation des cadres de Caspary. J'ai pu démontrer que la perméabilité de l'endoderme du mutant sgn3 est le résultat de la localisation incorrecte de protéines impliquées dans la formation des cadres de Caspary, les "Casparian strip domain proteins" (CASPs). Cela induit des cadres de Caspary non fonctionnels, contenant de nombreuses interruptions. Les CASPs sont localisés à la membrane plasmique dans un domaine sous-jacent les cadres de Caspary appelé Casparian Strip membrane Domain (CSD). Les interruptions du CSD dans le mutant sgn3, ainsi que la localisation de SGN3 à proximité des CASPs nous font penser à un rôle de SGN3 dans l'élaboration d'un CSD ininterrompu. De plus, SGN3 pourrait avoir un second rôle, agissant en tant que kinase reportant l'intégrité du CSD et induisant la production de lignine et de subérine dans des plantes contenant des cadres de Caspary non fonctionnels. Jusqu'à ce jour, sgn3 est le mutant en notre possession le plus fort et le plus spécifique, ayant un endoderme perméable tout le long de la racine. Pour cette raison, ce mutant est adéquat dans le but de caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. De manière surprenante, la croissance de sgn3 est seulement peu affectée. Néanmoins, des processus censés nécessiter des cadres de Caspary fonctionnels, comme le transport de l'eau au travers de la racine, l'homéostasie des nutriments, la tolérance au sel et la résistance à l'excès de certains nutriments sont altérés dans ce mutant. Malgré tout, l'homéostasie de la plupart des nutriments ainsi que la résistance au stress hydrique ne sont pas affectés dans sgn3. De manière surprenante, les altérations de l'ionome de sgn3 sont spécifiques, avec une diminution de potassium et un excès de magnésium. Cela implique un système de compensation établi par la plante dans le but d'éviter la diffusion passive des nutriments en direction du cylindre central. Par exemple, le manque de potassium dans sgn3 augmente la transcription de transporteurs permettant l'absorption de cet élément. De plus, des gènes connus pour être induits en cas de carence en potassium sont surexprimés dans sgn3 et la croissance de ce mutant est sévèrement affectée dans un substrat pauvre en potassium. Ces résultats concernant SGN3 vont, espérons-le, aider à la compréhension du processus de formation des cadres de Caspary au niveau moléculaire. De plus, les expériences de physiologie utilisant sgn3 présentées dans cette thèse devraient nous donner une base pour des expériences futures et nous permettre de comprendre mieux le rôle des cadres de Caspary, et plus particulièrement leur implication dans le transport radial des nutriments au travers de la racine. -- Les plantes terrestres sont des organismes puisant l'eau et les nutriments dont elles ont besoin pour leur croissance dans le sol grâce à leurs racines. De par leur immobilité, elles doivent s'adapter à des sols contenant des quantités variables de nutriments et il leur est crucial de sélectionner ce dont elles ont besoin afin de ne pas s'intoxiquer. Cette sélection est faite grâce à un filtre formé d'un tissu racinaire interne appelé endoderme. L'endoderme fabrique une barrière imperméable entourant chaque cellule appelée "cadre de Caspary". Ces cadres de Caspary empêchent le libre passage des nutriments, permettant un contrôle précis de leur passage. De plus, ils sont censés permettre de résister contre différents stress environnementaux comme la sécheresse, la salinité du sol ou l'excès de nutriments. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans la formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana a permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un de ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR- RLK). Nous montrons dans cette étude que le gène SGN3 est impliqué dans la formation des cadres de Caspary, et que le mutant correspondant sgn3 a des cadres de Caspary interrompus. Ces interruptions rendent l'endoderme perméable, l'empêchant de bloquer le passage des molécules depuis le sol vers le centre de la racine. En utilisant ce mutant, nous avons pu caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. Cela a permis de découvrir que le transport de l'eau au travers de la racine était affecté dans le mutant sgn3. De plus, l'accumulation de certains éléments dans les feuilles de ce mutant est altérée. Nous avons également pu montrer une sensibilité de ce mutant à un excès de sel ou de certains nutriments comme le fer et le manganèse.