Carboxyl-terminal modulator protein (CTMP), a negative regulator of PKB/Akt and v-Akt at the plasma membrane

The PKB (protein kinase B, also called Akt) family of protein kinases plays a key role in insulin signaling, cellular survival, and transformation. PKB is activated by phosphorylation on residues threonine 308, by the protein kinase PDK1, and Serine 473, by a putative serine 473 kinase. Several protein binding partners for PKB have been identified. Here, we describe a protein partner for PKB alpha termed CTMP, or carboxyl-terminal modulator protein, that binds specifically to the carboxyl-terminal regulatory domain of PKB alpha at the plasma membrane. Binding of CTMP reduces the activity of PKB alpha by inhibiting phosphorylation on serine 473 and threonine 308. Moreover, CTMP expression reverts the phenotype of v-Akt-transformed cells examined under a number of criteria including cell morphology, growth rate, and in vivo tumorigenesis. These findings identify CTMP as a negative regulatory component of the pathway controlling PKB activity.

Akt/PKB activation and insulin signaling: a novel insulin signaling pathway in the treatment of type 2 diabetes

Type 2 diabetes is a metabolic disease categorized primarily by reduced insulin sensitivity, β-cell dysfunction, and elevated hepatic glucose production. Treatments reducing hyperglycemia and the secondary complications that result from these dysfunctions are being sought after. Two distinct pathways encourage glucose transport activity in skeletal muscle, ie, the contraction-stimulated pathway reliant on Ca2+/5′-monophosphate-activated protein kinase (AMPK)-dependent mechanisms and an insulin-dependent pathway activated via upregulation of serine/threonine protein kinase Akt/PKB. Metformin is an established treatment for type 2 diabetes due to its ability to increase peripheral glucose uptake while reducing hepatic glucose production in an AMPK-dependent manner. Peripheral insulin action is reduced in type 2 diabetics whereas AMPK signaling remains largely intact. This paper firstly reviews AMPK and its role in glucose uptake and then focuses on a novel mechanism known to operate via an insulin-dependent pathway. Inositol hexakisphosphate (IP6) kinase 1 (IP6K1) produces a pyrophosphate group at the position of IP6 to generate a further inositol pyrophosphate, ie, diphosphoinositol pentakisphosphate (IP7). IP7 binds with Akt/PKB at its pleckstrin homology domain, preventing interaction with phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate, and therefore reducing Akt/PKB membrane translocation and insulin-stimulated glucose uptake. Novel evidence suggesting a reduction in IP7 production via IP6K1 inhibition represents an exciting therapeutic avenue in the treatment of insulin resistance. Metformin-induced activation of AMPK is a key current intervention in the management of type 2 diabetes. However, this treatment does not seem to improve peripheral insulin resistance. In light of this evidence, we suggest that inhibition of IP6K1 may increase insulin sensitivity and provide a novel research direction in the treatment of insulin resistance.

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

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

Régulation de protéine C-réactive vasculaire dans le diabète de type 2

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans les pays occidentaux et représentent une complication majeure du syndrome métabolique. Il est maintenant largement admis que l’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique et que l’inflammation joue un rôle pathogénique majeur dans l’initiation et la progression de la maladie athéromateuse. Il a été démontré qu’une augmentation des niveaux sériques de la protéine c-réactive (CRP), une protéine de la phase aigüe et un important constituant de la réponse immunitaire de type inné, est associée à un risque cardiovasculaire accru. Ainsi, il a été documenté qu’une augmentation de CRP, tant chez les sujets sains que chez les sujets diabétiques, était associée à une augmentation du risque de morbidité et de mortalité cardiovasculaires. De multiples évidences suggèrent que la CRP puisse non seulement constituer un marqueur de risque des maladies cardiovasculaires mais aussi représenter un facteur pro-athérogénique direct. La dysfonction endothéliale représente un des stades les plus précoces du processus athérosclérotique et un rôle de la CRP dans la pathogenèse de la dysfonction endothéliale est postulé. Outre son origine systémique, la CRP est produite dans la lésion athérosclérotique et par diverses cellules vasculaires, dont les cellules endothéliales. Afin d’élucider le rôle de la CRP vasculaire dans l’altération de la fonction endothéliale associée au syndrome métabolique, nous avons étudié la régulation de l’expression endothéliale de la CRP par les acides gras libres (AGL) et le rôle de la CRP endothéliale dans l’inhibition de la synthèse d’oxyde nitrique (NO) par les AGL. Nos résultats démontrent que :1) l’acide palmitique (PA) induit l’expression génique de CRP au niveau de cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs) en culture et, augmente, de manière dose-dépendante, l’expression protéique de la CRP; 2) La pré-incubation des HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la i) protéine kinase C (PKC), ii) du facteur nucléaire-kappa B, iii) des Janus kinases et des protéines de transduction et de régulation de la transcription et iv) des protéines kinases activées par les mitogènes prévient l’effet stimulant du PA sur l’expression protéique et génique de la CRP; 3) Le traitement des HAECs par le PA induit une augmentation de la production des espèces réactives oxygénées, un effet prévenu par les inhibiteurs de la PKC et par l’AICAR(5-amino-4-imidazole carboxamide 1-β-D-ribofuranoside), un activateur de la protéine kinase activée par l’AMP; 4) L’incubation des HAECs en présence de PA résulte enfin en une diminution de la production basale endothéliale de NO, un effet abrogé par la préincubation de ces cellules avec un anticorps anti-CRP. Dans l’ensemble, ces données démontrent un effet stimulant du PA sur l’expression de la CRP endothéliale via l’activation de kinases et de facteurs de transcription sensibles au stress oxydatif. Ils suggèrent en outre un rôle de la CRP dans la dysfonction endothéliale induite par les AGL.

Caractérisation des processus moléculaires impliqués dans l’activation de la protéine IKKbeta par l'angiotensine II et son rôle dans la réponse phénotypique des CMLV.

Le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA) régule l’homéostasie de la contraction des artères. Or, suivant la liaison de l’angiotensine II (Ang II) à son récepteur AT1, le SRAA est également impliqué dans l’activation de voies de signalisation à l’origine de l’inflammation et de l’hypertrophie des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV), soit deux processus participant au remodelage vasculaire caractéristique de diverses maladies cardiovasculaires, telles l’hypertension et l’athérosclérose. Ces pathologies sont les premières causes de mortalité naturelle en Amérique et les traitements les ciblant ne sont pas optimaux puisqu’ils visent seulement quelques facteurs de risque qui leur sont associés. Ainsi, la détermination des effecteurs intracellulaires régulant ces voies délétères est nécessaire à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. L’inflammation Ang II-dépendante dans les CMLV est attribuée au facteur de transcription nuclear factor-kappa B (NF-κB). Cependant, les processus moléculaires couplant le récepteur AT1 à son activation sont peu caractérisés. L’étude abordant cette question démontre in vitro que NF-κB est activé par la protéine IκB kinase β (IKKβ) dans les CMLV exposées à l’Ang II et que cette kinase est régulée par deux voies de signalisation indépendantes, mais complémentaires afin d’assurer son activation rigoureuse et soutenue. L’une des voies est précoce et dépend des seconds messagers ainsi que de deux nouveaux effecteurs sous-jacents au récepteur AT1, soit la E3 ligase TNF receptor-associated factor 6 (TRAF6) et la IKK kinase transforming growth factor-beta-activated kinase 1 (TAK1) tandis que la seconde est tardive et résulte de la signalisation mitogen-activated protein kinase kinase 1/2 (MEK1/2) - extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) - ribosomal S6 kinase (RSK). L’inhibition conjointe de ces voies abroge complètement la réponse inflammatoire, ce qui indique qu’elles en sont la seule source. Ainsi, l’inhibition d’IKKβ pourrait suffire à contrer l’inflammation impliquée dans le remodelage vasculaire associé à une suractivation du SRAA. Une découverte des plus novatrices découle de cette étude, qui veut que la E3 ligase TRAF6 est un nouvel effecteur des récepteurs couplés aux protéines G et est à l’origine de la formation d’un nouveau type de second messager, soit des chaînes libres de poly-ubiquitines. Les mécanismes moléculaires à la base de l’hypertrophie Ang II-dépendante dans les CMLV sont également peu définis. Or, suivant la parution d’un article démontrant qu’IKKβ dans les cellules cancéreuses participe aux mécanismes d’initiation de la traduction en réponse au facteur de nécrose tumorale α (TNFα) via la phosphorylation de la protéine Tuberous sclerosis 1 (TSC1) et donc l’activation du complexe mammalian target of rapamycin (mTORC1), une hypothèse a été émise selon laquelle cette kinase serait impliquée dans la synthèse protéique Ang II-dépendante dans les CMLV. Les expériences effectuées in vitro dans des CMLV exposées à l’Ang II démontrent qu’IKKβ induit la phosphorylation de TSC1 ainsi que l’activation de mTORC1 et de ses substrats S6 kinase 1 (S6K1) et translational regulators eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein (4E-BP1), deux protéines impliquées directement dans l’hypertrophie. Par ailleurs, la synthèse protéique au niveau des CMLV exposées à l’Ang II est réduite de 75% suivant la diminution de l’expression d’IKKβ et suivant la surexpression d’un mutant de TSC1 dont le site consensus d’IKKβ a été modifié, faisant de cette kinase un médiateur majeur au niveau de ce processus. Ainsi, in vitro IKKβ en réponse à l’Ang II est en amont de deux processus impliqués dans un remodelage vasculaire à l’origine de maladies cardiovasculaires. De plus, plusieurs facteurs de risque de ces pathologies convergent à l’activation d’IKKβ, ce qui en fait une cible thérapeutique particulièrement attrayante. Qui plus est, l’administration d’un inhibiteur d’IKKβ à des rats diminue non seulement la synthèse protéique dépendante de l’Ang II au niveau de l’aorte et des artères mésentériques, mais également la synthèse de la protéine pro-inflammatoire VCAM-1 par les cellules composant l’aorte, ce qui confirme son envergure en tant que cible.

Rôle de l’enzyme PAS kinase dans la régulation du facteur de transcription PDX-1 dans la cellule bêta pancréatique.

Le diabète de type 2 (DT2) se caractérise par une production insuffisante d'insuline par le pancréas ainsi qu'une résistance des tissus périphériques à l'action de l'insuline. Dans les cellules bêta pancréatiques, le glucose stimule la production de l'insuline en induisant la transcription de son gène et la traduction ainsi que la sécrétion de sa protéine. Paradoxalement, une exposition prolongée et simultanée de ces cellules à de hautes concentrations de glucose en présence d'acides gras conduit à la détérioration de la fonction bêta pancréatique et au développement du DT2. Toutefois, les mécanismes moléculaires responsables de ces effets du glucose ne sont que partiellement connus. L'objectif du travail décrit dans cette thèse est d'identifier les mécanismes responsables de la régulation de la transcription du gène de l'insuline. PDX-1 (de l’anglais pour pancreatic and duodenal homeobox 1) est un facteur de transcription majeur et essentiel tant pour le développement du pancréas que pour le maintien de sa fonction à l'état adulte. En réponse au glucose, PDX-1 se lie au promoteur du gène de l'insuline et induit sa transcription. Ceci est inhibé par l'acide gras palmitate. Dans la première partie des travaux effectués dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié deux mécanismes de régulation de la transcription du gène de l'insuline: le premier via ERK1/2 (de l'anglais pour extracellular-signal-regulated protein kinases 1 and 2) et le second par l’enzyme PASK (pour per-arnt-sim kinase). Nous avons également mis en évidence l'existence d'un troisième mécanisme impliquant l'inhibition de l'expression du facteur de transcription MafA par le palmitate. Nos travaux indiquent que la contribution de la signalisation via PASK est majeure. L'expression de PASK est augmentée par le glucose et inhibée par le palmitate. Sa surexpression dans les cellules MIN6 et les îlots isolés de rats, mime les effets du glucose sur l'expression du gène de l'insuline ainsi que sur l'expression de PDX-1 et prévient les effets délétères du palmitate. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons identifié un nouveau mécanisme par lequel PASK augmente la stabilité protéique de PDX-1, soit via la phosphorylation et l'inactivation de la protéine kinase GSK3 bêta (de l'anglais pour glycogen synthase kinase 3 beta). Le glucose induit la translocation de PDX-1 du cytoplasme vers le noyau, ce qui est essentiel à sa liaison au promoteur de ses gènes cibles. L'exclusion nucléaire de PDX-1 a été observée dans plusieurs modèles ex vivo et in vivo de dysfonction de la cellule bêta pancréatique. Dans le dernier volet de cette thèse, nous avons démontré l'importance de l'utilisation de cellules primaires (îlots isolés et dispersés) pour étudier la translocation nucléaire de PDX-1 endogène étant donné que ce mode de régulation est absent dans les lignées insulino-sécrétrices MIN6 et HIT-T15. Ces études nous ont permis d'identifier et de mieux comprendre les mécanismes régulant la transcription du gène de l'insuline via le facteur de transcription PDX-1. Les cibles moléculaires ainsi identifiées pourraient contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement du diabète de type 2. Mots-clés : Diabète, îlots de Langerhans, cellule bêta pancréatique, gène de l'insuline, PDX-1, PASK, GSK3 bêta, ERK1/2, PKB, glucose, palmitate.

L'implication de la Cycline B dans le processus de cytocinèse

Un dérèglement du cycle cellulaire peut causer le cancer. Lors de la cytocinèse un anneau contractile d’actine et de myosine se forme, se contracte, et donne un anneau du midbody qui mène à l’abscision. Le processus de cytocinèse est sous le contrôle de protéines telles que la GTPase Rho qui active la cytocinèse et les cyclines-Cdks qui l'inhibent. La Drosophile possède 3 cyclines mitotiques CycA/ CycB/ CycB3 qui sont successivement dégradées en fin de mitose et permettent l'initiation de la cytocinèse. La dernière étape d’abscission est un phénomène qui reste encore peu connu. Les protéines Vps4 et CHMP4C liées à ANCHR vont, sous la dépendance de la kinase Aurora B, promouvoir l’abscision mais, suite à quelques études récentes, il semble y avoir une implication de la cycline B. Ici, le but était de tester l’implication de cette cycline dans les processus de cytocinèse et d’abscision, elle a été menée par microscopie à haute résolution en temps réel avec des cellules S2 de l’organisme Drosophila melanogaster par le suivi de protéines recombinantes fluorescentes. L’étude a été divisée en deux axes : gain et perte de fonction par l’intermédiaire respectivement de la protéine Cycline B recombinante stable, non dégradable (CycBstable-GFP) et l’inhibition par l’utilisation d’ARN double brin (ARNdb) sur l’endogène. La CycBstable-GFP a perturbé la cytocinèse en induisant plusieurs anneaux contractiles et midbodies. En revanche la réduction de l’expression de CycB n'a pas eu d’effet observable, et elle ne semble pas avoir d’action sur l’abscission malgré le recrutement de CycB-GFP au midbody tardif. En revanche la protéine Cdk1 semble avoir un rôle dans l'abscision puisque sa réduction d’expression a induit un délai. Elle a donc une implication potentielle sur la cytocinèse.

Glycogen synthase kinase 3 (GSK3) in the heart: a point of integration in hypertrophic signalling and a therapeutic target? A critical analysis

Glycogen synthase kinase 3 (GSK3, of which there are two isoforms, GSK3alpha and GSK3beta) was originally characterized in the context of regulation of glycogen metabolism, though it is now known to regulate many other cellular processes. Phosphorylation of GSK3alpha(Ser21) and GSK3beta(Ser9) inhibits their activity. In the heart, emphasis has been placed particularly on GSK3beta, rather than GSK3alpha. Importantly, catalytically-active GSK3 generally restrains gene expression and, in the heart, catalytically-active GSK3 has been implicated in anti-hypertrophic signalling. Inhibition of GSK3 results in changes in the activities of transcription and translation factors in the heart and promotes hypertrophic responses, and it is generally assumed that signal transduction from hypertrophic stimuli to GSK3 passes primarily through protein kinase B/Akt (PKB/Akt). However, recent data suggest that the situation is far more complex. We review evidence pertaining to the role of GSK3 in the myocardium and discuss effects of genetic manipulation of GSK3 activity in vivo. We also discuss the signalling pathways potentially regulating GSK3 activity and propose that, depending on the stimulus, phosphorylation of GSK3 is independent of PKB/Akt. Potential GSK3 substrates studied in relation to myocardial hypertrophy include nuclear factors of activated T cells, beta-catenin, GATA4, myocardin, CREB, and eukaryotic initiation factor 2Bvarepsilon. These and other transcription factor substrates putatively important in the heart are considered. We discuss whether cardiac pathologies could be treated by therapeutic intervention at the GSK3 level but conclude that any intervention would be premature without greater understanding of the precise role of GSK3 in cardiac processes.

The Role of K63-linked Ubiquitination Cycles in Akt Kinase Activation

Akt (also known as protein kinase B) serves a central regulator in PI3K/Akt signaling pathways to regulate numerous physiological functions including cell proliferation, survival and metabolism. Akt activation requires the binding of Akt to phospholipid PIP3 on the plasma membrane and subsequent phosphorylation of Akt by its kinases. Growth factor-mediated membrane recruitment of Akt is a crucial step for Akt activation. However, the mechanism of Akt membrane translocation is unclear. Protein ubiquitination is a significant posttranslational modification that controls many biological functions such as protein trafficking and signaling activation. Therefore, we hypothesize that ubiquitination may be involved in Akt signaling activation. We have demonstrated that Akt could be conjugated with non-proteolytic K63-linked ubiquitination by TRAF6 ubiquitin E3 ligase. This modification on Akt was required for membrane recruitment, phosphorylation and activation of Akt in response to growth factor stimulation. The human cancer-associated Akt E17K mutant exhibited an increase in K63-linked ubiquitination, which contributes to the enrichment of membrane recruitment and phosphorylation of Akt. Thus, we conclude that K63-linked ubiquitination is a critical step for oncogenic Akt activation and also involved in human cancer development. Notably, the process of protein ubiquitination can be reversed by deubiquitinating enzymes (DUBs), which play a critical role to terminate signaling activation induced by ubiquitination. To further investigate how ubiquitination cycles regulate Akt activation, we have identified that CYLD as a DUB for Akt, and CYLD inhibited growth factor-induced ubiquitination and activation of Akt. Under serum-depletion condition, CYLD interacts with Akt and keep Akt under inactive state by directly removing K63-linked ubiquitination of Akt. CYLD disassociates with Akt upon growth factor stimulation, thereby allowing E3 ligases to induce ubiquitination and activation of Akt. We also demonstrated that CYLD deficiency promoted cancer cell proliferation, survival, glucose metabolism and human prostate cancer development. Therefore, we conclude that CYLD plays a critical role for negatively regulating Akt signaling activation through deubiquitination of Akt. In summary, this study delineated the important mechanism of cycles of ubiquitination and deubiquitination of Akt in regulating membrane translocation and activation of Akt, and TRAF6 and CYLD as central switches for these processes.

L'implication de la Cycline B dans le processus de cytocinèse

Un dérèglement du cycle cellulaire peut causer le cancer. Lors de la cytocinèse un anneau contractile d’actine et de myosine se forme, se contracte, et donne un anneau du midbody qui mène à l’abscision. Le processus de cytocinèse est sous le contrôle de protéines telles que la GTPase Rho qui active la cytocinèse et les cyclines-Cdks qui l'inhibent. La Drosophile possède 3 cyclines mitotiques CycA/ CycB/ CycB3 qui sont successivement dégradées en fin de mitose et permettent l'initiation de la cytocinèse. La dernière étape d’abscission est un phénomène qui reste encore peu connu. Les protéines Vps4 et CHMP4C liées à ANCHR vont, sous la dépendance de la kinase Aurora B, promouvoir l’abscision mais, suite à quelques études récentes, il semble y avoir une implication de la cycline B. Ici, le but était de tester l’implication de cette cycline dans les processus de cytocinèse et d’abscision, elle a été menée par microscopie à haute résolution en temps réel avec des cellules S2 de l’organisme Drosophila melanogaster par le suivi de protéines recombinantes fluorescentes. L’étude a été divisée en deux axes : gain et perte de fonction par l’intermédiaire respectivement de la protéine Cycline B recombinante stable, non dégradable (CycBstable-GFP) et l’inhibition par l’utilisation d’ARN double brin (ARNdb) sur l’endogène. La CycBstable-GFP a perturbé la cytocinèse en induisant plusieurs anneaux contractiles et midbodies. En revanche la réduction de l’expression de CycB n'a pas eu d’effet observable, et elle ne semble pas avoir d’action sur l’abscission malgré le recrutement de CycB-GFP au midbody tardif. En revanche la protéine Cdk1 semble avoir un rôle dans l'abscision puisque sa réduction d’expression a induit un délai. Elle a donc une implication potentielle sur la cytocinèse.

Involvement of phosphoinositide 3-kinase and Akt in the induction of muscle protein degradation by proteolysis-inducing factor

In the present study the role of Akt/PKB (protein kinase B) in PIF- (proteolysis-inducing factor) induced protein degradation has been investigated in murine myotubes. PIF induced transient phosphorylation of Akt at Ser(473) within 30 min, which was attenuated by the PI3K (phosphoinositide 3-kinase) inhibitor LY294002 and the tyrosine kinase inhibitor genistein. Protein degradation was attenuated in myotubes expressing a dominant-negative mutant of Akt (termed DNAkt), compared with the wild-type variant, whereas it was enhanced in myotubes containing a constitutively active Akt construct (termed MyrAkt). A similar effect was observed on the induction of the ubiquitin-proteasome pathway. Phosphorylation of Akt has been linked to up-regulation of the ubiquitin-proteasome pathway through activation of NF-kappaB (nuclear factor kappaB) in a PI3K-dependent process. Protein degradation was attenuated by rapamycin, a specific inhibitor of mTOR (mammalian target of rapamycin), when added before, or up to 30 min after, addition of PIF. PIF induced transient phosphorylation of mTOR and the 70 kDa ribosomal protein S6 kinase. These results suggest that transient activation of Akt results in an increased protein degradation through activation of NF-kappaB and that this also allows for a specific synthesis of proteasome subunits.

An extracellular signal-regulated kinase 2 survival pathway mediates resistance of human mesothelioma cells to asbestos-induced injury

We hypothesized that normal human mesothelial cells acquire resistance to asbestos-induced toxicity via induction of one or more epidermal growth factor receptor (EGFR) - linked survival pathways (phosphoinositol-3-kinase/AKT/ mammalian target of rapamycin and extracellular signal - regulated kinase [ERK] 1/2) during simian virus 40 (SV40) transformation and carcinogenesis. Both isolated HKNM-2 mesothelial cells and a telomerase-immortalized mesothelial line (LP9/TERT-1) were more sensitive to crocidolite asbestos toxicity than an SV40 Tag-immortalized mesothelial line (MET5A) and malignant mesothelioma cell lines (HMESO and PPM Mill). Whereas increases in phosphorylation of AKT (pAKT) were observed in MET5A cells in response to asbestos, LP9/TERT-1 cells exhibited dose-related decreases in pAKT levels. Pretreatment with an EGFR phosphorylation or mitogen-activated protein kinase kinase 1/2 inhibitor abrogated asbestos-induced phosphorylated ERK (pERK) 1/2 levels in both LP9/TERT-1 and MET5A cells as well as increases in pAKT levels in MET5A cells. Transient transfection of small interfering RNAs targeting ERK1, ERK2, or AKT revealed that ERK1/2 pathways were involved in cell death by asbestos in both cell lines. Asbestos-resistant HMESO or PPM Mill cells with high endogenous levels of ERKs or AKT did not show dose-responsive increases in pERK1/ERK1, pERK2/ERK2, or pAKT/AKT levels by asbestos. However, small hairpin ERK2 stable cell lines created from both malignant mesothelioma lines were more sensitive to asbestos toxicity than shERK1 and shControl lines, and exhibited unique, tumor-specific changes in endogenous cell death - related gene expression. Our results suggest that EGFR phosphorylation is causally linkedto pERK and pAKT activation by asbestos in normal and SV40 Tag - immortalized human mesothelial cells. They also indicate that ERK2 plays a role in modulating asbestos toxicity by regulating genes critical to cell injury and survival that are differentially expressed in human mesotheliomas.

Specific Small-Molecule Activator of Aurora Kinase A Induces Autophosphorylation in a Cell-Free System

Aurora kinases are essential for chromosomal segregation and cell division and thereby important for maintaining the proper genomic integrity. There are three classes of aurora kinases in humans: A, B, and C. Aurora kinase A is frequently overexpressed in various cancers. The link of the overexpression and tumorigenesis is yet to be understood. By employing virtual screening, we have found that anacardic acid, a pentadecane aliphatic chain containing hydroxylcarboxylic acid, from cashew nut shell liquid could be docked in Aurora kinases A and B. Remarkably, we found that anacardic acid could potently activate the Aurora kinase A mediated phosphorylation of histone H3, but at a similar concentration the activity of aurora kinase B remained unaffected in vitro. Mechanistically, anacardic acid induces the structural changes and also the autophosphorylation of the aurora kinase A to enhance the enzyme activity. This data thus indicate anacardic acid as the first small-molecule activator of Aurora kinase, which could be highly useful for probing the function of hyperactive (overexpressed) Aurora kinase A.

Essential role of PI3-kinase pathway in p53-mediated transcription: Implications in cancer chemotherapy

The PI3-kinase pathway is the target of inactivation in achieving better cancer chemotherapy. Here, we report that p53-mediated transcription is inhibited by pharmacological inhibitors and a dominant-negative mutant of PI3-kinase, and this inhibition was relieved by a constitutively active mutant of PI3-kinase. Akt/PKB and mTOR, the downstream effectors of PI3-kinase, were also found to be essential. LY294002 (PI3-kinase inhibitor) pre-treatment altered the post-translational modifications and the sub-cellular localization of p53. Although LY294002 increased the chemosensitivity of cells to low concentrations of adriamycin (adriamycin-low), it protected the cells from cytotoxicity induced by high concentrations of adriamycin (adriamycin-high) in a p53-dependent manner. Further, we found that LY294002 completely abolished the activation of p53 target genes (particularly pro-apoptotic) under adriamycin-high conditions, whereas it only marginally repressed the p53 target genes under adriamycin-low conditions; in fact, it further activated the transcription of NOXA, HRK, APAF1 and CASP5 genes. Thus, the differential effect of PI3-kinase on p53 functions seems to be responsible for the differential regulation of DNA damage-induced cytotoxicity and cell death by PI3-kinase. Our finding becomes relevant in the light of ongoing combination chemotherapy trials with the PI3-kinase pathway inhibitors and underscores the importance of p53 status in the careful formulation of combination chemotherapies. Oncogene (2010) 29, 3605-3618; doi: 10.1038/onc.2010.123; published online 26 April 2010

Dieta hiperlipídica e/ou rica em sacarose em camundongos suíços: metabolismo de carboidratos, fígado e tecido adiposo

A doença hepática gordurosa não alcoólica é uma desordem multifatorial causada principalmente por excesso nutricional e resistência à insulina, com prevalência estimada de 20-40% nos países ocidentais. A dieta hiperlipídica e/ou rica em sacarose pode influenciar no desenvolvimento da esteatose hepática associada à obesidade e a resistência à insulina. O fígado, por assumir papel central no controle metabólico, é um órgão alvo nos casos de excesso alimentar, ocasionando, principalmente, acúmulo de gotículas de gordura nos hepatócitos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o início das alterações morfológicas e metabólicas no fígado e no tecido adiposo de camundongos suíços machos alimentados com dieta hiperlipídica e/ou rica em sacarose. Camundongos suíços machos aos três meses de idade foram divididos em quatro grupos nutricionais: dieta padrão (SC), dieta hiperlipídica (HF), dieta rica em sacarose (HSu) e dieta hiperlipídica rica em sacarose (HFHSu). Os animais receberam as respectivas dietas durante quatro semanas. A massa corporal, a ingestão alimentar e a tolerância oral à glicose foram avaliados. Ao sacrifício, o fígado e os depósitos de gordura corporal foram removidos e processados para análises histomorfométricas e moleculares. As amostras de sangue foram obtidas para análises bioquímicas plasmáticas. Os dados foram expressos como média e erro padrão da média e as diferenças foram testadas por one-way ANOVA com pós-teste de Holm-Sidak, e foi considerado o nível de significância de p<0,05. Os grupos HF e HFHSu apresentaram-se mais pesados quando comparados aos grupos SC e HSu. Os animais dos grupos HF, HSu e HFHSu apresentaram intolerância à glicose, esteatose hepática e aumento de triglicerídeos hepáticos quando comparados ao grupo SC (p<0,0005). Adicionalmente, houve elevação na expressão hepática das proteínas transportador de glicose 2 (GLUT-2), proteína de ligação ao elemento regulador do esterol 1-c (SREBP1-c), fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK), glicose -6- fosfatase (G6PASE), substrato do receptor da insulinaI-1 (IRS-1) e proteína quinase B (AKt/ou PKB) e redução da expressão no fígado do receptor ativador de proliferação peroxissomal (PPAR-α) nos grupos experimentais em comparação com o grupo SC (p<0,0005). A administração de dieta hiperlipídica e/ou rica em sacarose promoveu intolerância à glicose e danos hepáticos (hepatomegalia, esteatose, redução da beta-oxidação, aumento na lipogênese e na produção de glicose) em camundongos machos adultos.