Intracellular membrane trafficking in Osteoclasts The role of direct Rab protein – Rac 1 interactions in the targeting of intracellular vesicles

Osteoclasts are cells responsible for bone resorption. These cells undergo extensive membrane re-organization during their polarization for bone resorption and form four distinct membrane domains, namely the ruffled border, the basolateral membrane, the sealing zone and the functional secretory domain. The endocytic/biosynthetic pathway and transcytotic route(s) are important for the resorption process, since the endocytic/biosynthetic pathway brings the specific vesicles to the ruffled border whereas the transcytotic flow is believed to transport the degraded bone matrix away from the resorption lacuna to the functional secretory domain. In the present study, we found a new transcytotic route from the functional secretory domain to the ruffled border, which may compensate membrane loss from the ruffled border during the resorption process. We also found that lipid rafts are essential for the ruffled border-targeted late endosomal pathways. A small GTP-binding protein, Rab7, has earlier been shown to regulate the late steps of the endocytic pathway. In bone-resorbing osteoclasts it is involved in the formation of the ruffled border, which displays several features of late endosomal membranes. Here we discovered a new Rab7-interacting protein, Rac1, which is another small GTP-binding protein and binds to the GTP-form of Rab7 in vitro. We demonstrated further that Rab7 colocalizes with Rac1 at the fusion zone of the ruffled border in bone-resorbing osteoclasts. In other cell types, such as fibroblast-like cells, this colocalization is mainly perinuclear. Because Rac1 is known to control the actin cytoskeleton through its effectors, we suggest that the Rab7-Rac1 interaction may mediate late endosomal transport between microtubules and microfilaments, thus enabling endosomal vesicles to switch tracks from microtubules to microfilaments before their fusion to the ruffled border. We then studied the role of Rab-Rac1 interaction in the slow recycling pathway. We revealed that Rac1 also binds directly to Rab11 and to some other but not all Rab-proteins, suggesting that Rab-Rac1 interaction could be a general regulatory mechanism to direct the intracellular vesicles from microtubule mediated transport to actin filament mediated transport and vice versa. On the basis of our results we thus propose a new hypothesis for these GTPases in the regulation of intracellular membrane flow.

Angiotensin II stimulates MCP-1 production in rat glomerular endothelial cells via NAD(P)H oxidase-dependent nuclear factor-kappa B signaling

Angiotensin II (Ang II) plays a crucial role in the pathogenesis of renal diseases. The objective of the present study was to investigate the possible inflammatory effect of Ang II on glomerular endothelial cells and the underlying mechanism. We isolated and characterized primary cultures of rat glomerular endothelial cells (GECs) and observed that Ang II induced the synthesis of monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) in GECs as demonstrated by Western blot. Ang II stimulation, at concentrations ranging from 0.1 to 10 µm, of rat GECs induced a rapid increase in the generation of reactive oxygen species as indicated by laser fluoroscopy. The level of p47phox protein, an NAD(P)H oxidase subunit, was also increased by Ang II treatment. These effects of Ang II on GECs were all reduced by diphenyleneiodonium (1.0 µm), an NAD(P)H oxidase inhibitor. Ang II stimulation also promoted the activation of nuclear factor-kappa B (NF-κB). Telmisartan (1.0 µm), an AT1 receptor blocker, blocked all the effects of Ang II on rat GECs. These data suggest that the inhibition of NAD(P)H oxidase-dependent NF-κB signaling reduces the increase in MCP-1 production by GECs induced by Ang II. This may provide a mechanistic basis for the benefits of selective AT1 blockade in dealing with chronic renal disease.

Stress-related hormone norepinephrine induces interleukin-6 expression in GES-1 cells

In the current literature, there is evidence that psychological factors can affect the incidence and progression of some cancers. Interleukin 6 (IL-6) is known to be elevated in individuals experiencing chronic stress and is also involved in oncogenesis and cancer progression. However, the precise mechanism of IL-6 induction by the stress-related hormone norepinephrine (NE) is not clear, and, furthermore, there are no reports about the effect of NE on IL-6 expression in gastric epithelial cells. In this study, we examined the effect of NE on IL-6 expression in immortalized human gastric epithelial cells (GES-1 cells). Using real-time PCR and enzyme-linked immunoassay, we demonstrated that NE can induce IL-6 mRNA and protein expression in GES-1 cells. The induction is through the β-adrenergic receptor-cAMP-protein kinase A pathway and mainly at the transcriptional level. Progressive 5′-deletions and site-directed mutagenesis of the parental construct show that, although activating-protein-1 (AP-1), cAMP-responsive element binding protein (CREB), CCAAT-enhancer binding protein-β (C/EBP-β), and nuclear factor κ-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) binding sites are all required in the basal transcription of IL-6, only AP-1 and CREB binding sites in the IL-6 promoter are required in NE-induced IL-6 expression. The results suggest that chronic stress may increase IL-6 secretion of human gastric epithelial cells, at least in part, by the stress-associated hormone norepinephrine, and provides basic data on stress and gastric cancer progression.

Régulation de la lipoprotéine lipase macrophagique et de LOX-1 par des facteurs métaboliques. Implications dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de décès dans les pays occidentaux et constituent la principale complication associée au diabète. La lipoprotéine lipase (LPL) est une enzyme clé du métabolisme des lipides et est responsable de l'hydrolyse des lipoprotéines riches en triglycérides (TG). Plusieurs études ont démontré que la LPL sécrétée par les macrophages dans la paroi artérielle est pro-athérogénique. La dysfonction endothéliale caractérise les stades précoces du processus athérosclérotique. Il a été observé qu’un récepteur nouvellement identifié des lipoprotéines de basse densité oxydées (LDLox), le récepteur de type lectine des LDLox (LOX-1), est fortement exprimé dans les lésions athérosclérotiques humaines et dans l’aorte de rats diabétiques, suggérant un rôle clé de LOX-1 dans la pathogénèse de l’athérosclérose diabétique. Au vu du rôle potentiel de la LPL macrophagique et du LOX-1 dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2, nous avons évalué la régulation de ces deux molécules pro-athérogéniques par des facteurs métaboliques et inflammatoires augmentés dans le diabète, soit la leptine, l’acide linoléique (LA) et la protéine C-réactive (CRP). Nos résultats démontrent que : 1) Dans les cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs), LA augmente l’expression protéique de LOX-1 de façon temps- et dose-dépendante; 2) La pré-incubation de HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la NADPH oxydase, de la protéine kinase C (PKC) et du facteur nucléaire-kappa B (NF-kB), inhibe l’effet stimulant de LA sur l’expression protéique de LOX-1; 3) Dans les HAECs traitées avec LA, on observe une augmentation d’expression des isoformes classiques de la PKC; 4) LA augmente de manière significative l’expression génique de LOX-1 ainsi que la liaison des protéines nucléaires extraites des HAECs à la séquence régulatrice NF-kB présente dans le promoteur du gène de LOX-1; 5) LA augmente, via LOX-1, la captation des LDLox par les cellules endothéliales. Pris dans leur ensemble, ces résultats démontrent que LA augmente l’expression endothéliale de LOX-1 in vitro et appuient le rôle clé de LA dans la dysfonction endothéliale associée au diabète. Au vu de nos études antérieures démontrant qu’une expression accrue de LPL macrophagique chez les patients diabétiques de type 2 et que l’augmentation de facteurs métaboliques dans cette maladie, soit l’homocystéine (Hcys), les acides gras et les produits terminaux de glycation (AGE), accroissent l’expression de la LPL macrophagique, nous avons par la suite déterminé l’effet, in vitro, de deux autres facteurs métaboliques et inflammatoires surexprimés dans le diabète, soit la leptine et la CRP, sur l’expression de la LPL macrophagique. Les concentrations plasmatiques de leptine sont élevées chez les patients diabétiques et sont associées à un accroissement des risques cardiovasculaires. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la leptine augmente l’expression de la LPL, tant au niveau génique que protéique; 2) L’effet stimulant de la leptine sur la LPL est aboli par la pré-incubation avec un anticorps dirigé contre les récepteurs à la leptine (Ob-R), des inhibiteurs de la PKC et des antioxydants; 3) La leptine augmente l’expression membranaire des isoformes classiques de la PKC et la diminution de l’expression endogène de la PKC, abolit l’effet de la leptine sur l’expression de la LPL macrophagique; 4) Dans les macrophages murins, la leptine augmente le taux de synthèse de la LPL et augmente la liaison de protéines nucléaires à la séquence protéine activée-1 (AP-1) du promoteur du gène de la LPL. Ces observations supportent la possibilité que la leptine puisse représenter un facteur stimulant de la LPL macrophagique dans le diabète. Finalement, nous avons déterminé, in vitro, l’effet de la CRP sur l’expression de la LPL macrophagique. La CRP est une molécule inflammatoire et un puissant prédicteur d’événements cardiovasculaires. Des concentrations élevées de CRP sérique sont documentées chez les patients diabétiques de type 2. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la CRP augmente l’expression de la LPL au niveau génique et protéique et la liaison de la CRP aux récepteurs CD32 est nécessaire pour médier ses effets; 2) La pré-incubation de macrophages humains avec des antioxydants, des inhibiteurs de la PKC et de la protéine kinase mitogénique activée (MAPK), prévient l’induction de la LPL par la CRP; 3) La CRP augmente l’activité de la LPL, la génération intracellulaire d’espèces radicalaires oxygénées (ROS), l’expression d’isoformes classiques de la PKC et la phosphorylation des kinases extracellulaires régulées 1/2 (ERK 1/2); 4) Les macrophages murins traités avec la CRP démontrent une augmentation de la liaison des protéines nucléaires à la séquence AP-1 du promoteur du gène de la LPL. Ces données suggèrent que la LPL puisse représenter un nouveau facteur médiant les effets délétères de la CRP dans la vasculopathie diabétique. Dans l’ensemble nos études démontrent le rôle clé de facteurs métaboliques et inflammatoires dans la régulation vasculaire de la LPL et du LOX-1 dans le diabète. Nos données suggèrent que la LPL et le LOX-1 puissent représenter des contributeurs clé de l’athérogénèse accélérée associée au diabète chez l’humain. Mots-clés : athérosclérose, maladies cardiovasculaires, diabète de type 2, macrophage, LPL, cellules endothéliales, LOX-1, stress oxydatif, leptine, LA, CRP.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

The BTB/POZ Transcription Factor Miz-1 Is Required To Regulate The Commitment, Survival And Differentiation Of Early B And T Cell Lineages

Les lymphocytes B et T sont issus de cellules progénitrices lymphoïdes de la moelle osseuse qui se différencient grâce à l’action de facteurs de transcription, cytokines et voies de signalisation, dont l’interleukine-7 (IL-7)/IL-7 récepteur (IL-7R). Le facteur de transcription c-Myc est exprimé par les cellules lymphoïdes et contrôle leur croissance et leur différenciation. Cette régulation transcriptionnelle peut être coordonnée par le complexe c-Myc/Myc-Interacting Zinc finger protein-1 (Miz-1). Le but de ce projet était de comprendre les mécanismes qui impliquent Miz-1 et le complexe c-Myc/Miz-1 dans le développement des lymphocytes B et T. Pour réaliser ce projet, des souris déficientes pour le domaine de transactivation de Miz-1 (Miz-1POZ) et des souris à allèles mutantes pour c-MycV394D, mutation qui empêche l’interaction avec Miz-1, ont été générées. La caractérisation des souris Miz 1POZ a démontré que l’inactivation de Miz-1 perturbe le développement des lymphocytes B et T aux stades précoces de leur différenciation qui dépend de l’IL-7. L’analyse de la cascade de signalisation IL-7/IL-7R a montré que ces cellules surexpriment la protéine inhibitrice SOCS1 qui empêche la phosphorylation de STAT5 et perturbe la régulation à la hausse de la protéine de survie Bcl-2. De plus, Miz-1 se lie directement au promoteur de SOCS1 et contrôle son activité. En plus de contrôler l’axe IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 spécifiquement aux stades précoces du développement afin d’assurer la survie des progéniteurs B et T, Miz-1 régule l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B afin de coordonner les signaux nécessaires pour la différenciation des cellules immatures. La caractérisation des souris c-MycV394D a montré, quant à elle, que les fonctions de Miz-1 dans les cellules B et T semblent indépendantes de c-Myc. Les cellules T des souris Miz-1POZ ont un défaut de différenciation additionnel au niveau de la -sélection, étape où les signaux initiés par le TCR remplacent ceux induits par IL-7 pour assurer la prolifération et la différenciation des thymocytes en stades plus matures. À cette étape du développement, une forme fonctionnelle de Miz-1 semble être requise pour contrôler le niveau d’activation de la voie p53, induite lors du processus de réarrangement V(D)J du TCR. L’expression de gènes pro-apoptotiques PUMA, NOXA, Bax et du régulateur de cycle cellulaire p21CIP1 est régulée à la hausse dans les cellules des souris Miz-1POZ. Ceci provoque un débalancement pro-apoptotique qui empêche la progression du cycle cellulaire des cellules TCR-positives. La survie des cellules peut être rétablie à ce stade de différenciation en assurant une coordination adéquate entre les signaux initiés par l’introduction d’un TCR transgénique et d’un transgène codant pour la protéine Bcl-2. En conclusion, ces études ont montré que Miz-1 intervient à deux niveaux du développement lymphoïde: l’un précoce en contrôlant la signalisation induite par l’IL-7 dans les cellules B et T, en plus de l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B; et l’autre tardif, en coordonnant les signaux de survie issus par le TCR et p53 dans les cellules T. Étant donné que les thymocytes et lymphocytes B immatures sont sujets à plusieurs rondes de prolifération, ces études serviront à mieux comprendre l’implication des régulateurs du cycle cellulaire comme c-Myc et Miz-1 dans la génération des signaux nécessaires à la différenciation non aberrante et à la survie des ces cellules. Enfin, les modèles expérimentaux, souris déficientes ou à allèles mutantes, utilisés pour ce travail permettront de mieux définir les bases moléculaires de la transformation maligne des lymphocytes B et T et de révéler les mécanismes conduisant au lymphome.

Blueberry-induced changes in spatial working memory correlate with changes in hippocampal CREB phosphorylation and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels

Phytochemical-rich foods have been shown to be effective at reversing age-related deficits in memory in both animals and humans. We show that a supplementation with a blueberry diet (2% w/w) for 12 weeks improves the performance of aged animals in spatial working memory tasks. This improvement emerged within 3 weeks and persisted for the remainder of the testing period. Memory performance correlated well with the activation of cAMP-response element-binding protein (CREB) and increases in both pro- and mature levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in the hippocampus. Changes in CREB and BDNF in aged and blueberry-supplemented animals were accompanied by increases in the phosphorylation state of extracellular signal-related kinase (ERK1/2), rather than that of calcium calmodulin kinase (CaMKII and CaMKIV) or protein kinase A. Furthermore, age and blueberry supplementation were linked to changes in the activation state of Akt, mTOR, and the levels of Arc/Arg3.1 in the hippocampus, suggesting that pathways involved in de novo protein synthesis may be involved. Although causal relationships cannot be made among supplementation, behavior, and biochemical parameters, the measurement of anthocyanins and flavanols in the brain following blueberry supplementation may indicate that changes in spatial working memory in aged animals are linked to the effects of flavonoids on the ERK-CREB-BDNF pathway. (c) 2008 Elsevier Inc. All Fights reserved.

Phenolic acid intake, delivered via moderate champagne wine consumption, improves spatial working memory via the modulation of hippocampal and cortical protein expression/activation.

Aims: While much data exist for the effects of flavonoid-rich foods on spatial memory in rodents, there are no such data for foods/beverages predominantly containing hydroxycinnamates and phenolic acids. To address this, we investigated the effects of moderate Champagne wine intake, which is rich in these components, on spatial memory and related mechanisms relative to the alcohol- and energy-matched controls. Results: In contrast to the isocaloric and alcohol-matched controls, supplementation with Champagne wine (1.78 ml/kg BW, alcohol 12.5% vol.) for 6 weeks led to an improvement in spatial working memory in aged rodents. Targeted protein arrays indicated that these behavioral effects were paralleled by the differential expression of a number of hippocampal and cortical proteins (relative to the isocaloric control group), including those involved in signal transduction, neuroplasticity, apoptosis, and cell cycle regulation. Western immunoblotting confirmed the differential modulation of brain-derived neurotrophic factor, cAMP response-element-binding protein (CREB), p38, dystrophin, 2',3'-cyclic-nucleotide 3'-phosphodiesterase, mammalian target of rapamycin (mTOR), and Bcl-xL in response to Champagne supplementation compared to the control drink, and the modulation of mTOR, Bcl-xL, and CREB in response to alcohol supplementation. Innovation: Our data suggest that smaller phenolics such as gallic acid, protocatechuic acid, tyrosol, caftaric acid, and caffeic acid, in addition to flavonoids, are capable of exerting improvements in spatial memory via the modulation in hippocampal signaling and protein expression. Conclusion: Changes in spatial working memory induced by the Champagne supplementation are linked to the effects of absorbed phenolics on cytoskeletal proteins, neurotrophin expression, and the effects of alcohol on the regulation of apoptotic events in the hippocampus and cortex. Antioxid. Redox Signal. 00, 000-000.

Long-term depression activates transcription of immediate early transcription factor genes: involvement of serum response factor/Elk-1

Long-term depression (LTD) is one of the paradigms used in vivo or ex vivo for studying memory formation. In order to identify genes with potential relevance for memory formation we used mouse organotypic hippocampal slice cultures in which chemical LTD was induced by applications of 3,5-dihydroxyphenylglycine (DHPG). The induction of chemical LTD was robust, as monitored electrophysiologically. Gene expression analysis after chemical LTD induction was performed using cDNA microarrays containing >7,000 probes. The DHPG-induced expression of immediate early genes (c-fos, junB, egr1 and nr4a1) was subsequently verified by TaqMan polymerase chain reaction. Bioinformatic analysis suggested a common regulator element [serum response factor (SRF)/Elk-1 binding sites] within the promoter region of these genes. Indeed, here we could show a DHPG-dependent binding of SRF at the SRF response element (SRE) site within the promoter region of c-fos and junB. However, SRF binding to egr1 promoter sites was constitutive. The phosphorylation of the ternary complex factor Elk-1 and its localization in the nucleus of hippocampal neurones after DHPG treatment was shown by immunofluorescence using a phosphospecific antibody. We suggest that LTD leads to SRF/Elk-1-regulated gene expression of immediate early transcription factors, which could in turn promote a second broader wave of gene expression.

Growth factor receptor-bound protein 2 contributes to (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif-mediated signaling in platelets

Rationale: Platelets are anuclear cell fragments derived from bone marrow megakaryocytes (MKs) that safeguard vascular integrity but may also cause pathological vessel occlusion. One major pathway of platelet activation is triggered by 2 receptors that signal through an (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM), the activating collagen receptor glycoprotein (GP) VI and the C-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2). Growth factor receptor–bound protein 2 (Grb2) is a ubiquitously expressed adapter molecule involved in signaling processes of numerous receptors in different cell types, but its function in platelets and MKs is unknown. Objective: We tested the hypothesis that Grb2 is a crucial adapter protein in (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif signaling in platelets. Methods and Results: Here, we show that genetic ablation of Grb2 in MKs and platelets did not interfere with MK differentiation or platelet production. However, Grb2-deficiency severely impaired glycoprotein VI–mediated platelet activation because of defective stabilization of the linker of activated T-cell (LAT) signalosome and activation of downstream signaling proteins that resulted in reduced adhesion, aggregation, and coagulant activity on collagen in vitro. Similarly, CLEC-2–mediated signaling was impaired in Grb2-deficient platelets, whereas the cells responded normally to stimulation of G protein–coupled receptors. In vivo, this selective (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif signaling defect resulted in prolonged bleeding times but affected arterial thrombus formation only after concomitant treatment with acetylsalicylic acid, indicating that defective glycoprotein VI signaling in the absence of Grb2 can be compensated through thromboxane A2–induced G protein–coupled receptor signaling pathways. Conclusions: These results reveal an important contribution of Grb2 in (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif signaling in platelets in hemostasis and thrombosis by stabilizing the LAT signalosome.

MuRF1 is a muscle fiber-type II associated factor and together with MuRF2 regulates type-II fiber trophicity and maintenance

MuRF1 is a member of the RBCC (RING, B-box, coiled-coil) superfamily that has been proposed to act as an atrogin during muscle wasting. Here, we show that MuRF1 is preferentially induced in type-II muscle fibers after denervation. Fourteen days after denervation, MuRF1 protein was further elevated but remained preferentially expressed in type-II muscle fibers. Consistent with a fiber-type dependent function of MuRF1, the tibialis anterior muscle (rich in type-II muscle fibers) was considerably more protected in MuRF1-KO mice from muscle wasting when compared to soleus muscle with mixed fiber-types. We also determined fiber-type distributions in MuRF1/MuRF2 double-deficient KO (dKO) mice, because MuRF2 is a close homolog of MuRF1. MuRF1/MuRF2 dKO mice showed a profound loss of type-II fibers in soleus muscle. As a potential mechanism we identified the interaction of MuRF1/MuRF2 with myozenin-1, a calcineurin/NFAT regulator and a factor required for maintenance of type-II muscle fibers. MuRF1/MuRF2 dKO mice had lost myozenin-1 expression in tibialis anterior muscle, implicating MuRF1/MuRF2 as regulators of the calcineurin/NFAT pathway. In summary, our data suggest that expression of MuRF1 is required for remodeling of type-II fibers under pathophysiological stress states, whereas MuRF1 and MuRF2 together are required for maintenance of type-II fibers, possibly via the regulation of myozenin-1. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Cathepsin X cleaves the beta 2 cytoplasmic tail of LFA-1 inducing the intermediate affinity form of LFA-1 and alpha-actinin-1 binding

The motility of T cells depends on the dynamic spatial regulation of integrin-mediated adhesion and de-adhesion. Cathepsin X, a cysteine protease, has been shown to regulate T-cell migration by interaction with lymphocyte function associated antigen-1 (LFA-1). LFA-1 adhesion to the ICAM-1 is controlled by the association of actin-binding proteins with the cytoplasmic tail of the beta(2) chain of LFA-1. Cleavage by cathepsin X of the amino acid residues S(769), E(768) and A(767) from the C-terminal of the beta(2) cytoplasmic tail of LFA-1 is shown to promote binding of the actin-binding protein alpha-actinin-1. Furthermore, cathepsin X overexpression reduced LFA-1 clustering and induced an intermediate affinity LFA-1 conformation that is known to associate with a-actinin-1. increased levels of intermediate affinity LFA-1 resulted in augmented cell spreading due to reduced attachment of T cells to the ICAM-1-coated surface. Gradual cleavage of LFA-1 by cathepsin X enables the transition between intermediate and high affinity LFA-1, an event that is crucial for effective T-cell migration.

Characterization of a beta-1,3-glucanase active in the alkaline midgut of Spodoptera frugiperda larvae and its relation to beta-glucan-binding proteins

Spodoptera frugiperda beta-1,3-glucanase (SLam) was purified from larval midgut. It has a molecular mass of 37.5 kDa, an alkaline optimum pH of 9.0, is active against beta-1,3-glucan (laminarin), but cannot hydrolyze yeast beta-1,3-1,6-glucan or other polysaccharides. The enzyme is an endoglucanase with low processivity (0.4), and is not inhibited by high concentrations of substrate. In contrast to other digestive beta-1,3-glucanases from insects, SLam is unable to lyse Saccharomyces cerevisae cells. The cDNA encoding SLam was cloned and sequenced, showing that the protein belongs to glycosyl hydrolase family 16 as other insect glucanases and glucan-binding proteins. Multiple sequence alignment of beta-1,3-glucanases and beta-glucan-binding protein supports the assumption that the beta-1,3-glucanase gene duplicated in the ancestor of mollusks and arthropods. One copy originated the derived beta-1,3-glucanases by the loss of an extended N-terminal region and the beta-glucan-binding proteins by the loss of the catalytic residues. SLam homology modeling suggests that E228 may affect the ionization of the catalytic residues, thus displacing the enzyme pH optimum. SLam antiserum reacts with a single protein in the insect midgut. Immunocytolocalization shows that the enzyme is present in secretory vesicles and glycocalyx from columnar cells. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A new member of the ribbon-helix-helix transcription factor superfamily from the plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri

XACb0070 is an uncharacterized protein coded by the two large plasmids isolated from Xanthomonas axonopodis pv. cirri, the agent of citrus canker and responsible for important economical losses in citrus world production. XACb0070 presents sequence homology only with other hypothetical proteins belonging to plant pathogens, none of which have their structure determined. The NMR-derived solution structure reveals this protein is a homodimer in which each monomer presents two domains with different structural and dynamic properties: a folded N-terminal domain with beta alpha alpha topology which mediates dimerization and a long disordered C-terminal tail. The folded domain shows high structural similarity to the ribbon-helix-helix transcriptional repressors, a family of DNA-binding proteins of conserved 3D fold but low sequence homology: indeed XACb0070 binds DNA. Primary sequence and fold comparison of XACb0070 with other proteins of the ribbon-helix-helix family together with examination of the genes in the vicinity of xacb0070 suggest the protein might be the component of a toxin-antitoxin system. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Human regulatory protein Ki-1/57 has characteristics of an intrinsically unstructured protein

The human protein Ki-1/57 was first identified through the cross reactivity of the anti-CD30 monoclonal antibody Ki-1; in Hodgkin lymphoma cells. The expression of Ki-1/57 in diverse cancer cells and its phosphorylation in peripheral blood leukocytes after mitogenic activation suggested its possible role in cell signaling. Ki-1/57 interacts with several other regulatory proteins involved in cellular signaling, transcriptional regulation and RNA metabolism, suggesting it may have pleiotropic functions. In a previous spectroscopic analysis, we observed a low content of secondary structure for Ki-1/57 constructs. Here, Circular dichroism experiments, in vitro RNA binding analysis, and limited proteolysis assays of recombinant Ki-1/57(122-413) and proteolysis assays of endogenous full length protein from human HEK293 cells suggested that Ki-1/57 has characteristics of an intrinsically unstructured protein. Small-angle X-ray scattering (SAXS) experiments were performed with the C-terminal fragment Ki-1/57(122-413). These results indicated an elongated shape and a partially unstructured conformation of the molecule in solution, confirming the characteristics of an intrinsically unstructured protein. Experimental curves together with ab initio modeling approaches revealed an extended and flexible molecule in solution. An elongated shape was also observed by analytical gel filtration. Furthermore, sedimentation velocity analysis suggested that Ki-1/57 is a highly asymmetric protein. These findings may explain the functional plasticity of Ki-1/57, as suggested by the wide array of proteins with which it is capable of interacting in yeast two-hybrid interaction assays.