Impaired beta-adrenoceptor-induced relaxation in small mesenteric arteries from DOCA-salt hypertensive rats is due to reduced K-Ca channel activity

beta-Adrenoceptor (beta-AR)-mediated relaxation plays an important role in the regulation of vascular tone. beta-AR-mediated vascular relaxation is reduced in various disease states and aging. We hypothesized that beta-AR-mediated vasodilatation is impaired in DOCA-salt hypertension due to alterations in the cAMP pathway. beta-AR-mediated relaxation was determined in small mesenteric arteries from DOCA-salt hypertensive and control uninephrectomized (Uni) rats. To exclude nitric oxide (NO) and cyclooxygenase (COX) pathways, relaxation responses were determined in the presence of L-NNA and indomethacin, NO synthase inhibitor and COX inhibitors, respectively. Isoprenaline (ISO)-induced relaxation was reduced in arteries from DOCA-salt compared to Uni rats. Protein kinase A (PKA) inhibitors (H89 or Rp-cAMPS) or adenylyl cyclase inhibitor (SQ22536) did not abolish the difference in ISO-induced relaxation between the groups. Forskolin (adenylyl cyclase activator)-induced relaxation was similar between the groups. The inhibition of IKCa/SKCa channels (TRAM-34 plus UCL1684) or BKCa channels (iberiotoxin) reduced ISO-induced relaxation only in Uni rats and abolished the relaxation differences between the groups. The expression of SKCa channel was decreased in DOCA-salt arteries. The expression of BKCa channel a subunit was increased whereas the expression of BKCa channel p subunit was decreased in DOCA-salt arteries. The expression of receptor for activated C kinase 1 (RACK1), which is a binding protein for BKG, channel and negatively modulates its activity, was increased in DOCA-salt arteries. These results suggest that the impairment of beta-AR-mediated relaxation in DOCA-salt mesenteric arteries may be attributable to altered IKCa/SKCa and/or BKCa channels activities rather than cAMP/PKA pathway. Impaired beta-AR-stimulated BKCa channel activity may be due to the imbalance between its subunit expressions and RACK1 upregulation. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mechanisms underlying the inhibitory effects of uroguanylin on NHE3 transport activity in renal proximal tubule

Lessa LM, Carraro-Lacroix LR, Crajoinas RO, Bezerra CN, Dariolli R, Girardi AC, Fonteles MC, Malnic G. Mechanisms underlying the inhibitory effects of uroguanylin on NHE3 transport activity in renal proximal tubule. Am J Physiol Renal Physiol 303: F1399-F1408, 2012. First published September 5, 2012; doi: 10.1152/ajprenal.00385.2011.-We previously demonstrated that uroguanylin (UGN) significantly inhibits Na+/H+ exchanger (NHE)3-mediated bicarbonate reabsorption. In the present study, we aimed to elucidate the molecular mechanisms underlying the action of UGN on NHE3 in rat renal proximal tubules and in a proximal tubule cell line (LLC-PK1). The in vivo studies were performed by the stationary microperfusion technique, in which we measured H+ secretion in rat renal proximal segments, through a H+-sensitive microelectrode. UGN (1 mu M) significantly inhibited the net of proximal bicarbonate reabsorption. The inhibitory effect of UGN was completely abolished by either the protein kinase G (PKG) inhibitor KT5823 or by the protein kinase A (PKA) inhibitor H-89. The effects of UGN in vitro were found to be similar to those obtained by microperfusion. Indeed, we observed that incubation of LLC-PK1 cells with UGN induced an increase in the intracellular levels of cAMP and cGMP, as well as activation of both PKA and PKG. Furthermore, we found that UGN can increase the levels of NHE3 phosphorylation at the PKA consensus sites 552 and 605 in LLC-PK1 cells. Finally, treatment of LLC-PK1 cells with UGN reduced the amount of NHE3 at the cell surface. Overall, our data suggest that the inhibitory effect of UGN on NHE3 transport activity in proximal tubule is mediated by activation of both cGMP/PKG and cAMP/PKA signaling pathways which in turn leads to NHE3 phosphorylation and reduced NHE3 surface expression. Moreover, this study sheds light on mechanisms by which guanylin peptides

Chk1 phosphorylation of Metnase enhances DNA repair but inhibits replication fork restart

Chk1 both arrests replication forks and enhances repair of DNA damage by phosphorylating downstream effectors. Although there has been a concerted effort to identify effectors of Chk1 activity, underlying mechanisms of effector action are still being identified. Metnase (also called SETMAR) is a SET and transposase domain protein that promotes both DNA double-strand break (DSB) repair and restart of stalled replication forks. In this study, we show that Metnase is phosphorylated only on Ser495 (S495) in vivo in response to DNA damage by ionizing radiation. Chk1 is the major mediator of this phosphorylation event. We had previously shown that wild-type (wt) Metnase associates with chromatin near DSBs and methylates histone H3 Lys36. Here we show that a Ser495Ala (S495A) Metnase mutant, which is not phosphorylated by Chk1, is defective in DSB-induced chromatin association. The S495A mutant also fails to enhance repair of an induced DSB when compared with wt Metnase. Interestingly, the S495A mutant demonstrated increased restart of stalled replication forks compared with wt Metnase. Thus, phosphorylation of Metnase S495 differentiates between these two functions, enhancing DSB repair and repressing replication fork restart. In summary, these data lend insight into the mechanism by which Chk1 enhances repair of DNA damage while at the same time repressing stalled replication fork restart. Oncogene (2012) 31, 4245-4254; doi:10.1038/onc.2011.586; published online 9 January 2012

Changes in food intake, metabolic parameters and insulin resistance are induced by an isoenergetic, medium-chain fatty acid diet and are associated with modifications in insulin signalling in isolated rat pancreatic islets

LLong-chain fatty acids are capable of inducing alterations in the homoeostasis of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS), but the effect of medium-chain fatty acids (MCFA) is poorly elucidated. In the present study, we fed a normoenergetic MCFA diet to male rats from the age of 1 month to the age of 4 months in order to analyse the effect of MCFA on body growth, insulin sensitivity and GSIS. The 45% MCFA substitution of whole fatty acids in the normoenergetic diet impaired whole body growth and resulted in increased body adiposity and hyperinsulinaemia, and reduced insulin-mediated glucose uptake in skeletal muscle. In addition, the isolated pancreatic islets from the MCFA-fed rats showed impaired GSIS and reduced protein kinase Ba (AKT1) protein expression and extracellular signal-related kinase isoforms 1 and 2 (ERK(1/2)) phosphorylation, which were accompanied by increased cellular death. Furthermore, there was a mildly increased cholinergic sensitivity to GSIS. We discuss these findings in further detail, and advocate that they might have a role in the mechanistic pathway leading to the compensatory hyperinsulinaemic status found in this animal model.

Reduced endothelium-dependent relaxation to anandamide in mesenteric arteries from young obese Zucker rats

Impaired vascular function, manifested by an altered ability of the endothelium to release endothelium-derived relaxing factors and endothelium-derived contracting factors, is consistently reported in obesity. Considering that the endothelium plays a major role in the relaxant response to the cannabinoid agonist anandamide, the present study tested the hypothesis that vascular relaxation to anandamide is decreased in obese rats. Mechanisms contributing to decreased anandamide-induced vasodilation were determined. Resistance mesenteric arteries from young obese Zucker rats (OZRs) and their lean counterparts (LZRs) were used. Vascular reactivity was evaluated in a myograph for isometric tension recording. Protein expression and localization were analyzed by Western blotting and immunofluorescence, respectively. Vasorelaxation to anandamide, acetylcholine, and sodium nitroprusside, as well as to CB1, CB2, and TRPV1 agonists was decreased in endothelium-intact mesenteric arteries from OZRs. Incubation with an AMP-dependent protein kinase (AMPK) activator or a fatty acid amide hydrolase inhibitor restored anandamide-induced vascular relaxation in OZRs. CB1 and CB2 receptors protein expression was decreased in arteries from OZRs. Incubation of mesenteric arteries with anandamide evoked endothelial nitric oxide synthase (eNOS), AMPK and acetyl CoA carboxylase phosphorylation in LZRs, whereas it decreased phosphorylation of these proteins in OZRs. In conclusion, obesity decreases anandamide-induced relaxation in resistance arteries. Decreased cannabinoid receptors expression, increased anandamide degradation, decreased AMPK/eNOS activity as well as impairment of the response mediated by TRPV1 activation seem to contribute to reduce responses to cannabinoid agonists in obesity.

Konditionale Modellsysteme zur Untersuchung der ERBB2-induzierten Tumorgenese

Konditionale Modellsysteme zur Untersuchung der ERBB2-induzierten Tumorgenese Die Rezeptor-Tyrosinkinase ERBB2 ist in einer Vielzahl epithelialer Tumore, wie Mamma- und Ovarialkarzinomen, überexprimiert. Diese erhöhte Expression korreliert mit aggressivem Tumorwachstum, verstärkter Metastasierung und schlechter Prognose für den Patienten. Zur genaueren Untersuchung molekularer Mechanismen, die zur Tumorentstehung infolge der ERBB2-Überexpression führen, wurden im Rahmen dieser Arbeit mit Hilfe des Tet-Systems induzierbare MCF-7 Zelllinien generiert. Diese exprimieren bei Gabe von Doxyzyklin ERBB2 bzw. die zum humanen ERBB2 homologe und durch Punktmutation onkogen aktivierte Rattenvariante NeuT. Nachdem die stringente Regulierbarkeit durch Doxyzyklin für die untersuchten Zellklone gezeigt werden konnte, stellte sich bei der Charakterisierung der Zelllinien heraus, dass die Induktion von ERBB2 erstaunlicherweise nicht zur Proliferation der Zellen, sondern zum Wachstumsarrest führt. Bei der Untersuchung verschiedener Zellzyklusregulatoren konnte dieser Zellzyklusarrest dem CDK-Inhibitor P21 zugeordnet werden, dessen Expression durch ERBB2 induziert wird. In P21-Antisense-Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass P21 eine Schlüsselrolle beim ERBB2-induzierten Zellzyklusarrest spielt. Neben der Induktion von P21 und der daraus resultierenden Wachstumsinhibition zeigten die Zellen starke morphologische Veränderungen und waren positiv beim Nachweis der Seneszenz-assoziierten -Galaktosidase. Erstmals konnte gezeigt werden, dass die Induktion des Onkogens ERBB2 nicht zur Proliferation, sondern zur Aktivierung eines verfrühten Seneszenz-Programms führt, welches der Zelle Schutz gegen die Onkogeneinwirkung bietet. Bei der Untersuchung verschiedener Signaltransduktionskaskaden mit Inhibitormolekülen konnte die Aktivierung dieses Seneszenz-Programms der Stress-aktivierten Proteinkinase P38 zugeordnet werden. Zur Identifizierung von Genen, die für die ERBB2-induzierte Tumorgenese relevant sind, wurde die differenzielle Genexpression eines NeuT-Klons nach 8- bzw. 48-stündiger Induktion mit Doxyzyklin in einem cDNA-Array untersucht. Dabei zeigte sich eine besonders starke Induktion von Integrin 5 und Integrin 1, die zusammen den Fibronektinrezeptor bilden. Der funktionale Nachweis des Rezeptors in einem Adhäsionsassay demonstrierte ein stark erhöhtes Adhäsionsverhalten ERBB2-überexprimierender Zellen an Fibronektin. Bei der Untersuchung von Mamma-, Ovarial- und Endometriumkarzinomen konnte die Expression von ERBB2 mit der von Integrin 5 korreliert werden. Diese Ergebnisse machen Integrin 5 zu einem potenziellen neuen Tumormarker und Therapieziel in ERBB2-überexprimierenden Tumoren. Ein weiteres interessantes Gen, das sich im Array durch ERBB2 überexprimiert zeigte, war die Matrix-Metalloproteinase MMP-9. In einem Zymografieassay konnte die erhöhte Gelatinaseaktivität von MMP-9 in Dox-induzierten Zellen nachgewiesen werden. Der Einsatz verschiedener Signaltransduktionsinhibitoren ergab, dass auch die ERBB2-induzierte Expression von MMP-9 über die Aktivierung von P38 läuft. Bei der Suche nach weiteren MMPs, die für die ERBB2-induzierte Tumorgenese relevant sein könnten, wurde MMP-13 untersucht. Erstmals konnte gezeigt werden, dass diese Matrix-Metalloproteinase von ERBB2 induziert wird. Dieser interessante Befund wurde auch in einem anderen Zellmodell in NIH3T3 Mausfibroblasten verifiziert. Durch ihre Matrix-degradierenden Eigenschaften sind MMPs potente „Werkzeuge“ für Tumorzellen und stellen ein wichtiges Ziel zur Unterbindung der Invasion und Metastasierung dieser Zellen dar. Neben den Zellkulturarbeiten wurden im Rahmen dieser Dissertation transgene Responder-Mäuse generiert, die NeuT unter Kontrolle eines Tet-responsiven Promotors exprimieren. Von vier transgenen Gründerlinien zeigten zwei eine unerwünschte, basale NeuT-Expression, für die beiden anderen Linien konnte sowohl in MEF-Assays, als auch nach Kreuzung mit rtTA- bzw. tTA-Effektor-Mäusen eine Dox-abhängige Regulation des Transgens gezeigt werden. Die Tiere dieser Linien sollen in Zukunft mit Effektor-Mäusen gepaart werden, die den rtTA bzw. tTA spezifisch in für die ERBB2-Tumorgenese relevanten Geweben, wie Ovarial- oder Lungenepithelzellen, exprimieren. So können individuelle Tumormodelle für die verschiedenen epithelialen Tumore, bei denen die Überexpression von ERBB2 von Bedeutung ist, entwickelt und untersucht werden.

Der Einfluss der regulierten Expression der onkogenen Kinase PKB,Akt auf die T-Zell-vermittelte Tumorabstoßung

Eine wesentliche Voraussetzung für die maligne Transformation von Zellen ist die Inaktivierung des programmierten Zelltodes (Apoptose). Die dabei erworbenen Defekte der Apoptose-Signalwege führen häufig zu Resistenzen gegenüber Radio- und Chemotherapien. Immuntherapeutische Ansätze haben zum Ziel, solche resistenten Tumorzellen spezifisch zu entfernen. Resistenzen gegenüber Immuntherapien können wiederum in einer gestörten Immunerkennung der Tumorzellen oder deren Resistenz gegenüber Immuneffektormechanismen begründet sein. Ziel der vorliegenden Arbeit war, zu überprüfen, ob durch Proteinkinase B (PKB)/Akt Immunresistenz vermittelt werden kann. Hierbei zeigte sich, dass die Aktivierung des PKB/Akt-Signalweges in Tumorzellen einen deutlichen Schutz gegenüber verschiedenen Apoptosestimuli in vitro vermittelt. Die konditionale Aktivierung von PKB/Akt hemmte sowohl die pharmakologisch, als auch die durch ZTL induzierte Apoptose-Signalkaskade über eine posttranskriptionelle Stabilisierung des anti-apoptotischen Proteins MCL-1. Diese Beobachtung konnte auch in einem murinen Tumorimmuntherapiemodell in vivo bestätigt werden. Unstimulierte Splenozyten von C57Bl/6-Mäusen wurden adoptiv in NOD/SCID-Mäuse mit etablierten, PKB/Akt-exprimierenden, murinen Fibrosarkomen transferiert. Die konditionale Aktivierung von PKB/Akt inhibierte den tumorsuppressiven Effekt dieser transplantierten Splenozyten signifikant. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die PKB/Akt-abhängige Immunresistenz auch in vivo durch anti-apoptotisches MCL-1 vermittelt wird. PKB/Akt-exprimierende Fibrosarkome mit supprimierter endogener MCL-1-Expression verloren ihre Resistenz gegenüber der durch adoptiven Splenozytentransfer vermittelten Tumorsuppression. Dies bestätigte endogenes MCL-1 als entscheidenden Faktor der PKB/Akt-vermittelten Immunresistenz. Ferner konnte gezeigt werden, dass eine Hemmung der PKB/Akt-induzierten Signaltransduktion auf der Ebene der nachgeschalteten Kinase mTOR etablierte Fibrosarkome gegenüber adoptiver Lymphozytentherapie sensitiviert. Der mTOR-Inhibitor Rapamycin verhinderte die PKB/Akt-induzierte Aufregulation von MCL-1 und die damit einhergehende Resistenzentwicklung in vivo. Zusammengefasst wurde erstmalig gezeigt, dass eine Deregulation des PKB/Akt-Signalweges Resistenz gegenüber immunologischer Tumorsuppression vermitteln kann. PKB/Akt stellt somit ein entscheidendes Zielmolekül für die Verbesserung von Krebsimmuntherapien dar.

Studio del ruolo della Protein chinasi B/Akt nella migrazione di Cellule Staminali Mesenchimali umane

Le cellule staminali/stromali mesenchimali umane (hMSC) sono attualmente applicate in diversi studi clinici e la loro efficacia è spesso legata alla loro capacità di raggiungere il sito d’interesse. Poco si sa sul loro comportamento migratorio e i meccanismi che ne sono alla base. Perciò, questo studio è stato progettato per comprendere il comportamento migratorio delle hMSC e il coinvolgimento di Akt, nota anche come proteina chinasi B. L’espressione e la fosforilazione della proteinchinasi Akt è stata studiata mediante Western blotting. Oltre al time-lapse in vivo imaging, il movimento cellulare è stato monitorato sia mediante saggi tridimensionali, con l’uso di transwell, che mediante saggi bidimensionali, attraverso la tecnica del wound healing. Le prove effettuate hanno rivelato che le hMSC hanno una buona capacità migratoria. E’ stato osservato che la proteinchinasi B/Akt ha elevati livelli basali di fosforilazione in queste cellule. Inoltre, la caratterizzazione delle principali proteine di regolazione ed effettrici, a monte e a valle di Akt, ha permesso di concludere che la cascata di reazioni della via di segnale anche nelle hMSC segue un andamento canonico. Specifici inibitori farmacologici sono stati utilizzati per determinare il potenziale meccanismo coinvolto nella migrazione cellulare e nell'invasione. L’inibizione della via PI3K/Akt determina una significativa riduzione della migrazione. L’utilizzo di inibitori farmacologici specifici per le singole isoforme di Akt ha permesso di discriminare il ruolo diverso di Akt1 e Akt2 nella migrazione delle hMSC. E’ stato infatti dimostrato che l'inattivazione di Akt2, ma non quella di Akt1, diminuisce significativamente la migrazione cellulare. Nel complesso i risultati ottenuti indicano che l'attivazione di Akt2 svolge un ruolo critico nella migrazione della hMSC; ulteriori studi sono necessari per approfondire la comprensione del fenomeno. La dimostrazione che l’isoforma Akt2 è necessaria per la chemiotassi diretta delle hMSC, rende questa chinasi un potenziale bersaglio farmacologico per modulare la loro migrazione.

Transfer von antitumoralen Effektoren mittels viraler Vektoren zur experimentellen Tumortherapie

Retrovirale Vektoren basierend auf dem murinen Leukämievirus (MLV) gehören zu den zurzeit am häufigsten verwendeten Vektoren in der Gentherapie. MLV besitzt einen natürlichen Tropismus für sich teilende Zellen und ist somit besonders für die Krebs-Gentherapie geeignet.rnIn der vorliegenden Arbeit wurde zuerst der direkte Transport von pri-miRNA durch deren Aufnahme in MLV-Partikel untersucht, aber keine positiven Effekte beobachtet. Dabei blieb unklar, ob keine Verpackung der pri-miRNA erfolgte, oder die pri-miRNA nach Transduktion der Zellen nicht funktionell war.rnReplizierende MLVs sind eine vielversprechende Alternative zu replikationsinkompetenten Vektoren. Sie können das Transgen im gewünschten Gewebe verteilen und durch Integration ins Genom stabil exprimieren. Es wurden verschiedene Ansätze zur Herstellung von onkolytisch wirkenden MLVs untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass der Einsatz des viralen Proteins R (VPR) als toxisches Gen eine Anzucht VPR-kodierender Viren erschwert, da bereits die VPR-exprimierenden Zellen abgetötet werden. Das Ergebnis zeigt den Bedarf weiterer Optimierungen, z.B. durch geeignete Anzuchtzellen oder induzierbare Promotoren zur Transgenexpression.rnEs konnte gezeigt werden, dass Expressionskassetten mit antitumoralen sh/miRNAs als therapeutisches Effektormolekül gegen die Proteinkinase PLK1 und den Transkriptionsfaktor STAT3 erfolgreich durch replizierende MLVs in Zielzellen übertragen werden und die Herabregulation der Genprodukte zu einer deutlichen Wachstumshemmung der Tumorzellen führt. Dabei konnten Expressionskassetten bis zu einer Größe von 1,6kb stabil in die 3´-UTR von Env inseriert werden. Es konnte ein reduziertes Tumorwachstum von HT1080-Zellen in SCID-Mäusen nach intratumoraler Applikation von aMLV, welches für eine miRNA gegen PLK1 kodiert, erreicht werden ohne dass die Viren mutierten (Schaser et al., 2011). Durch eine intravenöse Verabreichung der Viren oder der Applikation von vorinfizierten Tumorzellen in SCID-Mäuse mutierten die miRNA-Expressionskassetten aus ungeklärten Gründen vollständig. Durch die Balance zwischen Virusverbreitung und induziertem Zelltod sind modifizierte MLVs eine perfekte Waffe gegen entartete Zellen.rnrn

Regulation von "Silent mating type information regulation 2 homolog Type" 1 (SIRT1) durch die nach DNA-Schaden induzierte Kinase "Homeodomain-interaction kinase" (HIPK2)

"Silent mating type information regulation 2 Type" 1 (SIRT1), das humane Homolog der NAD+-abhängigen Histondeacetylase Sir2 aus Hefe, besitzt Schlüsselfunktionen in der Regulation des Metabolismus, der Zellalterung und Apoptose. Letztere wird vor allem durch die Deacetylierung von p53 an Lys382 und der dadurch verringerten Transkription proapoptotischer Zielgene vermittelt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die SIRT1 Regulation im Zusammenhang mit der DNA-Schadensantwort untersucht.rnIn der Apoptoseregulation übernimmt die Serin/Threonin-Kinase "Homeodomain interacting protein kinase" 2 (HIPK2) eine zentrale Rolle und daher wurde die SIRT1 Modifikation und Regulation durch HIPK2 betrachtet. Durch Phosphorylierung des Tumorsuppressorproteins p53 an Ser46 aktiviert HIPK2 das Zielprotein und induziert die Transkription proapoptotischer Zielgene von p53. Es wurde beschrieben, dass HIPK2 nach DNA-Schädigung über einen bisher unbekannten Mechnismus die Acetylierung von p53 potenzieren kann.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass SIRT1 von HIPK2 in vitro und in Zellen an Serin 27 und 682 phosphoryliert wird. Weiterhin ist die Interaktion von SIRT1 mit HIPK2 sowie die SIRT1 Phosphorylierung an Serin 682 durch DNA-schädigende Adriamycinbehandlung erhöht. Es gibt Hinweise, dass HIPK2 die Expression von SIRT1 reguliert, da HIPK2 RNA-Interferenz zur Erniedrigung der SIRT1 Protein- und mRNA-Mengen führt.rnEin weiterer interessanter Aspekt liegt in der Beobachtung, dass Ko-Expression von PML-IV, welches SIRT1 sowie HIPK2 in PML-Kernkörper rekrutiert, die SIRT1 Phosphorylierung an Serin 682 verstärkt. Phosphorylierung von SIRT1 an Serin 682 interferiert wiederum mit der SUMO-1 Modifikation, welche für die Lokalisation in PML-Kernkörpen wichtig ist.rnBemerkenswerterweise reduziert die DNA-schadendsinduzierte SIRT1 Phosphorylierung die Bindung des SIRT1 Ko-Aktivators AROS, beeinflusst aber nicht diejenige des Inhibitors DBC1. Dies führt zur Reduktion der enzymatischen Aktivität von SIRT1 und der darausfolgenden weniger effizienten Deacetylierung des Zielproteins p53.rnDurch die von mir in der vorliegenden Promotionsarbeit erzielten Ergebnisse konnte ein neuer molekularer Mechanismus entschlüsselt werden, welcher die durch HIPK2 modulierte Acetylierung von p53 und die daran anschließende Induktion der Apoptose beschreibt.rnHIPK2-vermittelte SIRT1 Phosphorylierung resultiert in einer verminderten Deacetylasefunktion von SIRT1 und führt so zu einer verstärkten acetylierungsinduzierten Expression proapoptotischer p53 Zielgene.

AICAR and metformin, but not exercise, increase muscle glucose transport through AMPK-, ERK-, and PDK1-dependent activation of atypical PKC

Activators of 5'-AMP-activated protein kinase (AMPK) 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-beta-d-ribofuranoside (AICAR), metformin, and exercise activate atypical protein kinase C (aPKC) and ERK and stimulate glucose transport in muscle by uncertain mechanisms. Here, in cultured L6 myotubes: AICAR- and metformin-induced activation of AMPK was required for activation of aPKC and ERK; aPKC activation involved and required phosphoinositide-dependent kinase 1 (PDK1) phosphorylation of Thr410-PKC-zeta; aPKC Thr410 phosphorylation and activation also required MEK1-dependent ERK; and glucose transport effects of AICAR and metformin were inhibited by expression of dominant-negative AMPK, kinase-inactive PDK1, MEK1 inhibitors, kinase-inactive PKC-zeta, and RNA interference (RNAi)-mediated knockdown of PKC-zeta. In mice, muscle-specific aPKC (PKC-lambda) depletion by conditional gene targeting impaired AICAR-stimulated glucose disposal and stimulatory effects of both AICAR and metformin on 2-deoxyglucose/glucose uptake in muscle in vivo and AICAR stimulation of 2-[(3)H]deoxyglucose uptake in isolated extensor digitorum longus muscle; however, AMPK activation was unimpaired. In marked contrast to AICAR and metformin, treadmill exercise-induced stimulation of 2-deoxyglucose/glucose uptake was not inhibited in aPKC-knockout mice. Finally, in intact rodents, AICAR and metformin activated aPKC in muscle, but not in liver, despite activating AMPK in both tissues. The findings demonstrate that in muscle AICAR and metformin activate aPKC via sequential activation of AMPK, ERK, and PDK1 and the AMPK/ERK/PDK1/aPKC pathway is required for metformin- and AICAR-stimulated increases in glucose transport. On the other hand, although aPKC is activated by treadmill exercise, this activation is not required for exercise-induced increases in glucose transport, and therefore may be a redundant mechanism.

Protein overexpression following lentiviral infection of primary mature neutrophils is due to pseudotransduction

Neutrophils are terminally differentiated cells with a short life-span due to constitutive apoptosis. Because of these characteristics, genetic manipulation of neutrophils has been difficult, although it is highly desired given the importance of neutrophils in the immune system. Here we demonstrate that transduction of primary human mature neutrophils with enhanced green fluorescent protein (eGFP)-encoding lentiviral particles results in GFP-containing cells as previously reported. Yet, our data further show that GFP expression in neutrophils upon transduction is largely due to protein transfer, a process called lentiviral pseudotransduction, and not due to bona fide transduction. Thus, inhibition of viral genome integration by the reverse transcriptase inhibitor 3'-azido-3'-deoxythymidine (AZT) or of protein biosynthesis by cycloheximide (CHX) did not abolish GFP levels in transduced neutrophils. Importantly, lentiviral pseudotransduction of the enzyme death-associated protein kinase 2 (DAPK2) into primary human mature neutrophils resulted in increased protein levels, but not enzymatic functionality. Based on our data and previous reports of unspecific viral effects on immune cells following lentiviral transduction, we discourage scientists to use lentiviral transduction methods to manipulate primary mature neutrophils.

Activation of a PAK-MEK signalling pathway in malaria parasite-infected erythrocytes

Merozoites of malaria parasites invade red blood cells (RBCs), where they multiply by schizogony, undergoing development through ring, trophozoite and schizont stages that are responsible for malaria pathogenesis. Here, we report that a protein kinase-mediated signalling pathway involving host RBC PAK1 and MEK1, which do not have orthologues in the Plasmodium kinome, is selectively stimulated in Plasmodium falciparum-infected (versus uninfected) RBCs, as determined by the use of phospho-specific antibodies directed against the activated forms of these enzymes. Pharmacological interference with host MEK and PAK function using highly specific allosteric inhibitors in their known cellular IC50 ranges results in parasite death. Furthermore, MEK inhibitors have parasiticidal effects in vitro on hepatocyte and erythrocyte stages of the rodent malaria parasite Plasmodium berghei, indicating conservation of this subversive strategy in malaria parasites. These findings have profound implications for the development of novel strategies for antimalarial chemotherapy.

Targeting sphingosine kinase 1 in carcinoma cells decreases proliferation and survival by compromising PKC activity and cytokinesis

Sphingosine kinases (SK) catalyze the phosphorylation of proapoptotic sphingosine to the prosurvival factor sphingosine 1-phosphate (S1P), thereby promoting oncogenic processes. Breast (MDA-MB-231), lung (NCI-H358), and colon (HCT 116) carcinoma cells were transduced with shRNA to downregulate SK-1 expression or treated with a pharmacologic SK-1 inhibitor. The effects of SK-1 targeting were investigated by measuring the level of intracellular sphingosine, the activity of protein kinase C (PKC) and cell cycle regulators, and the mitotic index. Functional assays included measurement of cell proliferation, colony formation, apoptosis, and cell cycle analysis. Downregulation of SK-1 or its pharmacologic inhibition increased intracellular sphingosine and decreased PKC activity as shown by reduced phosphorylation of PKC substrates. In MDA-MB-231 cells this effect was most pronounced and reduced cell proliferation and colony formation, which could be mimicked using exogenous sphingosine or the PKC inhibitor RO 31-8220. SK-1 downregulation in MDA-MB-231 cells increased the number of cells with 4N and 8N DNA content, and similar effects were observed upon treatment with sphingosine or inhibitors of SK-1 or PKC. Examination of cell cycle regulators unveiled decreased cdc2 activity and expression of Chk1, which may compromise spindle checkpoint function and cytokinesis. Indeed, SK-1 kd cells entered mitosis but failed to divide, and in the presence of taxol also failed to sustain mitotic arrest, resulting in further increased endoreduplication and apoptosis. Our findings delineate an intriguing link between SK-1, PKC and components of the cell cycle machinery, which underlines the significance of SK-1 as a target for cancer therapy.

AopP, a type III effector protein of Aeromonas salmonicida, inhibits the NF-kappaB signalling pathway

Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida contains a functional type III secretion system that is responsible for the secretion of the ADP-ribosylating toxin AexT. In this study, the authors identified AopP as a second effector protein secreted by this system. The aopP gene was detected in both typical and atypical A. salmonicida isolates and was found to be encoded on a small plasmid of approximately 6.4 kb. Sequence analysis indicates that AopP is a member of the YopJ family of effector proteins, a group of proteins that interfere with mitogen-activated protein kinase (MAPK) and/or nuclear factor kappa B (NF-kappaB) signalling pathways. AopP inhibits the NF-kappaB pathway downstream of IkappaB kinase (IKK) activation, while a catalytically inactivated mutant, AopPC177A, does not possess this inhibitory effect. Unlike other effectors of the YopJ family, such as YopJ and VopA, AopP does not inhibit the MAPK signalling pathway.