Cutting activates a 46-kilodalton protein kinase in plants.

Using SDS/polyacrylamide gels that contained myelin basic protein, we identified a 46-kDa protein kinase in tobacco that is transiently activated by cutting. Although the activity of the kinase was rarely detectable in mature leaves, marked activity became apparent within several minutes after isolation of leaf discs and subsided within 30 min. In the presence of cycloheximide (CHX), the kinase activity did not diminish after the isolation over the course of 2 hr, suggesting that protein synthesis was not required for the activation of the kinase. A second cutting of leaf discs between 30 min and 60 min after the isolation failed to activate the kinase, whereas a second cutting given 3 hr after isolation apparently activated the kinase. These results suggest that the 46-kDa protein kinase is desensitized immediately after the first activation, which can be blocked by CHX, but the response ability recovers with time. When protein extracts containing the active kinase were treated with serine/threonine-specific or tyrosine-specific protein phosphatase, the kinase activity was abolished. After immunoprecipitation with antibody against phosphotyrosine, activity of the kinase was recovered in the immunoprecipitate. These results suggest that the active form of the kinase is phosphorylated at both serine/threonine and tyrosine residues. It seems likely that the 46-kDa protein kinase can be activated by dual phosphorylation. The activity of a 46-kDa protein kinase was also detected in leaves of a wide variety of plant species including dicotyledonous and monocotyledonous plants. We propose the name PMSAP (plant multisignal-activated protein) kinase for this kinase because the kinase was also activated by various signals other than cutting.

Similarities and differences in signal transduction by interleukin 4 and interleukin 13: analysis of Janus kinase activation.

The cytokines interleukin (IL) 4 and IL-13 induce many of the same biological responses, including class switching to IgE and induction of major histocompatibility complex class II antigens and CD23 on human B cells. It has recently been shown that IL-4 induces the tyrosine phosphorylation of a 170-kDa protein, a substrate called 4PS, and of the Janus kinase (JAK) family members JAK1 and JAK3. Because IL-13 has many functional effects similar to those of IL-4, we compared the ability of IL-4 and IL-13 to activate these signaling molecules in the human multifactor-dependent cell line TF-1. In this report we demonstrate that both IL-4 and IL-13 induced the tyrosine phosphorylation of 4PS and JAK1. Interestingly, although IL-4 induced the tyrosine phosphorylation of JAK3, we did not detect JAK3 phosphorylation in response to IL-13. These data suggest that IL-4 and IL-13 signal in similar ways via the activation of JAK1 and 4PS. However, our data further indicate that there are significant differences because IL-13 does not activate JAK3.

STAT3 activation by cytokines utilizing gp130 and related transducers involves a secondary modification requiring an H7-sensitive kinase.

Ciliary neurotrophic factor, oncostatin M, leukemia-inhibitory factor, and interleukin 6 are related cytokines that initiate signaling by homodimerizing the signal-transducing receptor component gp130 or by heterodimerizing gp130 with a gp130-related receptor component. Receptor dimerization in turn activates receptor-associated kinases of the Jak/Tyk family, resulting in the rapid tyrosine phosphorylation of several intracellular proteins, including those of two members of the signal transducers and activators of transcription (STAT) family--STAT1 and STAT3. Here we show that all cytokines that utilize gp130 sequentially induce two distinct forms of STAT3 in all responding cells examined, with the two forms apparently differing because of a time-dependent secondary serine/threonine phosphorylation involving an H7-sensitive kinase. While both STAT3 forms bind DNA and translocate to the nucleus, the striking time-dependent progression from one form to the other implies other important functional differences between the two forms. Granulocyte colony-stimulating factor, which utilizes a receptor highly related to gp130, also induces these two forms of STAT3. In contrast to a number of other cytokines and growth factors, all cytokines using gp130 and related signal transducers consistently and preferentially induce the two forms of STAT3 as compared with STAT1; this characteristic STAT activation pattern is seen regardless of which Jak/Tyk kinases are used in a particular response, consistent with the notion that the receptor components themselves are the primary determinants of which STATs are activated.

Stimulation of human monocytes with macrophage colony-stimulating factor induces a Grb2-mediated association of the focal adhesion kinase pp125FAK and dynamin.

Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) is required for the growth and differentiation of mononuclear phagocytes. In the present studies using human monocytes, we show that M-CSF induces interaction of the Grb2 adaptor protein with the focal adhesion kinase pp125FAK. The results demonstrate that tyrosine-phosphorylated pp125FAK directly interacts with the SH2 domain of Grb2. The findings indicate that a pYENV site at Tyr-925 in pp125FAK is responsible for this interaction. We also demonstrate that the Grb2-FAK complex associates with the GTPase dynamin. Dynamin interacts with the SH3 domains of Grb2 and exhibits M-CSF-dependent tyrosine phosphorylation in association with pp125FAK. These findings suggest that M-CSF-induced signaling involves independent Grb2-mediated pathways, one leading to Ras activation and another involving pp125FAK and a GTPase implicated in receptor internalization.

Activation of YRP kinase by v-Src and protein kinase C-mediated signal transduction pathways.

We have previously reported that a serine(threonine) protein kinase that phosphorylates histone H1 in vitro is activated by tyrosine phosphorylation in v-Src-transformed rat 3Y1 fibroblasts. We now refer to this kinase as YRP kinase, for tyrosine-regulated protein kinase. Since YRP kinase may play a role in mediating the growth-stimulatory and morphology-altering effects of v-Src, we have further examined the signal transduction involved in the activation of YRP kinase. Although YRP kinase is constitutively activated in fibroblasts transformed by v-Src, activation of protein kinase C was also found to lead to activation of YRP kinase. Activation of YRP kinase by protein kinase C was found to be potentiated by vanadate treatment or overexpression of c-Src. The activation of YRP kinase by v-Src, however, does not appear to be mediated by protein kinase C, suggesting that YRP kinase can be activated by two separate signal transduction pathways. Transformation of fibroblasts by v-Ras or v-Mil did not result in activation of YRP kinase, indicating that the MAP kinase pathway does not mediate the activation of YRP kinase by v-Src or protein kinase C.

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

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

The mitogenic signaling pathway for fibroblast growth factor-2 involves the tyrosine phosphorylation of cyclin D2 in MCF-7 human breast cancer cells

Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) is mitogenic for the human breast cancer cell line MCF-7; here we investigate some of the signaling pathways subserving this activity. FGF-2 stimulation of MCF-7 cells resulted in a global increase of intracellular tyrosine phosphorylation of proteins, particularly FGF receptor substrate-2, the protooncogene product Src and the mitogen-activated protein kinase (MAP kinase) cascade, A major increase in the tyrosine phosphorylation of a 30-kDa protein species was also found. This protein was identified as cyclin D2 by mass spectrometry after trypsin digestion. Immunoprecipitation of cyclin D2 and immunoblotting with anti-phosphotyrosine antibodies confirmed that the tyrosine phosphorylation of cyclin D2 was indeed induced by FGF-2 stimulation. In addition, pharmacological inhibition of Src (with herbimycin A and PP2), and of the MAP kinase cascade (with PD98059), confirmed that Src activity is required for the FGF-2-induced phosphorylation of cyclin D2 whereas MAP kinase activity is not, Thus, tyrosine phosphorylation of cyclin D2 may be a hey regulatory target for FGF-2 signaling. (C) 2000 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Flavones and related compounds as inhibitors of protein tyrosine kinases

Aberrant tyrosine protein kinase activity has been implicated in the formation and maintenance of malignancy and so presents a potential target for cancer chemotherapy. Quercetin, a naturally occuring flavonoid, inhibits the tyrosine protein kinase encoded by the Rous sarcoma virus but also exhibits many other effects. Analogues of this compound were synthesised by the acylation of suitable 2-hydroxyacetophenones with appropriately substituted aromatic (or alicyclic) acid chlorides, followed by base catalysed rearrangement to the 1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylpropan-1,3-diones. Acid catalysed ring closure furnished flavones. The majority of the 1-(2-hydroxyphenyl)-3-phenylpropan-1,3-diones were shown by NMR to exist in the enol form. This was supported by the crystal structure of 1-(2-hydroxy-4-methoxyphenyl)-3-phenylpropan-1,3-dione. In contrast, 1.(4,6-dimethoxy-2-hydroxyphenyl)-3-phenylpropan-1,3-dione did not exhibit keto-enol tautomerism in the NMR spectrum and was shown in its crystal structure to assume a twisted conformation. Assessment of the biological activity of the analogues of quercetin was carried out using whole cells and the kinase domain of the tyrosine protein kinase encoded by the Abelson murine leukaemia virus, ptab150 kinase. Single cell suspension cultures and clonogenic potential of murine fibroblasts transformed by the Abelson Murine leukaemia virus (ANN-1 cells) did not indicate the existence of any structure activity relationship required for cytotoxicity or cytostasis. No selective toxicity was apparent when the `normal' parent cell line, (3T3), was used to assess the cytotoxic potential of quercetin. The ICS50 for these compounds were generally in the region of 1-100M. The potential for these compounds to inhibit ptab150 kinase was determined. A definite substitution requirement emerged from these experiments indicating a necessity for substituents in the A ring or in the 3-position of the flavone nucleus. Kinetic data showed these inhibitors to be competitive for ATP.

Effet de la signalisation de ErbB2 et ErbB3 sur l'activité transcriptionnelle des récepteurs des estrogènes et sur la prolifération cellulaire

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mécanismes moléculaires de régulation de l'activité du récepteur A des peptides natriurétiques

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Conception, synthèse et activité anticancéreuse d’analogues basés sur la molécule FTY720 (Gilenya)

FTY720 (aussi connu sous le nom de Fingolimod ou Gilenya) agit sur les récepteurs sphingosine-1-phosphate (S1P) et induit la suppression du système immunitaire (immunosuppression). Cette molécule est reconnue pour avoir une activité contre plusieurs cellules cancéreuses. Cette activité est indépendante de l’action sur les récepteurs S1P et on attribue plutôt la mort (apoptose) des cellules cancéreuse à la capacité que possède la molécule à réduire le transport des nutriments dans la cellule. Toutefois, malgré ses nombreux avantages, FTY720 ne peut pas être utilisé afin de traiter des humains puisque l’activation secondaire des récepteurs S1P1 et S1P3 mènent à une diminution du rythme cardiaque (bradycardie) chez les patients. Notre groupe s’est donc concentré sur la synthèse d’analogues qui potentiellement n’activeraient pas le récepteur S1P tout en gardant une activité biologique contre plusieurs cellules cancéreuses. Malgré le fait que nos analogues agissent également sur la diminution du transport des nutriments dans les cellules, nous ne connaissons pas le mécanisme d’action par lequel ceux-ci agissent. Au passage, le projet de recherche ci-présenté nous aura par ailleurs permis de développer une grande variété de sondes photo-actives dans l’espoir d’isoler une ou plusieurs protéines qui seraient impliquées dans le mécanisme d’action.

Effet de la signalisation de ErbB2 et ErbB3 sur l'activité transcriptionnelle des récepteurs des estrogènes et sur la prolifération cellulaire

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mécanismes moléculaires de régulation de l'activité du récepteur A des peptides natriurétiques

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Regulation of epithelial chloride transport by tyrosine phosphorylation

Background: Chloride transport proteins are involved in a variety of human diseases and thus represent important drug targets. They are regulated in part through the amount present at the plasma membrane and tyrosine phosphorylation has been described as a novel regulator.