Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.

Militant Bodies: Policing Race, Religion, and Violence in the U.S. Sikh Diaspora

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-07

Familial amyloid polyneuropathy: TTR sequencing and "in silico" analysis

Familial amyloid polyneuropathy (FAP) or paramiloidosis is an autosomal dominant neurodegenerative disease with onset on adult age that is characterized by mutated protein deposition in the form of amyloid substance. FAP is due to a point alteration in the transthyretin (TTR) gene and until now more than 100 amyloidogenic mutations have been described in TTR gene. FAP shows a wide variation in age-at-onset (AO) (19-82 years, in Portuguese cases) and the V30M mutation often runs through several generation of asymptomatic carriers, before expressing in a proband, but the protective effect disappear in a single generation, with offspring of late-onset cases having early onset. V30M mutation does not explain alone the symptoms and AO variability of the disease observed in the same family. Our aim in this study was to identify genetic factors associated with AO variability and reduced penetrance which can have important clinical implications. To accomplish this we genotyped 230 individuals, using a directautomated sequencing approach in order to identify possible genetic modifiers within the TTR locus. After genotyping, we assessed a putative association of the SNPs found with AO and an intensive in silico analysis was performed in order to understand a possible regulation of gene expression. Although we did not find any significant association between SNPs and AO, we found very interesting and unreported results in the in silico analysis since we observed some alterations in the mechanism of splicing, transcription factors binding and miRNAs binding. All of these mechanisms when altered can lead to dysregulation of gene expression, which can have an impact in AO and phenotypic variability. These putative mechanisms of regulation of gene expression within the TTR gene could be used in the future as potential therapeutical targets, and could improve genetic counselling and follow-up of mutation carriers.

APRIN(PDS5B) et PALB2, deux protéines impliquées dans la réparation de l’ADN par recombinaison homologue et l’apparition de cancers

Au Canada, en 2015, il était estimé que 78 000 personnes allaient mourir d’un cancer, représentant 30 % de tous les décès et faisant de celui-ci la première cause de mortalité. De plus, 196 900 nouveaux cas de cancers seraient découverts au cours de cette même année (Canadian Cancer Society’s Advisory Committee on Cancer Statistics. Canadian Cancer Statistics 2015. Toronto, ON : Canadian Cancer Society; 2015). L’intégrité du génome est chaque jour menacée par des conditions environnementales qui endommagent l’ADN (ultraviolets, produits chimiques divers, etc.). Parmi les différents types de lésions, l’un des plus délétères et pouvant mener au cancer est la cassure double-brin (CDB). Celle-ci peut être réparée suivant deux mécanismes majeurs : la jonction des extrémités non homologues (Non-Homologous End-Joining ou NHEJ) ou la Recombinaison Homologue (RH). Cette dernière, prépondérante pendant les phases S/G2, consiste en la réparation d’une CDB grâce à l’utilisation d’une chromatide soeur comme modèle, permettant une réparation fidèle du dommage. La RH est sous la dépendance de diverses protéines, dont RAD51, PALB2 et BRCA2. Ces deux dernières sont connues pour être mutées dans les cancers du sein et des ovaires. Ainsi, la compréhension de l’implication de chaque acteur dans la RH est un objectif fondamental dans la lutte contre le cancer et constitue l’objectif général de cette thèse. En 2012, une étude a montré qu’une nouvelle protéine, APRIN (Androgen-induced PRoliferation INhibitor), appartenant au complexe cohésine, interagissait avec BRCA2 et jouait un rôle dans la RH. Les rôles précis d’APRIN dans ce mécanisme restaient toutefois à être définis. Le projet principal de cette thèse repose sur la caractérisation fonctionnelle d’APRIN dans la réparation par RH. Nous révélons qu’APRIN aurait un rôle spécifique et indépendant de celui de la cohésine dans la RH, et pourrait agir à diverses étapes cruciales de ce mécanisme. De plus, nos données montrent que le niveau d’expression d’APRIN pourrait être un marqueur de prédiction dans le cancer ovarien. Étant donné qu’APRIN interagit aussi avec PALB2, autre partenaire essentiel de BRCA2, nous avons également étudié et caractérisé les fonctions de divers mutants de PALB2. Nous faisons ainsi la découverte inattendue d’un nouveau phénotype induit par une troncation de cette protéine associée à certains cancers agressifs. Ainsi, cette thèse apporte des informations supplémentaires et indispensables à la compréhension de la réparation de l’ADN par RH et de la survenue de certains cancers.

Étude des gènes de fusion MLL dans les leucémies aigues humaines

Les leucémies aigues sont la conséquence d’une prolifération clonale et maligne des cellules hématopoïétiques. Elles surviennent suite à un évènement oncogénique qui se produit dans une cellule souche hématopoïétique (CSH) ou progénitrice. Cela lui confère une certaine instabilité qui engendre l’accumulation d’autres évènements génétiques et/ou épigénétiques responsables du développement clinique de la maladie. Les leucémies MLL représentent environ 10% des leucémies aigues et aujourd’hui, plus de 70 gènes de fusion ont été caractérisés. Les sangs de cordon sont une source importante de CSH et progénitrices. La purification de ces cellules et leur transformation en cellules leucémiques à l’aide de gènes de fusion MLL nous permettent de générer des leucémies aigues humaines dans des souris immunodéficientes NSG et ainsi étudier le potentiel leucémique de différents gènes de fusion MLL. Dans un premier temps, 4 gènes de fusion MLL ont été étudiés : MLL-AF9, MLL-AF4, MLL-ENL et MLL-ELL. In vitro, nous sommes capables de transformer des CSH en cellules leucémiques capables de proliférer rapidement. Les résultats in vivo nous montrent qu’il est possible de générer des leucémies avec les oncogènes MLL-AF9 et MLL-ENL. Pour les fusions MLL-ELL et MLL-AF4, bien que quelques leucémies ont pu être obtenues, plusieurs problèmes techniques nous empêchent aujourd’hui de disposer d’un modèle adéquat permettant l’étude complète de ces oncogènes. Dans un second temps, les leucémies aigues MLL-AF9 ont été étudiées dans un modèle contrôlé où les cellules souches proviennent d’un donneur unique. Grâce à ce modèle, nous avons pu démontrer que l’oncogène MLL-AF9 est suffisant pour induire le développement de la maladie. En effet aucune nouvelle mutation n’a pu être identifiée au cours du développement de la leucémie. Parmi les leucémies myéloïdes aigues (LMA) MLL-AF9 issues de ce modèle, certains gènes non mutés, dont RET, ont été identifiés comme étant de potentiels biomarqueurs de ce sous-groupe de leucémie.

Elaboration et analyse de molécules inhibitrices de protéines de la réparation de l’ADN par recombinaison homologue

Les cellules humaines sont soumises à des stress induisant des cassures double-brin de l’ADN (CDB). Ces CDB sont réparées notamment par la recombinaison homologue, impliquant les protéines RAD51 et RAD52. Une stratégie thérapeutique émergente est de développer des molécules inhibant RAD51 ou RAD52 afin d’accentuer l’instabilité génétique et la mort de la cellule cancéreuse. En effet, dans certains cancers, l’activité de RAD51 est dérégulée promouvant la prolifération tumorale. Il existe plusieurs molécules inhibitrices de RAD51 et nous nous sommes intéressés au DIDS dont le mode d’action n’a pas encore été déterminé. Concernant RAD52, une létalité synthétique a été montrée lorsque celle-ci est inactivée dans des cellules déficientes en BRCA1, BRCA2 ou PALB2, trois gènes mutés dans de nombreux cancers. Récemment, trois types de molécules inhibitrices de RAD52 ont été mis en évidence. Nous avons tout d’abord étudié l’impact du DIDS ainsi que des molécules dérivées afin de comprendre le mécanisme mis en jeu. Nous avons montré que le DIDS, ainsi que ses dérivés inhibent la liaison de RAD51 à l’ADN. Ces molécules empêchent la formation du nucléofilament entrainant une diminution du nombre de foyers RAD51. Nous avons développé une méthode de criblage par fluorescence pour évaluer l’effet d’une banque de 696 molécules sur la capacité de RAD52 à hybrider deux ADNsb. Deux molécules capables d’inhiber la fonction d’hybridation de RAD52 ont été mises au jour. In vivo, elles entrainent une diminution de la survie de cellules déficientes en PALB2. La recherche et le développement de nouveaux inhibiteurs de RAD51 et RAD52 constituent des stratégies thérapeutiques d’avenir.

Soft tissue sarcoma: biology and therapeutic correlates

Soft tissue sarcomas (STS) comprise a heterogenenous group of greater than 50 malignancies of putative mesenchymal cell origin and as such they may arise in diverse tissue types in various anatomical locations throughout the whole body. Collectively they account for approximately 1% of all human malignancies yet have a spectrum of aggressive behaviours amongst their subtypes. They thus pose a particular challenge to manage and remain an under investigated group of cancers with no generally applicable new therapies in the past 40 years and an overall 5-year survival rate that remains stagnant at around 50%. From September 2000 to July 2006 I undertook a full time post-doctoral level research fellowship at the MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas, USA in the department of Surgical Oncology to investigate the biology of soft tissue sarcoma and test novel anti- sarcoma adenovirus-based therapy in the preclinical nude rat model of isolated limb perfusion against human sarcoma xenografts. This work, in collaboration with colleagues as indicated herein, led to a number of publications in the scientific literature furthering our understanding of the malignant phenotype of sarcoma and reported preclinical studies with wild-type p53, in a replication deficient adenovirus vector, and oncolytic adenoviruses administered by isolated limb perfusion. Additional collaborative and pioneering preclinical studies reported the molecular imaging of sarcoma response to systemically delivered therapeutic phage RGD-4c AAVP. Doxorubicin chemotherapy is the single most active broadly applicable anti-sarcoma chemotherapeutic yet only has an approximate 30% overall response rate with additional breakthrough tumour progression and recurrence after initial chemo-responsiveness further problematic features in STS management. Doxorubicin is a substrate for the multi- drug resistance (mdr) gene product p-glycoprotein drug efflux pump and exerts its main mode of action by induction of DNA double-strand breaks during the S-phase of the cell cycle. Two papers in my thesis characterise different aspects of chemoresistance in sarcoma. The first shows that wild-type p53 suppresses Protein Kinase Calpha (PKCα) phosphorylation (and activation) of p-glycoprotein by transcriptional repression of PKCα through a Sp-1 transcription factor binding site in its -244/-234 promoter region. The second paper demonstrates that Rad51 (a central mediator of homologous recombination repair of double strand breaks) has elevated levels in sarcoma and particularly in the S- G2 phase of the cell cycle. Suppression of Rad51 with small interfering RNA in sarcoma cell culture led to doxorubicin chemosensitisation. Reintroduction of wild-type p53 into STS cell lines resulted in decreased Rad51 protein and mRNA expression via transcriptional repression of the Rad51 promoter through increased AP-2 binding. In light of poor response rates to chemotherapy, escape from local control portends a poor prognosis for patients with sarcoma. Two papers in my thesis characterise aspects of sarcoma angiogenesis, invasion and metastasis. Human sarcoma samples were found to have high levels of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) with expression levels that correlated with p53 mutational status. MMP-9 is known to degrade extracellular collagen, contribute to the control of the angiogenic switch necessary in primary tumour progression and facilitate invasion and metastasis. Reconstitution of wild-type p53 function led to decreased levels of MMP-9 protein and mRNA as well as zymography-assessed MMP-9 proteolytic activity and decreased tumour cell invasiveness. Reintroduction of wild-type p53 into human sarcoma xenografts in-vivo decreased tumour growth and MMP-9 protein expression. Wild-type p53 was found to suppress mmp-9 transcription via decreased binding of NF-κB to its -607/-595 mmp-9 promoter element. Studies on the role of the VEGF165 in sarcoma found that sarcoma cells stably transfected with VEGF165 formed more aggressive xenografted tumours with increased vascularity, growth rate, metastasis, and resistance to chemotherapy. Use of the anti-VEGFR2 antibody DC101 enhanced doxorubicin sensitivity at sub-conventional dosing, inhibited tumour growth, decreased development of metastases, and reduced tumour micro-vessel density while increasing the vessel maturation index. These effects were explained primarily through effects on endothelial cells (e.c.s), rather than the tumour cells per se, where DC101 induced e.c. sensitivity to doxorubicin and suppressed e.c. production of MMPs. The p53 tumour suppressor pathway is the most frequently mutated pathway in sarcoma. Recapitulation of wild-type p53 function in sarcoma exerts a number of anti-cancer outcomes such as growth arrest, resensitisation to chemotherapy, suppression of invasion, and attenuation of angiogenesis. Using a modified nude rat-human sarcoma xenograft model for isolated limb perfusion (ILP) delivery of wild-type p53 in a replication deficient adenovirus vector I showed that functionally competent wild-type p53 could be delivered to and detected in human leiomyosarcoma xenografts confirming preclinical feasibility - although not efficacious due to low transgene expression. Viral fibre modification to express the RGD tripeptide motif led to greater viral uptake by sarcoma cells in vitro (transductional targeting) and changing the transgene promoter to a response element active in cells with active telomerase expression restricted the transgene expression to the tumour intracellular environment (transcriptional targeting). Delivery of the fibre-modified, selectively replication proficient oncolytic adenovirus Ad.hTC.GFP/ E1a.RGD by ILP demonstrated a more robust, and tumour-restricted, transgene expression with evidence of anti-sarcoma effect confirmed microscopically. Collaborative studies using the fibre modified phage RGD-4C AAVP confirmed that systemic delivery specifically, efficiently, and repeatedly targets human sarcoma xenografts, binds to αv integrins in tumours, and demonstrates a durable, though heterogeneous, transgene expression of 1-4 weeks. Incorporation of the Herpes Simplex Virus thymidine kinase (HSVtk) transgene into RGD-4C AAVP permitted CT-PET spatial and temporal molecular imaging in vivo of transgene expression and allowed quantification of tumour metabolic activity both before and after interval administration of a systemic cytotoxic with predictable and measurable response to treatment before becoming apparent clinically. These papers further the medical and scientific community’s understanding of the biology of soft tissue sarcoma and report preclinical studies with novel and promising anti- sarcoma therapeutics.

Antioxidant and detoxify genes polymorphisms in colorectal cancer predisposition

Colorectal cancer (CRC) results from histologic and gene alterations can lead to a massive cellular proliferation. Most of the authors assume multifactorial causes to CRC genesis. Low physical activity, a fat diet poor in fibers and smoking habits seems to have an important role in CRC. However, there are also genetic causes associated with CRC risk. It has been described that oxidative stress levels could influence CRC development. Thus, cellular balance reactive species and defense enzymes involved in oxidative stress are crucial to maintain a good tissue function and avoid neoplasic process. Therefore, genome variations on these defense enzymes, such as MNSOD, SOD3, GSTP1, GSTT1 and GSTM1, could be important biomarkers to colorectal adenocarcinomas. We intend to determine frequencies distribution of most common polymorphisms involved on oxidative stress regulation (MNSOD, SOD3, GSTP1, GSTT1 and GSTM1) in patients with sporadic colorectal adenocarcinoma (SCA) and in healthy controls, evaluation their possible correlation with SCA risk. Samples common polymorphisms of antioxidant and detoxify genes (MNSOD T175C, SOD3 R213G, GSTP1 A105G, GSTP1 C114T, GSTT1del and GSTM1del) analysis was done by PCR-SSP techniques. In this study we found a higher prevalence of MNSOD 175CC (55% vs 2%; p<0.0001; OR: 58.5; CI 13.3 to 256.7), SOD3 213GG (31% vs 2%; p<0.0001; OR: 21.89; CI 4.93 to 97.29), GSTP1 105GG (46% vs 12%; p<0.0001; OR: 6.14; CI 2.85 to 13.26), GSTP1 114TT (38% vs 0%; p<0.0001; OR: Infinity) and GSTT1 null (75% vs 28%; p<0.0001; OR: 7.71; CI 3.83 to 15.56) mutated genotypes among SCA patients, while the normal genotypes were associated with SCA absence. Furthermore, we found GSTP1 114TT mutated genotype (52% vs 27%; p=0.003; OR: 2.88; CI: 1.41 to 5.89) and GSTT1 null genotype (87% vs 65%; p=0.003; OR: 3.66; CI 1.51 to 8.84) associated with colon samples. These findings suggest a positive association between most of common polymorphisms involved on oxidative stress regulation and SCA prevalence. Dysregulation of MNSOD, SOD3, GSTP1, GSTT1 and GSTM1 genes could be associated with an increase of ROS in colon and rectum tissue and p53 pathway deregulation, induced by oxidative stress on colonic and rectal cells. The present study also provides preliminary evidence that MNSOD 175C, SOD3 213G, GSTP1 105G, GSTP1 114T and GSTT1 null polymorphisms, may be involved in SCA risk and could be useful to clarify this multifactorial disorder.

Telomeres in aging and disease: lessons from zebrafish

Age is the highest risk factor for some of the most prevalent human diseases, including cancer. Telomere shortening is thought to play a central role in the aging process in humans. The link between telomeres and aging is highlighted by the fact that genetic diseases causing telomerase deficiency are associated with premature aging and increased risk of cancer. For the last two decades, this link has been mostly investigated using mice that have long telomeres. However, zebrafish has recently emerged as a powerful and complementary model system to study telomere biology. Zebrafish possess human-like short telomeres that progressively decline with age, reaching lengths in old age that are observed when telomerase is mutated. The extensive characterization of its well-conserved molecular and cellular physiology makes this vertebrate an excellent model to unravel the underlying relationship between telomere shortening, tissue regeneration, aging and disease. In this Review, we explore the advantages of using zebrafish in telomere research and discuss the primary discoveries made in this model that have contributed to expanding our knowledge of how telomere attrition contributes to cellular senescence, organ dysfunction and disease.

TRIB2 in normal and malignant hematopoiesis - a transcription factor network

Hematopoiesis is the tightly controlled and complex process in which the entire blood system is formed and maintained by a rare pool of hematopoietic stem cells (HSCs), and its dysregulation results in the formation of leukaemia. TRIB2, a member of the Tribbles family of serine/threonine pseudokinases, has been implicated in a variety of cancers and is a potent murine oncogene that induces acute myeloid leukaemia (AML) in vivo via modulation of the essential myeloid transcription factor CCAAT-enhancer binding protein α (C/EBPα). C/EBPα, which is crucial for myeloid cell differentiation, is commonly dysregulated in a variety of cancers, including AML. Two isoforms of C/EBPα exist - the full-length p42 isoform, and the truncated oncogenic p30 isoform. TRIB2 has been shown to selectively degrade the p42 isoform of C/EBPα and induce p30 expression in AML. In this study, overexpression of the p30 isoform in a bone marrow transplant (BMT) leads to perturbation of myelopoiesis, and in the presence of physiological levels of p42, this oncogene exhibited weak transformative ability. It was also shown by BMT that despite their degradative relationship, expression of C/EBPα was essential for TRIB2 mediated leukaemia. A conditional mouse model was used to demonstrate that oncogenic p30 cooperates with TRIB2 to reduce disease latency, only in the presence of p42. At the molecular level, a ubiquitination assay was used to show that TRIB2 degrades p42 by K48-mediated proteasomal ubiquitination and was unable to ubiquitinate p30. Mutation of a critical lysine residue in the C-terminus of C/EBPα abrogated TRIB2 mediated C/EBPα ubiquitination suggesting that this site, which is frequently mutated in AML, is the site at which TRIB2 mediates its degradative effects. The TRIB2-C/EBPα axis was effectively targeted by proteasome inhibition. AML is a very difficult disease to target therapeutically due to the extensive array of chromosomal translocations and genetic aberrations that contribute to the disease. The cell from which a specific leukaemia arises, or leukaemia initiating cell (LIC), can affect the phenotype and chemotherapeutic response of the resultant disease. The LIC has been elucidated for some common oncogenes but it is unknown for TRIB2. The data presented in this thesis investigate the ability of the oncogene TRIB2 to transform hematopoietic stem and progenitor cells in vitro and in vivo. TRIB2 overexpression conferred in vitro serially replating ability to all stem and progenitor cells studied. Upon transplantation, only TRIB2 overexpressing HSCs and granulocyte/macrophage progenitors (GMPs) resulted in the generation of leukaemia in vivo. TRIB2 induced a mature myeloid leukaemia from the GMP, and a mixed lineage leukaemia from the HSC. As such the role of TRIB2 in steady state hematopoiesis was also explored using a Trib2-/- mouse and it was determined that loss of Trib2 had no effect on lineage distribution in the hematopoietic compartment under steady-state conditions. The process of hematopoiesis is controlled by a host of lineage restricted transcription factors. Recently members of the Nuclear Factor 1 family of transcription factors (NFIA, NFIB, NFIC and NFIX) have been implicated in hematopoiesis. Little is known about the role of NFIX in lineage determination. Here we describe a novel role for NFIX in lineage fate determination. In human and murine datasets the expression of Nfix was shown to decrease as cells differentiated along the lymphoid pathway. NFIX overexpression resulted in enhanced myelopoiesis in vivo and in vitro and a block in B cell development at the pre-pro-B cell stage. Loss of NFIX resulted in disruption of myeloid and lymphoid differentiation in vivo. These effects on stem and progenitor cell fate correlated with changes in the expression levels of key transcription factors involved in hematopoietic differentiation including a 15-fold increase in Cebpa expression in Nfix overexpressing cells. The data presented support a role for NFIX as an important transcription factor influencing hematopoietic lineage specification. The identification of NFIX as a novel transcription factor influencing lineage determination will lead to further study of its role in hematopoiesis, and contribute to a better understanding of the process of differentiation. Elucidating the relationship between TRIB2 and C/EBPα not only impacts on our understanding of the pathophysiology of AML but is also relevant in other cancer types including lung and liver cancer. Thus in summary, the data presented in this thesis provide important insights into key areas which will facilitate the development of future therapeutic approaches in cancer treatment.

Ibuprofen Inhibits Overexpression of Tumor-Related Rac1b through SRSF1

Abstract: The serrated pathway to colorectal tumor formation involves oncogenic mutations in the BRAF gene, which are sufficient for initiation of hyperplastic growth but not for tumor progression. A previous analysis of colorectal tumors revealed that overexpression of splice variant Rac1b occurs in around 80% of tumors with mutant BRAF and both events proved to cooperate in tumor cell survival. Patients with inflamed human colonic mucosa also have increased expression of Rac1b as well as mice with experimentally induced colitis. The increase of Rac1b in the mouse model was specifically prevented by the nonsteroidal anti-inflammatory drug ibuprofen. Purpose: The objective of our study is to understand the molecular regulation of Rac1b alternative splicing event and how it contributes to tumorigenesis. Experimental description: HT29 colorectal cell line was used as model to test several signaling pathways after 48h of treatment with ibuprofen. For this we analyzed the proteins of interest by Western Blot and the transcript levels by RT-PCR. Results: Mechanistic studies in cultured HT29 colorectal tumor cells revealed that ibuprofen inhibited Rac1b expression in a cyclooxygenase inhibition–independent manner and targets directly the alternative splicing event. Here, we provide evidence that ibuprofen leads to a decrease in expression of SRSF1, a splicing factor that we previously identified to promote Rac1b alternative splicing. Together, our results suggest that stromal cues, namely, inflammation, can trigger changes in Rac1b expression in the colon and identify ibuprofen as a highly specific and efficient inhibitor of Rac1b overexpression in colorectal tumors. Conclusions: Our data identify an additional cyclooxygenase–independent action of ibuprofen and suggest it may be beneficial in the treatment of patients with the subtype of BRAF-mutated serrated colorectal tumors.

Stabilising suppressor of cytokine signalling 3 (SOCS3) protein levels to limit neointimal hyperplasia

Suppressor of cytokine signalling 3 (SOCS3) is a potent inhibitor of the mitogenic, migratory and pro-inflammatory pathways responsible for the development of neointimal hyperplasia (NIH), a key contributor to the failure of vascular reconstructive procedures. However, the protein levels of SOCS3, and therefore its potential to reduce NIH, is limited by its ubiquitylation and high turnover by the proteasome. I hypothesised that stabilisation of endogenous SOCS3 by inhibiting its ubiquitylation has the potential to limit vascular inflammation and NIH. Consequently, the aim of this PhD was to identify the mechanisms promoting the rapid turnover of SOCS3. Initial experiments involved the identification of residues involved in regulating the turnover of SOCS3 at the proteasome. I assessed the ubiquitylation status of a panel of FLAG tagged SOCS3 truncation mutants and identified a C-terminal 44 amino acid region required for SOCS3 ubiquitylation. This region localised to the SOCS box which is involved in binding Elongin B/C and the formation of a functional E3 ubiquitin ligase complex. However, the single lysine residue at position 173, located within this 44 amino acid region, was not required for ubiquitylation. Moreover, Emetine chase assays revealed that loss of either Lys173 or Lys6 (as documented in the literature) had no significant effect on SOCS3 stability 8 hrs post emetine treatment. As mutagenesis studies failed to identify key sites of ubiquitylation responsible for targeting SOCS3 to the proteasome, LC-MS-MS analysis of a SOCS3 co-immunoprecipitate was employed. These data were searched for the presence of a Gly-Gly doublet (+114 Da mass shift) and revealed 8 distinct sites of ubiquitylation (Lys23, Lys28, Lys40, Lys85, Lys91, Lys173, Lys195, Lys206) on SOCS3 however Lys6 ubiquitylation was not detected. As multiple Lys residues were ubiquitylated, I hypothesised that only a Lys-less SOCS3, in which all 8 Lys residues were mutated to Arg, would be resistant to ubiquitylation. Compared to WT SOCS3, Lys-less SOCS3 was indeed found to be completely resistant to ubiquitylation, and significantly more stable than WT SOCS3. These changes occurred in the absence of any detrimental effect on the ability of Lys-less SOCS3 to interact with the Elongin B/C components required to generate a functional E3 ligase complex. In addition, both WT and Lys-less SOCS3 were equally capable of inhibiting cytokine-stimulated STAT3 phosphorylation upon co-expression with a chimeric EpoR-gp130 receptor. To assess whether SOCS3 auto-ubiquitylates I generated an L189A SOCS3 mutant that could no longer bind the Elongins and therefore form the E3 ligase complex required for ubiquitylation. A denaturing IP to assess the ubiquitylation status of this mutant was performed and revealed that, despite an inability to bind the Elongins, the L189A mutant was poly-ubiquitylated similar to WT SOCS3. Together these data suggested that SOCS3 does not auto-ubiquitylate and that a separate E3 ligase must regulate SOCS3 ubiquitylation. This study sought to identify the E3 ligase and deubiquitylating (DUB) enzymes controlling the ubiquitylation of SOCS3. Our initial strategy was to develop a tool to screen an E3 ligase/DUB library, using an siARRAY, to sequentially knockdown all known E3 ligases in the presence of a SOCS3-luciferase fusion protein or endogenous SOCS3 in a high content imaging screening platform. However, due to a poor assay window (<2) and non-specific immunoreactivity of SOCS3 antibodies available, these methods were deemed unsuitable for screening purposes. In the absence of a suitable tool to screen the si-ARRAY, LC-MS-MS analysis of a SOCS3 co-immunoprecipitate (co-IP) was investigated. I performed a SOCS3 under conditions which preserved protein-protein interactions, with the aim of identifying novel E3 ligase and/or DUBs that could potentially interact with SOCS3. These data were searched for E3 ligase or DUB enzymes that may interact with SOCS3 in HEK293 cells and identified two promising candidates i) an E3 ligase known as HectD1 and ii) a DUB known as USP15. This thesis has demonstrated that in the presence of HectD1 overexpression, a slight increase in K63-linked polyubiquitylation of SOCS3 was observed. Mutagenesis also revealed that an N-terminal region of SOCS3 may act as a repressor of this interaction with HectD1. Additionally, USP15 was shown to reduce SOCS3 polyubiquitylation in a HEK293 overexpression system suggesting this may act as a DUB for SOCS3. The C-terminal region of SOCS3 was also shown to play a major role in the interaction with USP15. The original hypothesis of this thesis was that stabilisation of endogenous SOCS3 by inhibiting its ubiquitylation has the potential to limit vascular inflammation and NIH. Consistent with this hypothesis, immunohistochemistry visualisation of SOCS3, in human saphenous vein tissue derived from CABG patients, revealed that while SOCS3 was present throughout the media of these vessels the levels of SOCS3 within the neointima was reduced. Finally, preliminary data supporting the hypothesis that SOCS3 overexpression may limit the proliferation, but not migration, of human saphenous vein smooth muscle cells (HSVSMCs) is presented. It is expected that multiple E3 ligases and DUBs will contribute to the regulation of SOCS3 turnover. However, the identification of candidate E3 ligases or DUBs that play a significant role in SOCS3 turnover may facilitate the development of peptide disruptors or gene therapy targets to attenuate pathological SMC proliferation. A targeted approach, inhibiting the interaction between SOCS3 and identified E3 ligase, that controls the levels of SOCS3, would be expected to reduce the undesirable effects associated with global inhibition of the E3 ligase involved.

The Educational Imaginary in Radical Reconstruction: Congressional Public Policy Rhetoric and American Federalism, 1862-1872

Facing the exigencies of Emancipation, a South in ruins, and ongoing violence, between 1862 and 1872 the United States Congress debated the role education would play in the postbellum polity. Positing schooling as a panacea for the nation’s problems, a determiner of individual worth, and a way of ameliorating state and federal tensions, congressional leaders envisioned education as a way of reshaping American political life. In pursuit of this vision, many policymakers advocated national school agencies and assertive interventions into state educational systems. Interrogating the meaning of “education” for congressional leaders, this study examines the role of this ambiguous concept in negotiating the contradictions of federal and state identity, projecting visions of social change, evaluating civic preparedness, and enabling broader debates over the nation’s future. Examining legislative debates over the Reconstruction Acts, Freedmen’s Bureau, Bureau of Education, and two bills for national education reform in the early 1870s, this project examines how disparate educational visions of Republicans and Democrats collided and mutated amid the vicissitudes of public policy argument. Engaging rhetorical concepts of temporality, disposition, and political judgment, it examines the allure and limitations of education policy rhetoric, and how this rhetoric shifted amid the difficult process of coming to policy agreements in a tumultuous era. In a broader historical sense, this project considers the role of Reconstruction Era congressional rhetoric in shaping the long-term development of contemporary Americans’ “educational imaginary,” the tacit, often unarticulated assumptions about schooling that inflect how contemporary Americans engage in political life, civic judgment, and social reform. Treating the analysis of public policy debate as a way to gain insights into transitions in American political life, the study considers how Reconstruction Era debate converged upon certain common agreements, and obfuscated significant fault lines, that persist in contemporary arguments.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Études d'ingénierie du ribozyme VS de Neurospora

Les ribozymes sont des ARN catalytiques fréquemment exploités pour le développement d’outils biochimiques et d’agents thérapeutiques. Ils sont particulièrement intéressants pour effectuer l’inactivation de gènes, en permettant la dégradation d’ARNm ou d’ARN viraux associés à des maladies. Les ribozymes les plus utilisés en ce moment pour le développement d’agents thérapeutiques sont les ribozymes hammerhead et hairpin, qui permettent la reconnaissance spécifique d’ARN simple brin par la formation de structures secondaires stables. In vivo, la majorité des ARN adoptent des structures secondaires et tertiaires complexes et les régions simples brins sont parfois difficiles d’accès. Il serait intéressant de pouvoir cibler des ARN repliés et un motif d’ARN intéressant à cibler est la tige-boucle d’ARN qui peut être importante dans le repliement global des ARN et pour accomplir des fonctions biologiques. Le ribozyme VS de Neurospora fait la reconnaissance de son substrat replié en tigeboucle de façon spécifique par une interaction kissing-loop, mais il n’a jamais été exploité pour faire la reconnaissance d’un ARN cible très différent de son substrat naturel. Le but des travaux présentés dans cette thèse est de déterminer si le ribozyme VS possède l’adaptabilité nécessaire pour l’ingénierie de ribozymes qui clivent des ARN cibles différents du substrat naturel. Dans le cadre de cette thèse, le ribozyme VS a été modifié pour l’adapter à différents substrats et des études de cinétiques ont été réalisées pour évaluer l’impact de ces modifications sur l’activité de clivage du ribozyme. Dans un premier temps, le ribozyme a été modifié pour faire la reconnaissance et le clivage de substrats possédant différentes longueurs de tiges Ib. Le ribozyme a été adapté avec succès à ces substrats de différentes longueurs de tige Ib, avec une activité qui est similaire à celle du ribozyme avec un substrat sans modification. Dans un deuxième temps, c’est l’interaction kissing-loop I/V du ribozyme qui a été substituée de façon rationnelle, dans le but de savoir si un ribozyme VS mutant peut reconnaitre et cliver un substrat ayant une boucle différente de celle de son substrat naturel. L’interaction kissing-loop I/V a été substituée pour les interactions kissing-loop TAR/TAR* de l’ARN du VIH-1 et L22/L88 de l’ARN 23S de Deinococcus radiodurans. La réaction de iii clivage des ribozymes comportant ces nouvelles interactions kissing-loop est toujours observée, mais avec une activité diminuée. Finalement, la sélection in vitro (SELEX) de ribozymes a été effectuée pour permettre un clivage plus efficace d’un substrat mutant avec une nouvelle boucle. Le SELEX a permis la sélection d’un ribozyme qui clive un substrat avec une boucle terminale mutée pour celle de l’ARN TAR du VIH-1 et cela avec une activité de clivage très efficace. L’ensemble de ces études démontre que le ribozyme VS peut être modifié de diverses façons pour la reconnaissance spécifique de différents substrats, tout en conservant une bonne activité de clivage. Ces résultats montrent le grand potentiel d’ingénierie du ribozyme VS et sont prometteurs pour la poursuite d’études d’ingénierie du ribozyme VS, en vue du clivage d’ARN cibles repliés en tige-boucle complètement différents du substrat naturel du ribozyme VS.