Enhanced antitumor efficacy of a herpes simplex virus mutant isolated by genetic selection in cancer cells

Replication-competent, attenuated herpes simplex virus-1 (HSV-1) derivatives that contain engineered mutations into the viral γ34.5 virulence gene have been used as oncolytic agents. However, as attenuated mutants often grow poorly, they may not completely destroy some tumors and surviving cancer cells simply regrow. Thus, although HSV-1 γ34.5 mutants can reduce the growth of human tumor xenografts in mice and have passed phase I safety studies, their efficacy is limited because they replicate poorly in many human tumor cells. Previously, we selected for a γ34.5 deletion mutant variant that regained the ability to replicate efficiently in tumor cells. Although this virus contains an extragenic suppressor mutation that confers enhanced growth in tumor cells, it remains attenuated. Here, we demonstrate that the suppressor virus replicates to greater levels in prostate carcinoma cells and, importantly, is a more potent inhibitor of tumor growth in an animal model of human prostate cancer than the γ34.5 parent virus. Thus, genetic selection in cancer cells can be used as a tool to enhance the antitumor activity of a replication-competent virus. The increased therapeutic potency of this oncolytic virus may be useful in the treatment of a wide variety of cancers.

Surface-epitope masking and expression cloning identifies the human prostate carcinoma tumor antigen gene PCTA-1 a member of the galectin gene family.

The selective production of monoclonal antibodies (mAbs) reacting with defined cell surface-expressed molecules is now readily accomplished with an immunological subtraction approach, surface-epitope masking (SEM). Using SEM, prostate carcinoma (Pro 1.5) mAbs have been developed that react with tumor-associated antigens expressed on human prostate cancer cell lines and patient-derived carcinomas. Screening a human LNCaP prostate cancer cDNA expression library with the Pro 1.5 mAb identifies a gene, prostate carcinoma tumor antigen-1 (PCTA-1). PCTA-1 encodes a secreted protein of approximately 35 kDa that shares approximately 40% sequence homology with the N-amino terminal region of members of the S-type galactose-binding lectin (galectin) gene family. Specific galectins are found on the surface of human and marine neoplastic cells and have been implicated in tumorigenesis and metastasis. Primer pairs within the 3' untranslated region of PCTA-1 and reverse transcription-PCR demonstrate selective expression of PCTA-1 by prostate carcinomas versus normal prostate and benign prostatic hypertrophy. These findings document the use of the SEM procedure for generating mAbs reacting with tumor-associated antigens expressed on human prostate cancers. The SEM-derived mAbs have been used for expression cloning the gene encoding this human tumor antigen. The approaches described in this paper, SEM combined with expression cloning, should prove of wide utility for developing immunological reagents specific for and identifying genes relevant to human cancer.

Alterazione della proteostasi a livello del reticolo endoplasmatico: un potenziale target terapeutico nel carcinoma prostatico

Nel sesso maschile il carcinoma della prostata (CaP) è la neoplasia più frequente ed è tra le prime cause di morte per tumore. Ad oggi, sono disponibili diverse strategie terapeutiche per il trattamento del CaP, ma, come comprovato dall’ancora alta mortalità, spesso queste sono inefficaci, a causa soprattutto dello sviluppo di fenomeni di resistenza da parte delle cellule tumorali. La ricerca si sta quindi focalizzando sulla caratterizzazione di tali meccanismi di resistenza e, allo stesso tempo, sull’individuazione di combinazioni terapeutiche che siano più efficaci e capaci di superare queste resistenze. Le cellule tumorali sono fortemente dipendenti dai meccanismi connessi con l’omeostasi proteica (proteostasi), in quanto sono sottoposte a numerosi stress ambientali (ipossia, carenza di nutrienti, esposizione a chemioterapici, ecc.) e ad un’aumentata attività trascrizionale, entrambi fattori che causano un accumulo intracellulare di proteine anomale e/o mal ripiegate, le quali possono risultare dannose per la cellula e vanno quindi riparate o eliminate efficientemente. La cellula ha sviluppato diversi sistemi di controllo di qualità delle proteine, tra cui gli chaperon molecolari, il sistema di degradazione associato al reticolo endoplasmatico (ERAD), il sistema di risposta alle proteine non ripiegate (UPR) e i sistemi di degradazione come il proteasoma e l’autofagia. Uno dei possibili bersagli in cellule tumorali secretorie, come quelle del CaP, è rappresentato dal reticolo endoplasmatico (RE), organello intracellulare deputato alla sintesi, al ripiegamento e alle modificazioni post-traduzionali delle proteine di membrana e secrete. Alterazioni della protestasi a livello del RE inducono l’UPR, che svolge una duplice funzione nella cellula: primariamente funge da meccanismo omeostatico e di sopravvivenza, ma, quando l’omeostasi non è più ripristinabile e lo stimolo di attivazione dell’UPR cronicizza, può attivare vie di segnalazione che conducono alla morte cellulare programmata. La bivalenza, tipica dell’UPR, lo rende un bersaglio particolarmente interessante per promuovere la morte delle cellule tumorali: si può, infatti, sfruttare da una parte l’inibizione di componenti dell’UPR per abrogare i meccanismi adattativi e di sopravvivenza e dall’altra si può favorire il sovraccarico dell’UPR con conseguente induzione della via pro-apoptotica. Le catechine del tè verde sono composti polifenolici estratti dalle foglie di Camellia sinesis che possiedono comprovati effetti antitumorali: inibiscono la proliferazione, inducono la morte di cellule neoplastiche e riducono l’angiogenesi, l’invasione e la metastatizzazione di diversi tipi tumorali, tra cui il CaP. Diversi studi hanno osservato come il RE sia uno dei bersagli molecolari delle catechine del tè verde. In particolare, recenti studi del nostro gruppo di ricerca hanno messo in evidenza come il Polyphenon E (estratto standardizzato di catechine del tè verde) sia in grado, in modelli animali di CaP, di causare un’alterazione strutturale del RE e del Golgi, un deficit del processamento delle proteine secretorie e la conseguente induzione di uno stato di stress del RE, il quale causa a sua volta l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR. Nel presente studio su due diverse linee cellulari di CaP (LNCaP e DU145) e in un nostro precedente studio su altre due linee cellulari (PNT1a e PC3) è stato confermato che il Polyphenon E è capace di indurre lo stress del RE e di determinare l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR, le quali possono fungere da meccanismo di sopravvivenza, ma anche contribuire a favorire la morte cellulare indotta dalle catechine del tè verde (come nel caso delle PC3). Considerati questi effetti delle catechine del tè verde in qualità di induttori dell’UPR, abbiamo ipotizzato che la combinazione di questi polifenoli bioattivi e degli inibitori del proteasoma, anch’essi noti attivatori dell’UPR, potesse comportare un aggravamento dell’UPR stesso tale da innescare meccanismi molecolari di morte cellulare programmata. Abbiamo quindi studiato l’effetto di tale combinazione in cellule PC3 trattate con epigallocatechina-3-gallato (EGCG, la principale tra le catechine del tè verde) e due diversi inibitori del proteasoma, il bortezomib (BZM) e l’MG132. I risultati hanno dimostrato, diversamente da quanto ipotizzato, che l’EGCG quando associato agli inibitori del proteasoma non produce effetti sinergici, ma che anzi, quando viene addizionato al BZM, causa una risposta simil-antagonistica: si osserva infatti una riduzione della citotossicità e dell’effetto inibitorio sul proteasoma (accumulo di proteine poliubiquitinate) indotti dal BZM, inoltre anche l’induzione dell’UPR (aumento di GRP78, p-eIF2α, CHOP) risulta ridotta nelle cellule trattate con la combinazione di EGCG e BZM rispetto alle cellule trattate col solo BZM. Gli stessi effetti non si osservano invece nelle cellule PC3 trattate con l’EGCG in associazione con l’MG132, dove non si registra alcuna variazione dei parametri di vitalità cellulare e dei marcatori di inibizione del proteasoma e di UPR (rispetto a quelli osservati nel singolo trattamento con MG132). Essendo l’autofagia un meccanismo compensativo che si attiva in seguito all’inibizione del proteasoma o allo stress del RE, abbiamo valutato che ruolo potesse avere tale meccanismo nella risposta simil-antagonistica osservata in seguito al co-trattamento con EGCG e BZM. I nostri risultati hanno evidenziato, in cellule trattate con BZM, l’attivazione di un flusso autofagico che si intensifica quando viene addizionato l’EGCG. Tramite l’inibizione dell’autofagia mediante co-somministrazione di clorochina, è stato possibile stabilire che l’autofagia indotta dall’EGCG favorisce la sopravvivenza delle cellule sottoposte al trattamento combinato tramite la riduzione dell’UPR. Queste evidenze ci portano a concludere che per il trattamento del CaP è sconsigliabile associare le catechine del tè verde con il BZM e che in futuri studi di combinazione di questi polifenoli con composti antitumorali sarà importante valutare il ruolo dell’autofagia come possibile meccanismo di resistenza.

Ruolo di Clusterina nella progressione del tumore prostatico

Clusterina (CLU) è una proteina ubiquitaria, presente nella maggior parte dei fluidi corporei e implicata in svariati processi fisiologici. Dalla sua scoperta fino ad oggi, CLU è risultata essere una proteina enigmatica, la cui funzione non è ancora stata compresa appieno. Il gene codifica per 3 varianti trascrizionali identificate nel database NCBI con i codici: NM_001831 (CLU 1 in questo lavoro di tesi), NR_038335 (CLU 2 in questo lavoro di tesi) e NR_045494 (CLU 3 in questo lavoro di tesi). Tutte le varianti sono trascritte come pre-mRNA contenenti 9 esoni e 8 introni e si differenziano per l’esone 1, la cui sequenza è unica e caratteristica di ogni variante. Sebbene in NCBI sia annotato che le varianti CLU 2 e CLU 3 non sono codificanti, tramite analisi bioinformatica è stato predetto che da tutti e tre i trascritti possono generarsi proteine di differente lunghezza e localizzazione cellulare. Tra tutte le forme proteiche ipotizzate, l’unica a essere stata isolata e sequenziata è quella tradotta dall’AUG presente sull’esone 2 che dà origine a una proteina di 449 aminoacidi. Il processo di maturazione prevede la formazione di un precursore citoplasmatico (psCLU) che subisce modificazioni post-traduzionali tra cui formazione di ponti disolfuro, glicosilazioni, taglio in due catene denominate β e α prima di essere secreta come eterodimero βα (sCLU) nell’ambiente extracellulare, dove esercita la sua funzione di chaperone ATP-indipendente. Oltre alla forma extracellulare, è possibile osservare una forma intracellulare con localizzazione citosolica la cui funzione non è stata ancora completamente chiarita. Questo lavoro di tesi si è prefissato lo scopo di incrementare le conoscenze in merito ai trascritti CLU 1 e CLU 2 e alla loro regolazione, oltre ad approfondire il ruolo della forma citosolica della proteina in relazione al signaling di NF-kB che svolge un ruolo importante nel processo di sviluppo e metastatizzazione del tumore. Nella prima parte, uno screening di differenti linee cellulari, quali cellule epiteliali di prostata e di mammella, sia normali sia tumorali, fibroblasti di origine polmonare e linfociti di tumore non-Hodgkin, ha permesso di caratterizzare i trascritti CLU 1 e CLU 2. Dall’analisi è emerso che la sequenza di CLU 1 è più corta al 5’ rispetto a quella depositata in NCBI con l’identificativo NM_001831 e il primo AUG disponibile per l’inizio della traduzione è localizzato sull’esone 2. È stato dimostrato che CLU 2, al contrario di quanto riportato in NCBI, è tradotto in proteina a partire dall’AUG presente sull’esone 2, allo stesso modo in cui viene tradotto CLU 1. Inoltre, è stato osservato che i livelli d’espressione dei trascritti variano notevolmente tra le diverse linee cellulari e nelle cellule epiteliali CLU 2 è espressa sempre a bassi livelli. In queste cellule, l’espressione di CLU 2 è silenziata per via epigenetica e la somministrazione di farmaci capaci di rendere la cromatina più accessibile, quali tricostatina A e 5-aza-2’-deossicitidina, è in grado di incrementarne l’espressione. Nella seconda parte, un’analisi bioinformatica seguita da saggi di attività in vitro in cellule epiteliali prostatiche trattate con farmaci epigenetici, hanno permesso di identificare, per la prima volta in uomo, una seconda regione regolatrice denominata P2, capace di controllare l’espressione di CLU 2. Rispetto a P1, il classico promotore di CLU già ampiamente studiato da altri gruppi di ricerca, P2 è un promotore debole, privo di TATA box, che nelle cellule epiteliali prostatiche è silente in condizioni basali e la cui attività incrementa in seguito alla somministrazione di farmaci epigenetici capaci di alterare le modificazioni post-traduzionali delle code istoniche nell’intorno di P2. Ne consegue un rilassamento della cromatina e un successivo aumento di trascrizione di CLU 2. La presenza di un’isola CpG differentemente metilata nell’intorno di P1 spiegherebbe, almeno in parte, i differenti livelli di espressione di CLU che si osservano tra le diverse linee cellulari. Nella terza parte, l’analisi del pathway di NF-kB in un modello sperimentale di tumore prostatico in cui CLU è stata silenziata o sovraespressa, ha permesso di capire come la forma citosolica di CLU abbia un ruolo inibitorio nei confronti dell’attività del fattore trascrizionale NF-kB. CLU inibisce la fosforilazione e l’attivazione di p65, il membro più rappresentativo della famiglia NF-kB, con conseguente riduzione della trascrizione di alcuni geni da esso regolati e coinvolti nel rimodellamento della matrice extracellulare, quali l’urochinasi attivatrice del plasminogeno, la catepsina B e la metallo proteinasi 9. È stato dimostrato che tale inibizione non è dovuta a un’interazione fisica diretta tra CLU e p65, per cui si suppone che CLU interagisca con uno dei componenti più a monte della via di segnalazione responsabile della fosforilazione ed attivazione di p65.

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Mutational Heterogeneity in Cancer

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2014-06

Clinical practice guidelines for the psychosocial care of adults with cancer

Clinical practice guidelines are increasingly being developed in medical settings to provide evidence-based recommendations to guide the clinical care of patients. The development of Clinical practice guidelines for the psychosocial care of patients with medical illness is a newer initiative, and more complex as the target audience includes health care professionals from diverse backgrounds. In Australia, the National Breast Cancer Centre and National Cancer Control Initiative have collaborated to develop Clinical practice guidelines for the psychosocial care of adults with cancer, funded by the Australian Government Department of Health and Ageing. This paper outlines the development of these guidelines in the international context, gives an overview of their content, and describes strategies for their implementation and evaluation. Copyright (c) 2005 John Wiley C Sons, Ltd.

Peroxisome proliferator-activated receptor alpha expression is regulated by estrogen receptor alpha and modulates the response of MCF-7 cells to sodium butyrate

Peroxisome proliferator-activated receptors are ligand-activated transcription factors with a potential role in cancer. We investigated peroxisome proliferator-activated receptor alpha expression in breast cancer cell lines and showed a relationship between mean peroxisome proliferator-activated receptor alpha and estrogen receptor alpha mRNA levels in estrogen receptor alpha positive breast cancer cells. Transfection of estrogen receptor alpha into the estrogen receptor alpha negative cell line, MDA-MB-231 decreased peroxisome proliferator-activated receptor a mRNA and conversely inhibition of estrogen receptor alpha by ICI-182 780 in estrogen receptor a positive, MCF-7 cells increased peroxisome proliferator-activated receptor a mRNA levels. Estrogen receptor alpha levels can be modulated by histone deacetylase inhibitors and such agents are in clinical trials for cancer treatment. We found the histone deacetylase inhibitor, sodium butyrate, increased peroxisome proliferator-activated receptor alpha mRNA levels within 4 h of treatment. Peroxisome proliferator-activated receptor a modulation was independent of estrogen receptor alpha, as a similar increase was observed in the estrogen receptor a negative MDA-MB-231 cells. To further investigate the relationship between sodium butyrate and peroxisome proliferator-activated receptor alpha expression, we created an MCF-7 cell line that conditionally over-expresses human peroxisome proliferator-activated receptor alpha. Over-expression of the peroxisome proliferator-activated receptor protected MCF-7 cells from sodium butyrate-mediated inhibition of proliferation and attenuated sodium butyrate-mediated induction of histone deacetylase 3 mRNA, indicating that elevated levels of peroxisome proliferator-activated receptor alpha may reduce the sensitivity of cells to histone deacetylase inhibitors. The estrogen receptor alpha dependence of peroxisome proliferator-activated receptor alpha levels may be significant since estrogen receptor alpha negative breast cancer cells are associated with a more aggressive phenotype. Our studies also suggest that peroxisome proliferator-activated receptor alpha levels may be a marker of breast cancer cell sensitivity to histone deacetylase inhibitors. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A population of HLA-DR+ immature cells accumulates in the blood dendritic cell compartment of patients with different types of cancer

Dendritic cell (DC) defects are an important component of immunosuppression in cancer. Here, we assessed whether cancer could affect circulating DC populations and its correlation with tumor progression. The blood DC compartment was evaluated in 136 patients with breast cancer, prostate cancer, and malignant glioma. Phenotypic, quantitative, and functional analyses were performed at various stages of disease. Patients had significantly fewer circulating myeloid (CD11c(+)) and plasmacytoid (CD123(+)) DC, and a concurrent accumulation of CD11c(-)CD123(-) immature cells that expressed high levels of HLA-DR+ immature cells (DR+IC). Although DR+IC exhibited a limited expression of markers ascribed to mature hematopoietic lineages, expression of HLA-DR, CD40, and CD86 suggested a role as antigen-presenting cells. Nevertheless, DR+IC had reduced capacity to capture antigens and elicited poor proliferation and interferon-gamma secretion by T-lymphocytes. Importantly, increased numbers of DR+IC correlated with disease status. Patients with metastatic breast cancer showed a larger number of DR+IC in the circulation than patients with local/nodal disease. Similarly, in patients with fully resected glioma, the proportion of DR+IC in the blood increased when evaluation indicated tumor recurrence. Reduction of blood DC correlating with accumulation of a population of immature cells with poor immunologic function may be associated with increased immunodeficiency observed in cancer.

RNA interference for the treatment of cancer

RNA interference (RNAi) is the latest new technology in the field of genetic medicine in which specific genes can be turned off, or silenced, so as to affect a therapeutic outcome. It can be highly specific, works in the nanomolar range and is far more effective than the antisense approaches popular 10-15 years ago. Here we review the field and explore the potential role of RNAi in cancer therapy, highlighting recent progress and examining the hurdles that must be overcome before this promising technology is ready for clinical use. (C) 2006 Prous Science. All rights reserved.

Neogenin: A multi-functional receptor regulating diverse developmental processes

Neogenin, a close relative of the axon guidance receptor Deleted in Colorectal Cancer (DCC), has been shown to be a receptor for members of the Netrin and Repulsive Guidance Molecule (RGM) families. While Netrin-l-Neogenin interactions result in a chernoattractive axon guidance response, the interaction between Neogenin and RGMa induces a chemorepulsive response. Evidence is now accumulating that Neogenin is a multi-functional receptor regulating many diverse developmental processes, including neural tube and mammary gland formation, myogenesis and angiogenesis. Little is known of the function of Neogenin in the adult, however, a novel role in the regulation of iron homeostasis is now emerging. While the signal transduction pathways activated by Neogenin are poorly understood, it is clear that the functional outcome of Neogenin activation, at least in the embryo, depends on both the developmental context as well as the nature of the ligand. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Prevalence of the use of cancer related self-tests by members of the public:A community survey

Background: Self-tests are those where an individual can obtain a result without recourse to a health professional, by getting a result immediately or by sending a sample to a laboratory that returns the result directly. Self-tests can be diagnostic, for disease monitoring, or both. There are currently tests for more than 20 different conditions available to the UK public, and self-testing is marketed as a way of alerting people to serious health problems so they can seek medical help. Almost nothing is known about the extent to which people self-test for cancer or why they do this. Self-tests for cancer could alter perceptions of risk and health behaviour, cause psychological morbidity and have a significant impact on the demand for healthcare. This study aims to gain an understanding of the frequency of self-testing for cancer and characteristics of users. Methods: Cross-sectional survey. Adults registered in participating general practices in the West Midlands Region, will be asked to complete a questionnaire that will collect socio-demographic information and basic data regarding previous and potential future use of self-test kits. The only exclusions will be people who the GP feels it would be inappropriate to send a questionnaire, for example because they are unable to give informed consent. Freepost envelopes will be included and non-responders will receive one reminder. Standardised prevalence rates will be estimated. Discussion: Cancer related self-tests, currently available from pharmacies or over the Internet, include faecal occult blood tests (related to bowel cancer), prostate specific antigen tests (related to prostate cancer), breast cancer kits (self examination guide) and haematuria tests (related to urinary tract cancers). The effect of an increase in self-testing for cancer is unknown but may be considerable: it may affect the delivery of population based screening programmes; empower patients or cause unnecessary anxiety; reduce costs on existing healthcare services or increase demand to investigate patients with positive test results. It is important that more is known about the characteristics of those who are using self-tests if we are to determine the potential impact on health services and the public. © 2006 Wilson et al; licensee BioMed Central Ltd.

Intracellular Signaling and Trafficking in Cancer: Role of Rab5-GTPase in Migration and Invasion of Breast Cells

Metastasis is characterized pathologically by uncontrolled cell invasion, proliferation, migration and angiogenesis. Steroid hormones, such as estrogen, and growth factors, which include insulin growth factor I/II (IGF-1/IGF-2) therapy has been associated with most if not all of the features of metastasis. It has been determined that IGF-1 increases cell survival of cancer cells and potentiate the effect of E2 and other ligand growth factors on breast cancer cells. However not much information is available that comprehensively expounds on the roles of insulin growth factor receptor (IGFR) and Rab GTPases may play in breast cancer. The latter, Rab GTPases, are small signaling molecules and critical in the regulation of many cellular processes including cell migration, growth via the endocytic pathway. This research involves the role of Rab GTPases, specifically Rab5 and its guanine exchange factors (GEFs), in the promotion of cancer cell migration and invasion. Two important questions abound: Are IGFR stimulation and downstream effect involved the endocytic pathway in carcinogenesis? What role does Rab5 play in cell migration and invasion of cancer cells? The hypothesis is that growth factor signaling is dependent on Rab5 activity in mediating the aggressiveness of cancer cells. The goal is to demonstrate that IGF-1 signaling is dependent on Rab5 function in breast cancer progression. Here, the results thus far, have shown that while activation of Rab5 may mediate increased cell proliferation, migration and invasion in breast cancer cells, the Rab5 GEF, RIN1 interacts with the IGFR thereby facilitating migration and invasion activities in breast cells. Furthermore, endocytosis of the IGFR in breast cancer cells seems to be caveolin dependent as the data has shown. This taken together, the data shows that IGF-1 signaling in breast cancer cells relies on IGF-1R phosphorylation, caveolae internalization and sequestration to the early endosome RIN1 function and Rab5 activation.

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Bile acids destabilise HIF-1α and promote anti-tumour phenotypes in cancer cell models

BACKGROUND: The role of the microbiome has become synonymous with human health and disease. Bile acids, as essential components of the microbiome, have gained sustained credibility as potential modulators of cancer progression in several disease models. At physiological concentrations, bile acids appear to influence cancer phenotypes, although conflicting data surrounds their precise physiological mechanism of action. Previously, we demonstrated bile acids destabilised the HIF-1α subunit of the Hypoxic-Inducible Factor-1 (HIF-1) transcription factor. HIF-1 overexpression is an early biomarker of tumour metastasis and is associated with tumour resistance to conventional therapies, and poor prognosis in a range of different cancers. METHODS: Here we investigated the effects of bile acids on the cancer growth and migratory potential of cell lines where HIF-1α is known to be active under hypoxic conditions. HIF-1α status was investigated in A-549 lung, DU-145 prostate and MCF-7 breast cancer cell lines exposed to bile acids (CDCA and DCA). Cell adhesion, invasion, migration was assessed in DU-145 cells while clonogenic growth was assessed in all cell lines. RESULTS: Intracellular HIF-1α was destabilised in the presence of bile acids in all cell lines tested. Bile acids were not cytotoxic but exhibited greatly reduced clonogenic potential in two out of three cell lines. In the migratory prostate cancer cell line DU-145, bile acids impaired cell adhesion, migration and invasion. CDCA and DCA destabilised HIF-1α in all cells and significantly suppressed key cancer progression associated phenotypes; clonogenic growth, invasion and migration in DU-145 cells. CONCLUSIONS: These findings suggest previously unobserved roles for bile acids as physiologically relevant molecules targeting hypoxic tumour progression.