Gelsolin-mediated activation of PI3K/Akt pathway is crucial for hepatocyte growth factor-induced cell scattering in gastric carcinoma

In gastric cancer (GC), the main subtypes (diffuse and intestinal types) differ in pathological characteristics, with diffuse GC exhibiting early disseminative and invasive behaviour. A distinctive feature of diffuse GC is loss of intercellular adhesion. Although widely attributed to mutations in the CDH1 gene encoding E-cadherin, a significant percentage of diffuse GC do not harbor CDH1 mutations. We found that the expression of the actin-modulating cytoskeletal protein, gelsolin, is significantly higher in diffuse-type compared to intestinal-type GCs, using immunohistochemical and microarray analysis. Furthermore, in GCs with wild-type CDH1, gelsolin expression correlated inversely with CDH1 gene expression. Downregulating gelsolin using siRNA in GC cells enhanced intercellular adhesion and E-cadherin expression, and reduced invasive capacity. Interestingly, hepatocyte growth factor (HGF) induced increased gelsolin expression, and gelsolin was essential for HGF-medicated cell scattering and E-cadherin transcriptional repression through Snail, Twist and Zeb2. The HGF-dependent effect on E-cadherin was found to be mediated by interactions between gelsolin and PI3K-Akt signaling. This study reveals for the first time a function of gelsolin in the HGF/cMet oncogenic pathway, which leads to E-cadherin repression and cell scattering in gastric cancer. Our study highlights gelsolin as an important pro-disseminative factor contributing to the aggressive phenotype of diffuse GC.

Phosphorylation Mechanism of Phosphomevalonate Kinase: Implications for Rational Engineering of Isoprenoid Biosynthetic Pathway Enzymes

Mevalonate pathway is of important clinical, pharmaceutical and biotechnological relevance. However, lack of the understanding of the phosphorylation mechanism of the kinases in this pathway has limited rationally engineering the kinases in industry. Here the phosphorylation reaction mechanism of a representative kinase in the mevalonate pathway, phosphomevalonate kinase, was studied by using molecular dynamics and hybrid QM/MM methods. We find that a conserved residue (Ser106) is reorientated to anchor ATP via a stable H-bond interaction. In addition, Ser213 located on the α-helix at the catalytic site is repositioned to further approach the substrate, facilitating the proton transfer during the phosphorylation. Furthermore, we elucidate that Lys101 functions to neutralize the negative charge developed at the β-, γ-bridging oxygen atom of ATP during phosphoryl transfer. We demonstrate that the dissociative catalytic reaction occurs via a direct phosphorylation pathway. This is the first study on the phosphorylation mechanism of a mevalonate pathway kinase. The elucidation of the catalytic mechanism not only sheds light on the common catalytic mechanism of GHMP kinase superfamily, but also provides the structural basis for engineering the mevalonate pathway kinases to further exploit their applications in the production of a wide range of fine chemicals such as biofuels or pharmaceuticals. 

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.

Regulation of osteoclast activation and autophagy through altered protein kinase pathways in Paget's disease of bone

Résumé : La maladie osseuse de Paget (MP) est un désordre squelettique caractérisé par une augmentation focale et désorganisée du remodelage osseux. Les ostéoclastes (OCs) de MP sont plus larges, actifs et nombreux, en plus d’être résistants à l’apoptose. Même si la cause précise de la MP demeure inconnue, des mutations du gène SQSTM1, codant pour la protéine p62, ont été décrites dans une proportion importante de patients avec MP. Parmi ces mutations, la substitution P392L est la plus fréquente, et la surexpression de p62P392L dans les OCs génère un phénotype pagétique partiel. La protéine p62 est impliquée dans de multiples processus, allant du contrôle de la signalisation NF-κB à l’autophagie. Dans les OCs humains, un complexe multiprotéique composé de p62 et des kinases PKCζ et PDK1 est formé en réponse à une stimulation par Receptor Activator of Nuclear factor Kappa-B Ligand (RANKL), principale cytokine impliquée dans la formation et l'activation des OCs. Nous avons démontré que PKCζ est impliquée dans l’activation de NF-κB induite par RANKL dans les OCs, et dans son activation constitutive en présence de p62P392L. Nous avons également observé une augmentation de phosphorylation de Ser536 de p65 par PKCζ, qui est indépendante d’IκB et qui pourrait représenter une voie alternative d'activation de NF-κB en présence de la mutation de p62. Nous avons démontré que les niveaux de phosphorylation des régulateurs de survie ERK et Akt sont augmentés dans les OCs MP, et réduits suite à l'inhibition de PDK1. La phosphorylation des substrats de mTOR, 4EBP1 et la protéine régulatrice Raptor, a été évaluée, et une augmentation des deux a été observée dans les OCs pagétiques, et est régulée par l'inhibition de PDK1. Également, l'augmentation des niveaux de base de LC3II (associée aux structures autophagiques) observée dans les OCs pagétiques a été associée à un défaut de dégradation des autophagosomes, indépendante de la mutation p62P392L. Il existe aussi une réduction de sensibilité à l’induction de l'autophagie dépendante de PDK1. De plus, l’inhibition de PDK1 induit l’apoptose autant dans les OCs contrôles que pagétiques, et mène à une réduction significative de la résorption osseuse. La signalisation PDK1/Akt pourrait donc représenter un point de contrôle important dans l’activation des OCs pagétiques. Ces résultats démontrent l’importance de plusieurs kinases associées à p62 dans la sur-activation des OCs pagétiques, dont la signalisation converge vers une augmentation de leur survie et de leur fonction de résorption, et affecte également le processus autophagique.

Prediction of Phosphorylation Sites from Protein Sequences

Phosphorylation is amongst the most crucial and well-studied post-translational modifications. It is involved in multiple cellular processes which makes phosphorylation prediction vital for understanding protein functions. However, wet-lab techniques are labour and time intensive. Thus, computational tools are required for efficiency. This project aims to provide a novel way to predict phosphorylation sites from protein sequences by adding flexibility and Sezerman Grouping amino acid similarity measure to previous methods, as discovering new protein sequences happens at a greater rate than determining protein structures. The predictor – NOPAY - relies on Support Vector Machines (SVMs) for classification. The features include amino acid encoding, amino acid grouping, predicted secondary structure, predicted protein disorder, predicted protein flexibility, solvent accessibility, hydrophobicity and volume. As a result, we have managed to improve phosphorylation prediction accuracy for Homo sapiens by 3% and 6.1% for Mus musculus. Sensitivity at 99% specificity was also increased by 6% for Homo sapiens and for Mus musculus by 5% on independent test sets. In this study, we have managed to increase phosphorylation prediction accuracy for Homo sapiens and Mus musculus. When there is enough data, future versions of the software may also be able to predict other organisms.

Regulation of mitotic BubR1 phosphorylation by the BubR1 pseudokinase domain

BubR1 est une protéine importante dans le point de contrôle de la mitose pour la stabilisation des interactions entre kinétochores et microtubules (KT-MT). Ces fonctions protègent de la ségrégation anormale des chromosomes et de l’instabilité du génome. BubR1 possède des sites de phosphorylation mitotique hautement conservés dans le domaine régulant l’attachement des kinétochores (KARD), où S676 et S670 sont phosphorylées respectivement par la kinase polo-like 1 (Plk1) et par la kinase cycline-dépendante 1 (Cdk1). Ces sites de phosphorylation sont essentiels pour le recrutement de la phosphatase PP2A-B56, qui stabilise les interactions KT-MT. Nos résultats montrent que la délétion entière ou des mutations qui déstabilisent le domaine pseudokinase de BubR1, causent la perte de phosphorylation des résidus S676 et S670 en mitose. Notre hypothèse est que le domaine pseudokinase de BubR1 peut jouer un rôle essentiel dans la régulation de la phosphorylation du KARD et donc dans la stabilisation des interactions KT-MT.

The regulation of AMP-activated protein kinase by vascular endothelial growth factor

The function of the vascular endothelium is to maintain vascular homeostasis, by providing an anti-thrombotic, anti-inflammatory and vasodilatory interface between circulating blood and the vessel wall, meanwhile facilitating the selective passage of blood components such as signaling molecules and immune cells. Dysfunction of the vascular endothelium is implicated in a number of pathological states including atherosclerosis and hypertension, and is thought to precede atherogenesis by a number of years. Vascular endothelial growth factor A (VEGF) is a crucial mitogenic signaling molecule, not only essential for embryonic development, but also in the adult for regulating both physiological and pathological angiogenesis. Previous studies by our laboratory have demonstrated that VEGF-A activates AMP-activated protein kinase (AMPK), the downstream component of a signaling cascade important in the regulation of whole body and cellular energy status. Furthermore, studies in our laboratory have indicated that AMPK is essential for VEGF-A-stimulated vascular endothelial cell proliferation. AMPK activation typically stimulates anabolic processes and inhibits catabolic processes including cell proliferation, with the ultimate aim of redressing energy imbalance, and as such is an attractive therapeutic target for the treatment of obesity, metabolic syndromes, and type 2 diabetes. Metabolic diseases are associated with adverse cardiovascular outcomes and AMPK activation is reported to have beneficial effects on the vascular endothelium. The mechanism by which VEGF-A stimulates AMPK, and the functional consequences of VEGF-A-stimulated AMPK activation remain uncertain. The present study therefore aimed to identify the specific mechanism(s) by which VEGF-A regulates the activity of AMPK in endothelial cells, and how this might differ from the activation of AMPK by other agents. Furthermore, the role of AMPK in the pro-proliferative actions of VEGF-A was further examined. Human aortic and umbilical vein endothelial cells were therefore used as a model system to characterise the specific effect(s) of VEGF-A stimulation on AMPK activation. The present study reports that AMPK α1 containing AMPK complexes account for the vast majority of both basal and VEGF-A-stimulated AMPK activity. Furthermore, AMPK α1 is localized to the endoplasmic reticulum when sub-confluent, but translocated to the Golgi apparatus when cells are cultured to confluence. AMPK α2 appears to be associated with a structural cellular component, but neither α1 nor α2 complexes appear to translocate in response to VEGF-A stimulation. The present study confirms previous reports that when measured using the MTS cell proliferation assay, AMPK is required for VEGF-A-stimulated endothelial cell proliferation. However, parallel experiments measuring cell proliferation using the Real-Time Cell Analyzer xCELLigence system, do not agree with these previous reports, suggesting that AMPK may in fact be required for an aspect of mitochondrial metabolism which is enhanced by VEGF-A. Studies into the mitochondrial activity of endothelial cells have proved inconclusive at this time, but further studies into this are warranted. During previous studies in our laboratory, it was suggested that VEGF-A-stimulated AMPK activation may be mediated via the diacylglycerol (DAG)-sensitive transient receptor potential cation channel (TRPCs -3, -6 or -7) family of ion channels. The present study can neither confirm, nor exclude the expression of TRPCs in vascular endothelial cells, nor rule out their involvement in VEGF-A-stimulated AMPK activation; more specific investigative tools are required in order to characterise their involvement. Furthermore, nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate (NAADP)-stimulated Ca2+ release from acidic intracellular organelles is not required for AMPK activation by VEGF-A. Despite what is known about the mechanisms by which AMPK is activated, far less is known concerning the downregulation of AMPK activity, as observed in human and animal models of metabolic disease. Phosphorylation of AMPK α1 Ser485 (α2 Ser491) has recently been characterised as a mechanism by which the activity of AMPK is negatively regulated. We report here for the first time that VEGF-A stimulates AMPK α1 Ser485 phosphorylation independently of the previously reported AMPK α1 Ser485 kinases Akt (protein kinase B) and ERK1/2 (extracellular signal-regulated kinase 1/2). Furthermore, inhibition of protein kinase C (PKC), the activity of which is reported to be elevated in metabolic disease, attenuates VEGF-A- and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)-stimulated AMPK α1 Ser485 phosphorylation, and increases basal AMPK activity. In contrast to this, PKC activation reduces AMPK activity in human vascular endothelial cells. Attempts to identify the PKC isoform responsible for inhibiting AMPK activity suggest that it is one (or more) of the Ca2+-regulated DAG-sensitive isoforms of PKC, however cross regulation of PKC isoform expression has limited the present study. Furthermore, AMPK α1 Ser485 phosphorylation was inversely correlated with human muscle insulin sensitivity. As such, enhanced AMPK α1 Ser485 phosphorylation, potentially mediated by increased PKC activation may help explain some of the reduced AMPK activity observed in metabolic disease.

Low-Molecular-Weight Fucoidan Induces Endothelial Cell Migration via the PI3K/AKT Pathway and Modulates the Transcription of Genes Involved in Angiogenesis

Low-molecular-weight fucoidan (LMWF) is a sulfated polysaccharide extracted from brown seaweed that presents antithrombotic and pro-angiogenic properties. However, its mechanism of action is not well-characterized. Here, we studied the effects of LMWF on cell signaling and whole genome expression in human umbilical vein endothelial cells and endothelial colony forming cells. We observed that LMWF and vascular endothelial growth factor had synergistic effects on cell signaling, and more interestingly that LMWF by itself, in the absence of other growth factors, was able to trigger the activation of the PI3K/AKT pathway, which plays a crucial role in angiogenesis and vasculogenesis. We also observed that the effects of LMWF on cell migration were PI3K/AKT-dependent and that LMWF modulated the expression of genes involved at different levels of the neovessel formation process, such as cell migration and cytoskeleton organization, cell mobilization and homing. This provides a better understanding of LMWF's mechanism of action and confirms that it could be an interesting therapeutic approach for vascular repair.

News telewizyjny jako akt retoryczny

Artykuł przedstawia news telewizyjny jako akt retoryczny. News telewizyjny rozumiany jest jako relacja o wydarzeniu zbudowana zazwyczaj z zapowiedzi i krótkiego kilkuminutowego materiału filmowego (nazywanego czasem felietonem), będącego rezultatem pracy reporter-skiej, wyemitowana w telewizji, zazwyczaj jako jeden z elementów w strukturze magazynu informacyjnego, ale również jako element bloków programowych telewizji informacyjnych. Newsy telewizyjne funkcjonują w mediach jako jeden z elementów działań strategicznych nadawców medialnych nastawionych na określone cele, w tym cele wizerunkowe, polityczne i ekonomiczne. Newsy powstają jako reakcja na konkretne wydarzenia, zaspokajają potrzebę informacji, ale służą też kreowaniu obrazu świata, skupianiu uwagi na pewnych aspektach rze-czywistości, wartościowaniu jej, przekonywaniu o ważności lub nieważności pewnych zda-rzeń. Pełnią funkcje informacyjne, ale też kreacyjne, wzorcotwórcze, stymulacyjne, wartościu-jące, i w końcu estetyczne. Dla osiągnięcia tych celów są odpowiednio konstruowane, z uwzględnieniem specyfiki i potrzeb odbiorcy oraz ethosu nadawcy. W tym sensie są więc ak-tami „retorycznymi”, a więc zamierzonymi, celowymi, będącymi odpowiedzią na określoną sytuację (uwarunkowane są historycznie, społecznie i politycznie) i adresowanymi do określo-nych odbiorców.