Developmental critical period in genetic redox dysregulation: animal and human studies in schizophrenia

Converging evidence favors an abnormal susceptibility to oxidative stress in schizophrenia. Decreased levels of glutathione (GSH), the major cellular antioxidant and redox regulator, was observed in cerebrospinal-fluid and prefrontal cortex of patients. Importantly, abnormal GSH synthesis of genetic origin was observed: Two case-control studies showed an association with a GAG trinucleotide repeat (TNR) polymorphism in the GSH key synthesizing enzyme glutamate-cysteine-ligase (GCL) catalytic subunit (GCLC) gene. The most common TNR genotype 7/7 was more frequent in controls, whereas the rarest TNR genotype 8/8 was three times more frequent in patients. The disease associated genotypes (35% of patients) correlated with decreased GCLC protein, GCL activity and GSH content. Similar GSH system anomalies were observed in early psychosis patients. Such redox dysregulation combined with environmental stressors at specific developmental stages could underlie structural and functional connectivity anomalies. In pharmacological and knock-out (KO) models, GSH deficit induces anomalies analogous to those reported in patients. (a) morphology: spine density and GABA-parvalbumine immunoreactivity (PV-I) were decreased in anterior cingulate cortex. KO mice showed delayed cortical PV-I at PD10. This effect is exacerbated in mice with increased DA from PD5-10. KO mice exhibit cortical impairment in myelin and perineuronal net known to modulate PV connectivity. (b) physiology: In cultured neurons, NMDA response are depressed by D2 activation. In hippocampus, NMDA-dependent synaptic plasticity is impaired and kainate induced g-oscillations are reduced in parallel to PV-I. (c) cognition: low GSH models show increased sensitivity to stress, hyperactivity, abnormal object recognition, olfactory integration and social behavior. In a clinical study, GSH precursor N-acetyl cysteine (NAC) as add on therapy, improves the negative symptoms and decreases the side effects of antipsychotics. In an auditory oddball paradigm, NAC improves the mismatched negativity, an evoked potential related to pre-attention and to NMDA receptors function. In summary, clinical and experimental evidence converge to demonstrate that a genetically induced dysregulation of GSH synthesis combined with environmental insults in early development represent a major risk factor contributing to the development of schizophrenia

Oncogenic K-Ras segregates at spatially distinct plasma membrane signaling platforms according to its phosphorylation status

Activating mutations in the K-Ras small GTPase are extensively found in human tumors. Although these mutations induce the generation of a constitutively GTP-loaded, active form of K-Ras, phosphorylation at Ser181 within the C-terminal hypervariable region can modulate oncogenic K-Ras function without affecting the in vitro affinity for its effector Raf-1. In striking contrast, K-Ras phosphorylated at Ser181 shows increased interaction in cells with the active form of Raf-1 and with p110α, the catalytic subunit of PI 3-kinase. Because the majority of phosphorylated K-Ras is located at the plasma membrane, different localization within this membrane according to the phosphorylation status was explored. Density-gradient fractionation of the plasma membrane in the absence of detergents showed segregation of K-Ras mutants that carry a phosphomimetic or unphosphorylatable serine residue (S181D or S181A, respectively). Moreover, statistical analysis of immunoelectron microscopy showed that both phosphorylation mutants form distinct nanoclusters that do not overlap. Finally, induction of oncogenic K-Ras phosphorylation - by activation of protein kinase C (PKC) - increased its co-clustering with the phosphomimetic K-Ras mutant, whereas (when PKC is inhibited) non-phosphorylated oncogenic K-Ras clusters with the non-phosphorylatable K-Ras mutant. Most interestingly, PI 3-kinase (p110α) was found in phosphorylated K-Ras nanoclusters but not in non-phosphorylated K-Ras nanoclusters. In conclusion, our data provide - for the first time - evidence that PKC-dependent phosphorylation of oncogenic K-Ras induced its segregation in spatially distinct nanoclusters at the plasma membrane that, in turn, favor activation of Raf-1 and PI 3-kinase.

Sorcin links pancreatic β cell lipotoxicity to ER Ca2+ stores.

NlmCategory="UNASSIGNED">Preserving β cell function during the development of obesity and insulin resistance would limit the worldwide epidemic of type 2 diabetes (T2DM). Endoplasmic reticulum (ER) calcium (Ca(2+)) depletion induced by saturated free fatty acids and cytokines causes β cell ER stress and apoptosis, but the molecular mechanisms behind these phenomena are still poorly understood. Here, we demonstrate that palmitate-induced sorcin (SRI) down-regulation, and subsequent increases in glucose-6-phosphatase catalytic subunit-2 (G6PC2) levels contribute to lipotoxicity. SRI is a calcium sensor protein involved in maintaining ER Ca(2+) by inhibiting ryanodine receptor activity and playing a role in terminating Ca(2+)-induced Ca(2+) release. G6PC2, a GWAS gene associated with fasting blood glucose, is a negative regulator of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). High fat feeding in mice and chronic exposure of human islets to palmitate decreases endogenous SRI expression while levels of G6PC2 mRNA increase. Sorcin null mice are glucose intolerant, with markedly impaired GSIS and increased expression of G6pc2. Under high fat diet, mice overexpressing SRI in the β cell display improved glucose tolerance, fasting blood glucose and GSIS, whereas G6PC2 levels are decreased and cytosolic and ER Ca(2+) are increased in transgenic islets. SRI may thus provide a target for intervention in T2DM.

Mutation and genomic amplification of the PIK3CA proto-oncogene in pituitary adenomas

The tumorigenesis of pituitary adenomas is poorly understood. Mutations of the PIK3CA proto-oncogene, which encodes the p110-α catalytic subunit of PI3K, have been reported in various types of human cancers regarding the role of the gene in cell proliferation and survival through activation of the PI3K/Akt signaling pathway. Only one Chinese study described somatic mutations and amplification of the PIK3CA gene in a large series of pituitary adenomas. The aim of the present study was to determine genetic alterations of PIK3CA in a second series that consisted of 33 pituitary adenomas of different subtypes diagnosed by immunohistochemistry: 6 adrenocorticotropic hormone-secreting microadenomas, 5 growth hormone-secreting macroadenomas, 7 prolactin-secreting macroadenomas, and 15 nonfunctioning macroadenomas. Direct sequencing of exons 9 and 20 assessed by qPCR was employed to investigate the presence of mutations and genomic amplification defined as a copy number ≥4. Previously identified PIK3CA mutations (exon 20) were detected in four cases (12.1%). Interestingly, the Chinese study reported mutations only in invasive tumors, while we found a PIK3CA mutation in one noninvasive corticotroph microadenoma. PIK3CA amplification was observed in 21.2% (7/33) of the cases. This study demonstrates the presence of somatic mutations and amplifications of the PIK3CA gene in a second series of pituitary adenomas, corroborating the previously described involvement of the PI3K/Akt signaling pathway in the tumorigenic process of this gland.

Modulation of epithelial sodium channel (ENaC) expression in mouse lung infected with Pseudomonas aeruginosa

Affiliation: André Dagenais: Centre hospitalier de l'Université de Montréal/ Hôtel-Dieu, Département de médecine, Université de Montréal. Yves Berthiaume: Médecine et spécialités médicales, Faculté de médecine

Vieillissement vasculaire chez des patients athérosclérotiques: Sénescence prématurée des cellules endothéliales?

La dysfonction de l’endothélium vasculaire, associée à une diminution de ses propriétés vasorelaxantes et anti-thrombogéniques, survient avec le vieillissement mais également chez de plus jeunes patients athérosclérotiques présentant plusieurs facteurs de risque cardiovasculaire. Au niveau cellulaire, le vieillissement des cellules endothéliales (CE) mène à un état irréversible de non division cellulaire appelé sénescence. Ces cellules sénescentes présentent des changements spécifiques au niveau de leur morphologie et de l’expression génique, menant à leur dysfonction. La sénescence dite réplicative est déclenchée par le raccourcissement des télomères survenant à chaque division cellulaire, mais peut également être induite prématurément par le stress oxydant (SIPS). L’objectif principal de cette étude est de caractériser la sénescence de CE vasculaires isolées à partir de patients athérosclérotiques, et d’observer l’impact des facteurs de risque sur cette sénescence. Afin de confirmer la contribution des deux principales voies de la sénescence, nous avons par la suite étudié conjointement ou séparément, l’impact d’un traitement chronique avec un antioxydant sur la sénescence de CE, et d’une surexpression de la sous-unité catalytique de la télomérase (hTERT), une enzyme responsable de l’allongement des télomères. Nous avons isolé et cultivé des CE provenant d’artères mammaires internes prélevées lors de pontages coronariens. Selon les études, les cellules ont été infectées ou non avec un lentivirus surexprimant la hTERT, et cultivées in vitro jusqu’à sénescence, en présence ou en absence de l’antioxydant N-acétyl-L-cystéine (NAC). Différents marqueurs des deux principales voies de la sénescence (réplicative ou SIPS) ont été quantifiés. La sénescence cellulaire se développe exponentiellement avec le temps et est associée à une réduction de la viabilité et de la prolifération cellulaires. Chez les patients athérosclérotiques, le vieillissement des CE passe par les deux principales voies de la sénescence : des télomères courts initialement en culture et la durée d’exposition in vivo aux facteurs de risque cardiovasculaire prédisent une apparition prématurée de la sénescence. Toutefois, chez les fumeurs, la sénescence est exclusivement du type SIPS. Ces facteurs de risque cardiovasculaire et principalement l’hypertension, semblent accélèrer le vieillissement biologique et favoriser la dysfonction des CE. Lorsque traitées chroniquement avec le NAC, les CE présentant initialement de moindres dommages cellulaires et moléculaires ainsi qu’une meilleure défense antioxydante développent une sénescence retardée. Lorsque le NAC est combiné à une surexpression de la hTERT, les deux voies de la sénescence sont bloquées et une immortalisation cellulaire est observée. À l’inverse, dans les CE les plus endommagées par les ROS in vivo, le NAC n’a aucun effet sur le développement de la sénescence, la hTERT, seule ou en combinaison avec le NAC, retarde légèrement la sénescence mais aucune immortalisation n’est observée lorsque ces traitements sont combinés. En conclusion, nos études démontrent que l’exposition chronique au stress oxydant associé aux facteurs de risque cardiovasculaire accélère le développement de la sénescence de CE vasculaires, contribuant potentiellement à l’athérogénèse. Dans les cellules de patients athérosclérotiques, il semble exister un seuil de dommages cellulaires et moléculaires subis in vivo au-delà duquel, aucun traitement (antioxydant ou hTERT) ne peut être bénéfique.

A proteome-wide strategy reveals a novel mechanism of control of cell cycle progression through modulation of cyclin mRNA stability

La quantité de données générée dans le cadre d'étude à grande échelle du réseau d'interaction protéine-protéine dépasse notre capacité à les analyser et à comprendre leur sens; d'une part, par leur complexité et leur volume, et d'un autre part, par la qualité du jeu de donnée produit qui semble bondé de faux positifs et de faux négatifs. Cette dissertation décrit une nouvelle méthode de criblage des interactions physique entre protéines à haut débit chez Saccharomyces cerevisiae, la complémentation de fragments protéiques (PCA). Cette approche est accomplie dans des cellules intactes dans les conditions natives des protéines; sous leur promoteur endogène et dans le respect des contextes de modifications post-traductionnelles et de localisations subcellulaires. Une application biologique de cette méthode a permis de démontrer la capacité de ce système rapporteur à répondre aux questions d'adaptation cellulaire à des stress, comme la famine en nutriments et un traitement à une drogue. Dans le premier chapitre de cette dissertation, nous avons présenté un criblage des paires d'interactions entre les protéines résultant des quelques 6000 cadres de lecture de Saccharomyces cerevisiae. Nous avons identifié 2770 interactions entre 1124 protéines. Nous avons estimé la qualité de notre criblage en le comparant à d'autres banques d'interaction. Nous avons réalisé que la majorité de nos interactions sont nouvelles, alors que le chevauchement avec les données des autres méthodes est large. Nous avons pris cette opportunité pour caractériser les facteurs déterminants dans la détection d'une interaction par PCA. Nous avons remarqué que notre approche est sous une contrainte stérique provenant de la nécessité des fragments rapporteurs à pouvoir se rejoindre dans l'espace cellulaire afin de récupérer l'activité observable de la sonde d'interaction. L'intégration de nos résultats aux connaissances des dynamiques de régulations génétiques et des modifications protéiques nous dirigera vers une meilleure compréhension des processus cellulaires complexes orchestrés aux niveaux moléculaires et structuraux dans les cellules vivantes. Nous avons appliqué notre méthode aux réarrangements dynamiques opérant durant l'adaptation de la cellule à des stress, comme la famine en nutriments et le traitement à une drogue. Cette investigation fait le détail de notre second chapitre. Nous avons déterminé de cette manière que l'équilibre entre les formes phosphorylées et déphosphorylées de l'arginine méthyltransférase de Saccharomyces cerevisiae, Hmt1, régulait du même coup sont assemblage en hexamère et son activité enzymatique. L'activité d'Hmt1 a directement un impact dans la progression du cycle cellulaire durant un stress, stabilisant les transcrits de CLB2 et permettant la synthèse de Cln3p. Nous avons utilisé notre criblage afin de déterminer les régulateurs de la phosphorylation d'Hmt1 dans un contexte de traitement à la rapamycin, un inhibiteur de la kinase cible de la rapamycin (TOR). Nous avons identifié la sous-unité catalytique de la phosphatase PP2a, Pph22, activé par l'inhibition de la kinase TOR et la kinase Dbf2, activé durant l'entrée en mitose de la cellule, comme la phosphatase et la kinase responsable de la modification d'Hmt1 et de ses fonctions de régulations dans le cycle cellulaire. Cette approche peut être généralisée afin d'identifier et de lier mécanistiquement les gènes, incluant ceux n'ayant aucune fonction connue, à tout processus cellulaire, comme les mécanismes régulant l'ARNm.

Exploring TERRA (TElomeric Repeat-containing RNA) Expression and Regulation During Cell Growth in Saccharomyces cerevisiae

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Les mécanismes de régulation du métabolisme lipidique par les peptides QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides)

Plusieurs cibles thérapeutiques dans le développement de médicaments contre l’obésité visent une diminution de l’appétit et de la masse adipeuse et à augmenter la dépense énergétique. L’appétit et le métabolisme énergétique sont régulés par certains neuropeptides qui agissent au niveau du système nerveux central, notamment dans l’hypothalamus. Parmi ces neuropeptides, les peptides RF-amide ou QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides), ainsi nommés par la présence du motif conservé Arg-Phe-NH2 dans le domaine C-terminal, induisent une hyperphagie et une augmentation de la masse adipeuse lorsqu’administrés par voie centrale. Les formes bioactives de ces peptides comprennent principalement 43 (QRFP-43) et 26 (QRFP-26) acides aminés. Outre les peptides QRFP, leurs récepteurs, les GPR103 de la famille des récepteurs à 7 passages transmembranaires couplés aux protéines G, sont exprimés dans l’hypothalamus. Plus récemment, des études ont montré la sécrétion de ces neuropeptides, et la présence du GPR103, dans le tissu adipeux. Cependant, le rôle de la voie signalétique (QRFP/GPR103) dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau périphérique est peu connu. Les travaux de cette thèse ont porté sur la caractérisation des effets adipogéniques périphériques des neuropeptides QRFP. En premier lieu, nos travaux ont montré que les adipocytes 3T3-L1 et les adipocytes murins isolés des dépôts adipeux blancs expriment le prépro-QRFP et uniquement le récepteur GPR103B, un des deux sous-types de récepteurs présents chez la souris. De plus, nous avons montré que l’expression du récepteur est régulée par une diète riche en lipides réduisant l’expression du prépro-QRFP, mais augmentant celle du GPR103B dans les dépôts lipidiques. Chez l’humain, les adipocytes de l’omentum expriment autant le GPR103 que le prépro-QRFP. Nous avons de plus étudié la fonctionnalité du GPR103B dans les adipocytes 3T3-L1 par l’utilisation d’ARN interférents. Nous avons observé que ce récepteur médie les effets adipogéniques des QRFPs en augmentant l’expression du récepteur nucléaire PPAR-gamma (peroxisome proliferator-activated receptor gamma) et le facteur de transcription C/EBP-alpha (CCAAT-enhancer binding protein alpha) résultant en une accumulation des triglycérides. Nous avons aussi mis en évidence les effets anti-lipolytiques des QRFPs. En effet, les QRFP inhibent fortement la lipolyse induite avec l’isoprotérénol. L’étude des mécanismes moléculaires à l’origine des effets anti-lipolytiques du QRFP-43 a montré l’activation de la voie de signalisation PI3-K/PKB (phosphatidylinositol 3-kinase/protéine kinase B) en réponse à la stimulation du GPR103B. La réponse anti-lipolytique induite par le QRFP-43 est associée à une diminution de la phosphorylation de la périlipine A (PLIN1a) et de la lipase hormono-sensible (HSL). Nos études ont élucidé les mécanismes conduisant à l’inhibition de la phosphorylation de la PLIN1a en réponse à l’activation du GPR103B, impliquant l’inhibition de la migration de la cavéoline 1 et de la sous unité catalytique de la protéine kinase A (PKA) au niveau des gouttelettes lipidiques, ainsi que l’inhibition de l’activité des Src kinases et de la protéine kinase C (PKC). En conclusion, nos travaux ont montré que les QRFP-43 et -26 exercent un effet adipogénique et anti-lipolytique dans les adipocytes, mettant ainsi en évidence le rôle des neuropeptides QRFPs dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau adipocytaire.

Modèle cellulaire de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH

Problématique: Le virus du papillome humain (VPH) est présent dans près de 50% des cancers de l’oropharynx. Le potentiel oncogénique du VPH est encodé dans les oncoprotéines E6 et E7, qui agissent en modulant différents gènes, dont les gènes suppresseurs de tumeur p53 et pRb. Les cellules VPH positives démontrent une altération au niveau de la signalisation de la réponse aux dommages à l’ADN (RDA), un mécanisme de contrôle dans l’arrêt de la croissance des cellules ayant subit des dommages au niveau de leur ADN. Hypothèse et objectifs : Nous croyons que les défauts au niveau de la RDA des cancers VPH positifs peuvent être exploités afin de sensibiliser préférentiellement les cellules cancéreuses aux traitements de radiothérapie. Cette stratégie de recherche nécessite l’élaboration d’un modèle cellulaire de carcinogenèse isogénique pour le cancer de l’oropharynx que nous proposons de développer et de caractériser. L’étude vise à dériver des lignées isogéniques à partir de kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx pour ensuite valider la carcinogenèse de notre modèle in vitro & in vivo Méthodologie : Des lignées cellulaires de kératinocytes primaires et de cellules épithéliales de l’oropharynx ont été successivement modifiées par transduction afin de présenter les mutations associées aux cancers de l’oropharynx induits par le VPH. Les cellules ont été modifiées avec des lentivirus codants pour la télomérase (hTERT), les oncogènes E6, E7 et RasV12. Afin de valider la cancérogenèse in vitro de notre modèle, des études d’invasion en matrigel et de croissance sans ancrage en agar mou ont été réalisées. Les populations cellulaires transformées ont été ensuite introduites dans des souris immunodéficientes afin d’évaluer leur tumorogénicité in vivo. Résultats : À partir des plasmides recombinés construits par méthodes de clonage traditionnelle et de recombinaison « Gateway », nous avons produit des lentivirus codants pour la télomérase humaine (hTERT), les oncogènes viraux E6 et E7 et l’oncogène Ras. Les kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx ont été infectés successivement par transduction et sélectionnés. Nous avons validé l’expression de nos transgènes par méthode d’immunofluorescence, de Western Blot et de réaction de polymérisation en chaîne quantitative en temps réel (qRT-PCR). Nous avons établi trois lignées des cellules épithéliales de l’oropharynx (HNOE) à partir d’échantillons tissulaires prélevés lors d’amygdalectomie (HNOE42, HNO45, HNOE46). Les cellules transduites avec le lentivirus exprimant le promoteur fort CMV/TO de l’oncogène RasV12 ont présenté un changement morphologique compatible avec une sénescence prématurée induite par l’oncogène Ras. En exprimant des quantités plus faibles du RasV12 mutant, la lignée cellulaire HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 a réussi à échapper à la sénescence induite par l’oncogène Ras. La population cellulaire exprimant HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 a présenté un phénotype malin en culture et à l’étude d'invasion, mais n’a pas démontré de résultats positifs à l’étude de croissance sans ancrage en agar mou ni en xénogreffe en souris immunodéficientes. Conclusion : Nos résultats démontrent qu’en présence des oncogènes viraux E6 et E7, il y a un troisième mécanisme suppresseur de tumeur qui médie la sénescence induite par l’oncogène Ras. Nous avons identifié que la présence de E6 seule ne suffit pas à immortaliser les kératinocytes primaires humains (HEKn). Nous n’avons pas réussi à créer un modèle in vitro de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH.

Nox2 regulates endothelial cell cycle arrest and apoptosis via p21 (cip1) and p53

Endothelial cells (EC) express constitutively two major isofonns (Nox2 and Nox4) of the catalytic subunit of NADPH oxidase, which is a major source of endothelial reactive oxygen species. However, the individual roles of these Noxes in endothelial function remain unclear. We have investigated the role of Nox2 in nutrient deprivation-induced cell cycle arrest and apoptosis. In proliferating human dermal microvascular EC, Nox2 mRNA expression was low relative to Nox4 (Nox2:Nox4 similar to 1:13), but was upregulated 24 It after starvation and increased to 8 +/- 3.5-fold at 36 h of starvation. Accompanying the upregulation of Nox2, there was a 2.28 +/- 0.18-fold increase in O-2(-); production, a dramatic induction of p21(cip1) and p53, cell cycle arrest, and the onset of apoptosis (all p < 0.05). All these changes were inhibited significantly by in vitro deletion of Nox2 expression and in coronary microvascular EC isolated from Nox2 knockout mice. In Nox2 knockout cells, although there was a 3.8 +/- 0.5fold increase in Nox4 mRNA expression after 36 h of starvation (p < 0.01), neither production nor the p21(cip1) or p53 expression was increased significantly and only 0.46% of cells were apoptotic. In conclusion, Nox2-derived O-2(-), through the modulation of p21(cip1) and p53 expression, participates in endothelial cell cycle regulation and apoptosis. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Phenylephrine promotes phosphorylation of Bad in cardiac myocytes through the extracellular signal-regulated kinases 1/2 and protein kinase A.

Studies in non-cardiomyocytic cells have shown that phosphorylation of the Bcl-2 family protein Bad on Ser-112, Ser-136 and Ser-155 decreases its pro-apoptotic activity. Both phenylephrine (100 microM) and the cell membrane-permeating cAMP analog, 8-(4-chlorophenylthio)-cAMP (100 microM), protected against 2-deoxy-D-glucose-induced apoptosis in neonatal rat cardiac myocytes as assessed by terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL). In cardiac myocytes, phenylephrine primarily stimulates the alpha-adrenoceptor, but, at high concentrations (100 microM), it also increases the activity of the cAMP-dependent protein kinase, protein kinase A (PKA) through the beta-adrenoceptor. Phenylephrine (100 microM) promoted rapid phosphorylation of Bad(Ser-112) and Bad(Ser-155), though we were unable to detect phosphorylation of Bad(Ser-136). Phosphorylation of Bad(Ser-112) was antagonized by either prazosin or propranolol, indicating that this phosphorylation required stimulation of both alpha(1)- and beta-adrenoceptors. Phosphorylation of Bad(Ser-155) was antagonized only by propranolol and was thus mediated through the beta-adrenoceptor. Inhibitor studies and partial purification of candidate kinases by fast protein liquid chromatography showed that the p90 ribosomal S6 kinases, p90RSK2/3 [which are activated by the extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2)] directly phosphorylated Bad(Ser-112), whereas the PKA catalytic subunit directly phosphorylated Bad(Ser-155). However, efficient phosphorylation of Bad(Ser-112) also required PKA activity. These data suggest that, although p90RSK2/3 phosphorylate Bad(Ser-112) directly, phosphorylation of this site is enhanced by phosphorylation of Bad(Ser-155). These phosphorylations potentially diminish the pro-apoptotic activity of Bad and contribute to the cytoprotective effects of phenylephrine and 8-(4-chlorophenylthio)-cAMP.

Light modulates the melanophore response to alpha-MSH in Xenopus laevis: An analysis of the signal transduction crosstalk mechanisms involved

Melanin granule (melanosome) dispersion within Xenopus laevis melanophores is evoked either by light or alpha-MSH. We have previously demonstrated that the initial biochemical steps of light and alpha-MSH signaling are distinct, since the increase in cAMP observed in response to alpha-MSH was not seen after light exposure. cAMP concentrations in response to alpha-MSH were significantly lower in cells pre-exposed to light as compared to the levels in dark-adapted melanophores. Here we demonstrate the presence of an adenylyl cyclase (AC) in the Xenopus melanophore, similar to the mammalian type IX which is inhibited by Ca(2+)-calmodulin-activated phosphatase. This finding supports the hypothesis that the cyclase could be negatively modulated by a light-promoted Ca(2+) increase. In fact, the activity of calcineurin PP2B phosphatase was increased by light, which could result in AC IX inhibition, thus decreasing the response to alpha-MSH. St-Ht31, a disrupting agent of protein kinase A (PKA)-anchoring kinase A protein (AKAP) complex totally blocked the melanosome dispersing response to alpha-MSH, but did not impair the photo-response in Xenopus melanophores. Sequence comparison of a melanophore AKAP partial clone with GenBank sequences showed that the anchoring protein was a gravin-like adaptor previously sequenced from Xenopus non-pigmentary tissues. Co-immunoprecipitation of Xenopus AKAP and the catalytic subunit of PKA demonstrated that PKA is associated with AKAP and it is released in the presence of alpha-MSH. We conclude that in X laevis melanophores, AKAP12 (gravin-like) contains a site for binding the inactive PKA thus compartmentalizing PKA signaling and also possesses binding sites for PKC. Light diminishes alpha-MSH-induced increase of cAMP by increasing calcineurin (PP2B) activity, which in turn inhibits adenylyl cyclase type IX, and/or by activating PKC, which phosphorylates the gravin-like molecule, thus destabilizing its binding to the cell membrane. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

SGLT1 protein expression in plasma membrane of acinar cells correlates with the sympathetic outflow to salivary glands in diabetic and hypertensive rats

Salivary gland dysfunction is a feature in diabetes and hypertension. We hypothesized that sodium-glucose cotransporter 1 (SGLT1) participates in salivary dysfunctions through a sympathetic- and protein kinase A (PKA)-mediated pathway. In Wistar-Kyoto (WKY), diabetic WKY (WKY-D), spontaneously hypertensive (SHR), and diabetic SHR (SHR-D) rats, PKA/SGLT1 proteins were analyzed in parotid and submandibular glands, and the sympathetic nerve activity (SNA) to the glands was monitored. Basal SNA was threefold higher in SHR (P < 0.001 vs. WKY), and diabetes decreased this activity (similar to 50%, P < 0.05) in both WKY and SHR. The catalytic subunit of PKA and the plasma membrane SGLT1 content in acinar cells were regulated in parallel to the SNA. Electrical stimulation of the sympathetic branch to salivary glands increased (similar to 30%, P < 0.05) PKA and SGLT1 expression. Immunohistochemical analysis confirmed the observed regulations of SGLT1, revealing its location in basolateral membrane of acinar cells. Taken together, our results show highly coordinated regulation of sympathetic activity upon PKA activity and plasma membrane SGLT1 content in salivary glands. Furthermore, the present findings show that diabetic- and/or hypertensive-induced changes in the sympathetic activity correlate with changes in SGLT1 expression in basolateral membrane of acinar cells, which can participate in the salivary glands dysfunctions reported by patients with these pathologies.

Melatonin triggers PKA activation in the rodent malaria parasite Plasmodium chabaudi

Calcium (Ca2+) is a critical regulator of many aspects of the Plasmodium reproductive cycle. In particular, intra-erythrocyte Plasmodium parasites respond to circulating levels of the melatonin in a process mediated partly by intracellular Ca2+. Melatonin promotes the development and synchronicity of parasites, thereby enhancing their spread and worsening the clinical implications. The signalling mechanisms underlying the effects of melatonin are not fully established, although both Ca2+ and cyclic AMP (cAMP) have been implicated. Furthermore, it is not clear whether different strains of Plasmodium use the same, or divergent, signals to control their development. The aim of this study was to explore the signalling mechanisms engaged by melatonin in P. chabaudi, a virulent rodent parasite. Using parasites at the throphozoite stage acutely isolated from mice erythrocytes, we demonstrate that melatonin triggers cAMP production and protein kinase A (PKA) activation. Interestingly, the stimulation of cAMP/PKA signalling by melatonin was dependent on elevation of Ca2+ within the parasite, because buffering Ca2+ changes using the chelator BAPTA prevented cAMP production in response to melatonin. Incubation with melatonin evoked robust Ca2+ signals within the parasite, as did the application of a membrane-permeant analogue of cAMP. Our data suggest that P. chabaudi engages both Ca2+ and cAMP signalling systems when stimulated by melatonin. Furthermore, there is positive feedback between these messengers, because Ca2+ evokes cAMP elevation and vice versa. Melatonin more than doubled the observed extent of parasitemia, and the increase in cAMP concentration and PKA activation was essential for this effect. These data support the possibility to use melatonin antagonists or derivates in therapeutic approach.