Regulation of gene expression in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires que l’on retrouve autant en eau douce qu’en milieu marin. Ils sont particulièrement connus pour causer des fleurs d’algues toxiques nommées ‘marée-rouge’, ainsi que pour leur symbiose avec les coraux et pour leur importante contribution à la fixation du carbone dans les océans. Au point de vue moléculaire, ils sont aussi connus pour leur caractéristiques nucléaires uniques, car on retrouve généralement une quantité immense d’ADN dans leurs chromosomes et ceux-ci sont empaquetés et condensés sous une forme cristalline liquide au lieu de nucléosomes. Les gènes encodés par le noyau sont souvent présents en multiples copies et arrangés en tandem et aucun élément de régulation transcriptionnelle, y compris la boite TATA, n’a encore été observé. L’organisation unique de la chromatine des dinoflagellés suggère que différentes stratégies sont nécessaires pour contrôler l’expression des gènes de ces organismes. Dans cette étude, j’ai abordé ce problème en utilisant le dinoflagellé photosynthétique Lingulodinium polyedrum comme modèle. L. polyedrum est d’un intérêt particulier, car il a plusieurs rythmes circadiens (journalier). À ce jour, toutes les études sur l’expression des gènes lors des changements circadiens ont démontrées une régulation à un niveau traductionnel. Pour mes recherches, j’ai utilisé les approches transcriptomique, protéomique et phosphoprotéomique ainsi que des études biochimiques pour donner un aperçu de la mécanique de la régulation des gènes des dinoflagellés, ceci en mettant l’accent sur l’importance de la phosphorylation du système circadien de L. polyedrum. L’absence des protéines histones et des nucléosomes est une particularité des dinoflagellés. En utilisant la technologie RNA-Seq, j’ai trouvé des séquences complètes encodant des histones et des enzymes modifiant les histones. L polyedrum exprime donc des séquences conservées codantes pour les histones, mais le niveau d’expression protéique est plus faible que les limites de détection par immunodétection de type Western. Les données de séquençage RNA-Seq ont également été utilisées pour générer un transcriptome, qui est une liste des gènes exprimés par L. polyedrum. Une recherche par homologie de séquences a d’abord été effectuée pour classifier les transcrits en diverses catégories (Gene Ontology; GO). Cette analyse a révélé une faible abondance des facteurs de transcription et une surprenante prédominance, parmi ceux-ci, des séquences à domaine Cold Shock. Chez L. polyedrum, plusieurs gènes sont répétés en tandem. Un alignement des séquences obtenues par RNA-Seq avec les copies génomiques de gènes organisés en tandem a été réalisé pour examiner la présence de transcrits polycistroniques, une hypothèse formulée pour expliquer le manque d’élément promoteur dans la région intergénique de la séquence de ces gènes. Cette analyse a également démontré une très haute conservation des séquences codantes des gènes organisés en tandem. Le transcriptome a également été utilisé pour aider à l’identification de protéines après leur séquençage par spectrométrie de masse, et une fraction enrichie en phosphoprotéines a été déterminée comme particulièrement bien adapté aux approches d’analyse à haut débit. La comparaison des phosphoprotéomes provenant de deux périodes différentes de la journée a révélée qu’une grande partie des protéines pour lesquelles l’état de phosphorylation varie avec le temps est reliées aux catégories de liaison à l’ARN et de la traduction. Le transcriptome a aussi été utilisé pour définir le spectre des kinases présentes chez L. polyedrum, qui a ensuite été utilisé pour classifier les différents peptides phosphorylés qui sont potentiellement les cibles de ces kinases. Plusieurs peptides identifiés comme étant phosphorylés par la Casein Kinase 2 (CK2), une kinase connue pour être impliquée dans l’horloge circadienne des eucaryotes, proviennent de diverses protéines de liaison à l’ARN. Pour évaluer la possibilité que quelques-unes des multiples protéines à domaine Cold Shock identifiées dans le transcriptome puissent moduler l’expression des gènes de L. polyedrum, tel qu’observé chez plusieurs autres systèmes procaryotiques et eucaryotiques, la réponse des cellules à des températures froides a été examinée. Les températures froides ont permis d’induire rapidement un enkystement, condition dans laquelle ces cellules deviennent métaboliquement inactives afin de résister aux conditions environnementales défavorables. Les changements dans le profil des phosphoprotéines seraient le facteur majeur causant la formation de kystes. Les phosphosites prédits pour être phosphorylés par la CK2 sont la classe la plus fortement réduite dans les kystes, une découverte intéressante, car le rythme de la bioluminescence confirme que l’horloge a été arrêtée dans le kyste.

Feedback regulation of Gab2-dependent signaling by the Ras/MAPK pathway

La voie de signalisation des Récepteurs Tyrosine Kinase (RTK) occupe un rôle central dans la régulation de la croissance cellulaire, la prolifération, la différentiation et la motilité. Une régulation anormale des RTKs mène à plusieurs maladies humaines telles que le cancer du sein, la seconde cause de mortalité chez les femmes à cause de l’amplification et la mutation fréquente de la protéine tyrosine kinase HER2 (ERBB2). Grb2-associated binder (Gab) 2 est une protéine adaptatrice qui agit en aval de plusieurs RTKs, y compris HER2, pour réguler de multiples voies de signalisation. En réponse à la stimulation par de nombreux facteurs de croissances et cytokines, Gab2 est recruté à la membrane plasmique où il potentialise l’activation des voies de signalisation Ras/mitogen-activated protein kinase (MAPK) et PI3K (phosphatidylinositol-3-kinase)/Akt (protein kinase B). En plus d’occuper un rôle essentiel durant le développement du système hématopoïétique, Gab2 est souvent amplifié dans les cancers, notamment le cancer du sein et les mélanomes. Cependant, les mécanismes moléculaires qui régulent le fonctionnement de Gab2 sont peu connus. Il est établi que lors de l’activation des RTKs, Gab2 est phosphorylé au niveau de plusieurs résidus Tyrosine, menant à l’association de différentes protéines comme p85 et Shp2. En plus de la phosphorylation en Tyrosine, notre laboratoire ainsi que d’autres groupes de recherche avons identifié que Gab2 est aussi phosphorylé au niveau de résidus Ser/Thr suite à l’activation de la voie de signalisation MAPK. Cependant, la régulation des fonctions de Gab2 par ces modifications post-traductionnelles est encore peu connue. Dans le but de comprendre comment Gab2 est régulé par la voie de signalisation MAPK, nous avons utilisé différentes approches. Dans la première partie de ma thèse, nous avons déterminé un nouveau mécanisme démontrant que la voie de signalisation Ras/MAPK, par le biais des protéines kinases RSK (p90 ribosomal S6 kinase), phosphoryle Gab2. Ce phénomène se produit à la fois in vivo et in vitro au niveau de trois résidus Ser/Thr conservés. Des mutations au niveau de ces sites de phosphorylation entrainent le recrutement de Shp2 menant à l’augmentation de la motilité cellulaire, ce qui suggère que les protéines RSK restreignent les fonctions dépendantes de Gab2. Ce phénomène est le résultat de la participation de RSK dans la boucle de rétroaction négative de la voie de signalisation MAPK. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons démontré que les protéines ERK1/2 phosphorylent Gab2 au niveau de plusieurs résidus pS/T-P à la fois in vitro et in vivo, entrainant l’inhibition du recrutement de p85. De plus, nous avons établi pour la première fois que Gab2 interagit physiquement avec ERK1/2 dans des cellules lors de l’activation de la voie de signalisation MAPK. Par ailleurs, nous avons montré un nouveau domaine d’attache du module ERK1/2 sur Gab2. Des mutations sur les résidus essentiels de ce domaine d’attache n’entrainent pas seulement la dissociation de ERK1/2 avec Gab2, mais diminuent également la phosphorylation dépendante de ERK1/2 sur Gab2. Ainsi, nos données montrent que la voie de signalisation MAPK régule les fonctions de la protéine Gab2 par le biais des kinases RSK et ERK1/2. Cette thèse élabore par ailleurs un schéma complet des fonctions de Gab2 dépendantes de la voie de signalisation MAPK dans le développement de nombreux cancers.

Growth of melanocytic cells is associated with down-regulation of protein kinase C α,δ and ε isoforms: Possible role of diacylglycerol

Protein kinase C (PKC) down-regulation has been shown to correlate with the growth of murine melanocytic cells in culture (Brooks, G., Wilson, R. E., Dooley, T. P., Goss, M. W., and Hart, I. R. (1991) Cancer Res. 51, 3281-3288). We now show that PKC alpha, delta, epsilon, and zeta isoforms are present at the protein level in quiescent, non-transformed Mel-ab melanocytes, maintained in the absence of phorbol ester. Proliferation of Mel-ab cells, achieved by incubation in the continual presence of phorbol 12,13-dibutyrate, was associated with a down-regulation of the PKC alpha, delta, and epsilon isozymes. Examination of two transformed syngeneic lines (the B16 murine melanoma and the long terminal repeat Ras.2 line), that grew in the absence of exogenous phorbol esters, showed that PKC alpha protein levels were either partially down-regulated or unaffected, the PKC delta and epsilon isoforms were down-regulated completely, and the levels of PKC zeta protein remained unaltered relative to quiescent Mel-ab cells. Basal levels of total diacylglycerol were elevated 5-fold in B16 melanoma cells compared with levels found in quiescent or proliferating Mel-ab melanocytes and appear to arise largely from the breakdown of phosphatidylinositol phospholipids accompanied by a significant rise in phospholipase C activity. Hourly treatments of quiescent Mel-ab melanocytes with the synthetic diacylglycerol analogue, 1,2-dioctanoyl-sn-glycerol, for 24 h, resulted in an induction of DNA synthesis which was associated with a significant down-regulation of PKC levels mediated largely via post-translational rather than transcriptional mechanisms. These results show for the first time that specific isoforms of PKC are down-regulated at the protein level during proliferation of murine melanocytic cells and suggest that the constitutive down-regulation of PKC in transformed melanoma cells may arise as a consequence of elevated endogenous phosphatidylinositol-derived diacylglycerol levels.

Direct experimental evidence that early-life farm environment influences regulation of immune responses

Background: In mammals, early-life environmental variations appear to affect microbial colonization and therefore competent immune development, and exposure to farm environments in infants has been inversely correlated with allergy development. Modelling these effects using manipulation of neonatal rodents is difficult due to their dependency on the mother, but the relatively independent piglet is increasingly identified as a valuable translational model for humans. This study was designed to correlate immune regulation in piglets with early-life environment. Methods: Piglets were nursed by their mother on a commercial farm, while isolatorreared siblings were formula fed. Fluorescence immunohistology was used to quantify T-reg and effector T-cell populations in the intestinal lamina propria and the systemic response to food proteins was quantified by capture ELISA. Results: There was more CD4+ and CD4+CD25+ effector T-cell staining in the intestinal mucosa of the isolator-reared piglets compared with their farm-reared counterparts. In contrast, these isolator-reared piglets had a significantly reduced CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T-cell population compared to farm-reared littermates, resulting in a significantly higher T-reg-to-effector ratio in the farm animals. Consistent with these findings, isolator-reared piglets had an increased serum IgG anti-soya response to novel dietary soya protein relative to farm-reared piglets. Conclusion: Here, we provide the first direct evidence, derived from intervention, that components of the early-life environment present on farms profoundly affects both local development of regulatory components of the mucosal immune system and immune responses to food proteins at weaning. We propose that neonatal piglets provide a tractable model which allows maternal and treatment effects to be statistically separated.

Hemopressins and other hemoglobin-derived peptides in mouse brain: comparison between brain, blood, and heart peptidome and regulation in Cpefat/fat mice

P>Many hemoglobin-derived peptides are present in mouse brain, and several of these have bioactive properties including the hemopressins, a related series of peptides that bind to cannabinoid CB1 receptors. Although hemoglobin is a major component of red blood cells, it is also present in neurons and glia. To examine whether the hemoglobin-derived peptides in brain are similar to those present in blood and heart, we used a peptidomics approach involving mass spectrometry. Many hemoglobin-derived peptides are found only in brain and not in blood, whereas all hemoglobin-derived peptides found in heart were also seen in blood. Thus, it is likely that the majority of the hemoglobin-derived peptides detected in brain are produced from brain hemoglobin and not erythrocytes. We also examined if the hemopressins and other major hemoglobin-derived peptides were regulated in the Cpefat/fat mouse; previously these mice were reported to have elevated levels of several hemoglobin-derived peptides. Many, but not all of the hemoglobin-derived peptides were elevated in several brain regions of the Cpefat/fat mouse. Taken together, these findings suggest that the post-translational processing of alpha and beta hemoglobin into the hemopressins, as well as other peptides, is up-regulated in some but not all Cpefat/fat mouse brain regions.

Thioredoxin-1 promotes survival in cells exposed to S-nitrosoglutathione: Correlation with reduction of intracellular levels of nitrosothiols and up-regulation of the ERK1/2 MAP Kinases

Accumulating evidence indicates that post-translational protein modifications by nitric oxide and its derived species are critical effectors of redox signaling in cells. These protein modifications are most likely controlled by intracellular reductants. Among them, the importance of the 12 kDa dithiol protein thioredoxin-1 (TRX-1) has been increasingly recognized. However, the effects of TRX-1 in cells exposed to exogenous nitrosothiols remain little understood. We investigated the levels of intracellular nitrosothiols and survival signaling in HeLa cells over-expressing TRX-1 and exposed to S-nitrosoglutahione (GSNO). A role for TRX-1 expression on GSNO catabolism and cell viability was demonstrated by the concentration-dependent effects of GSNO on decreasing TRX-1 expression, activation of capase-3, and increasing cell death. The over-expressaion of TRX-1 in HeLa cells partially attenuated caspase-3 activation and enhanced cell viability upon GSNO treatment. This was correlated with reduction of intracellular levels of nitrosothiols and increasing levels of nitrite and nitrotyrosine. The involvement of ERK, p38 and JNK pathways were investigated in parental cells treated with GSNO. Activation of ERK1/2 MAP kinases was shown to be critical for survival signaling. lit cells over-expressing TRX-1, basal phosphorylation levels of ERK1/2 MAP kinases were higher and further increased after GSNO treatment. These results indicate that the enhanced cell viability promoted by TRX-1 correlates with its capacity to regulate the levels of intracellular nitiosothiols and to up-regulate the survival signaling pathway mediated by the ERK1/2 MAP kinases.

Mapping eIF5A binding sites for Dys1 and Lia1: In vivo evidence for regulation of eIF5A hypusination

The evolutionarily conserved factor eIF5A is the only protein known to undergo hypusination, a unique posttranslational modification triggered by deoxyhypusine synthase (Dys1). Although eIF5A is essential for cell viability, the function of this putative translation initiation factor is still obscure. To identify eIF5A-binding proteins that could clarify its function, we screened a two-hybrid library and identified two eIF-5A partners in S. cerevisiae: Dys1 and the protein encoded by the gene YJR070C, named Lia1 (Ligand of eIF5A). The interactions were confirmed by GST pulldown. Mapping binding sites for these proteins revealed that both eIF5A domains can bind to Dys1, whereas the C-terminal domain is sufficient to bind Lia1. We demonstrate for the first time in vivo that the N-terminal α-helix of Dys1 can modulate enzyme activity by inhibiting eIF5A interaction. We suggest that this inhibition be abrogated in the cell when hypusinated and functional eIF5A is required. © 2003 Published by Elsevier B.V. on behalf of the Federation of European Biochemical Societies.

Epigenetic and oncogenic regulation of SLC16A7 (MCT2) results in protein over-expression, impacting on signalling and cellular phenotypes in prostate cancer

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Down-regulation of ANAPC13 and CLTCL1: Early Events in the Progression of Preinvasive Ductal Carcinoma of the Breast

Alterations in the gene expression profile in epithelial cells during breast ductal carcinoma (DC) progression have been shown to occur mainly between pure ductal carcinoma in situ (DCIS) to the in situ component of a lesion with coexisting invasive ductal carcinoma (DCIS-IDC) implying that the molecular program for invasion is already established in the preinvasive lesion. For assessing early molecular alterations in epithelial cells that trigger tumorigenesis and testing them as prognostic markers for breast ductal carcinoma progression, we analyzed, by reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction, eight genes previously identified as differentially expressed between epithelial tumor cells populations captured from preinvasive lesions with distinct malignant potential, pure DCIS and the in situ component of DCIS-IDC. ANAPC13 and CLTCL1 down-regulation revealed to be early events of DC progression that anticipated the invasiveness manifestation. Further down-regulation of ANAPC13 also occurred after invasion appearance and the presence of the protein in invasive tumor samples was associated with higher rates of overall and disease-free survival in breast cancer patients. Furthermore, tumors with low levels of ANAPC13 displayed increased copy number alterations, with significant gains at 1q (1q23.1-1q32.1), 8q, and 17q (17q24.2), regions that display common imbalances in breast tumors, suggesting that down-regulation of ANAPC13 contributes to genomic instability in this disease.

Redox regulation of the proteasome via S-glutathionylation

The proteasome is a multimeric and multicatalytic intracellular protease responsible for the degradation of proteins involved in cell cycle control, various signaling processes, antigen presentation, and control of protein synthesis. The central catalytic complex of the proteasome is called the 20S core particle. The majority of these are flanked on one or both sides by regulatory units. Most common among these units is the 19S regulatory unit. When coupled to the 19S unit, the complex is termed the asymmetric or symmetric 26S proteasome depending on whether one or both sides are coupled to the 19S unit, respectively. The 26S proteasome recognizes poly-ubiquitinylated substrates targeted for proteolysis. Targeted proteins interact with the 19S unit where they are deubiquitinylated, unfolded, and translocated to the 20S catalytic chamber for degradation. The 26S proteasome is responsible for the degradation of major proteins involved in the regulation of the cellular cycle, antigen presentation and control of protein synthesis. Alternatively, the proteasome is also active when dissociated from regulatory units. This free pool of 20S proteasome is described in yeast to mammalian cells. The free 20S proteasome degrades proteins by a process independent of poly-ubiquitinylation and ATP consumption. Oxidatively modified proteins and other substrates are degraded in this manner. The 20S proteasome comprises two central heptamers (β-rings) where the catalytic sites are located and two external heptamers (α-rings) that are responsible for proteasomal gating. Because the 20S proteasome lacks regulatory units, it is unclear what mechanisms regulate the gating of α-rings between open and closed forms. In the present review, we discuss 20S proteasomal gating modulation through a redox mechanism, namely, S-glutathionylation of cysteine residues located in the α-rings, and the consequence of this post-translational modification on 20S proteasomal function.

Regulation der Sphingosinkinase 1 und 2 und der neutralen Ceramidase in renalen Mesangiumzellen der Ratte

In den letzten Jahren gewann die Erforschung des Sphingolipidstoffwechsels in den verschiedensten Zellsystemen immer mehr an Bedeutung, da es sich zeigte, dass einige Sphingolipidspezies, vor allem Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat, als wichtige intra- und extrazelluläre Botenstoffe wirken und bei einer Vielzahl unterschiedlicher zellulärer Antworten, wie Apoptose, Proliferation und Migration, eine wichtige Rolle spielen. Während Ceramid eher pro-apoptotisch und wachstumshemmend wirkt, begünstigt Sphingosin-1-Phosphat als „Gegenspieler“ eher die Proliferation und das Zellwachstum. Ceramid kann relativ schnell in Sphingosin-1-Phosphat umgewandelt werden durch die Wirkung zweier Enzymklassen, den Ceramidasen und den Sphingosinkinasen. Konsequenterweise ist die Regulation dieser Enzyme von entscheidender Bedeutung für das zelluläre Gleichgewicht zwischen Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Wirkung von extrazellulären Nukleotiden, die ebenfalls als Regulatoren zahlreicher zellulärer Antworten, wie z.B. Proliferation und Migration, bekannt sind und über entsprechende Oberflächenrezeptoren, die Purinrezeptoren, wirken, auf die Aktivität besonders der Sphingosinkinasen 1 und 2 näher untersucht. Es sollte geklärt werden, ob die Sphingosinkinasen an einigen durch extrazelluläre Nukleotide induzierbaren zellulären Antworten, in diesem Falle der Migration und der Proliferation von Zellen, beteiligt sind. Als Zellsystem wurden Nierenmesangiumzellen verwendet, da diese Zellen bei verschiedenen entzündlichen Nierenerkrankungen (Glomerulonephritiden) eine wichtige Rolle spielen. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass extrazelluläre Nukleotide die Aktivität der Sphingosinkinase 1 in den Mesangiumzellen stimulieren können. Zu beobachten ist dabei eine biphasische Aktivitätssteigerung der Sphingosinkinase 1. Die erste Aktivitätssteigerung nach einer Kurzzeitstimulation ist dabei auf eine Phosphorylierung des Enzyms zurückzuführen, während die zweite Aktivitätssteigerung mit einer Aktivierung des Sphingosinkinase 1-Promotors, einer verstärkten mRNA-Expression und einer de novo Proteinsynthese zu erklären ist. Diese Induktion kann durch die Verwendung von Hemmstoffen des PKC- und MAPK-Signalweges, sowie durch Verwendung eines Transkriptions- (Actinomycin D) oder eines Translationsinhibitors (Cycloheximid) blockiert werden. Die Halbwertszeit der mRNA der Sphingosinkinase 1 in den Mesangiumzellen konnte auf ca. 20 Minuten bestimmt werden. Im Gegensatz dazu ist die Sphingosinkinase 2 nicht durch ATP aktivierbar, wohl aber durch diverse Abbauprodukte von ATP, wie AMP und Adenosin, sowie durch UTP und seine Abbauprodukten UDP und UMP. Die neutrale Ceramidase kann nicht durch ATP und UTP aktiviert werden, wohl aber durch P2X7-Rezeptoragonisten (Bz-ATP, αβ-Me-ATP, γS-ATP) und TPA. In einem zweiten Schritt wurde die Rolle der Sphingosinkinasen und der neutralen Ceramidase bei der durch extrazelluläre Nukleotide induzierten Migration und Proliferation untersucht. Es zeigte sich mit Hilfe von genspezifischer siRNA zur Depletion der Sphingosinkinasen und der neutralen Ceramidase, sowie durch Verwendung von Kinase-Hemmstoffen und damit einhergehend der Inhibierung der Signalwege und mit Hilfe von verschiedenen Zelllinien isoliert aus Wildtyp-, SPHK 1-überexprimierenden und mSPHK1-defizienten Mäusen, dass die Aktivierung der Sphingosinkinase 1 durch extrazelluläre Nukleotide von entscheidender Bedeutung für die Migrationsfähigkeit der Zellen ist, jedoch keinen signifikanten Einfluss auf die Proliferationsrate der Mesangiumzellen hat. Auch die Aktivität der neutralen Ceramidase ist von entscheidender Bedeutung für die Migrationsfähigkeit der Zellen. Durch Depletion der neutralen Ceramidase scheint Ceramid in den Zellen zu akkumulieren, was die Proliferationsrate reduziert. Für die Proliferation der Mesangiumzellen könnte die Sphingosinkinase 2 als negativer Regulator fungieren, wie die Experimente mit der genspezifischen siRNA unter UTP-Stimulation gezeigt haben. Für die Migration der Mesangiumzellen gilt darüber hinaus, dass auch das Produkt der Sphingosinkinase 1, Sphingosin-1-Phosphat, in der Lage ist, die Migration zu stimulieren. Im Gegensatz dazu spielt Sphingosin-1-Phosphat für die Induktion der Proliferation der hier verwendeten Zellen keine wesentliche Rolle. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass die Sphingosinkinase 1 und vorgeschaltet auch die neutrale Ceramidase bei der Migration von Mesangiumzellen eine zentrale Rolle spielen und damit als therapeutische Angriffspunkte bei der Behandlung von Krankheiten, die durch eine vermehrte Migration gekennzeichnet sind, in Frage kommen.

Nedd4-2-dependent ubiquitylation and regulation of the cardiac potassium channel hERG1

The voltage-gated cardiac potassium channel hERG1 (human ether-à-gogo-related gene 1) plays a key role in the repolarization phase of the cardiac action potential (AP). Mutations in its gene, KCNH2, can lead to defects in the biosynthesis and maturation of the channel, resulting in congenital long QT syndrome (LQTS). To identify the molecular mechanisms regulating the density of hERG1 channels at the plasma membrane, we investigated channel ubiquitylation by ubiquitin ligase Nedd4-2, a post-translational regulatory mechanism previously linked to other ion channels. We found that whole-cell hERG1 currents recorded in HEK293 cells were decreased upon neural precursor cell expressed developmentally down-regulated 4-2 (Nedd4-2) co-expression. The amount of hERG1 channels in total HEK293 lysates and at the cell surface, as assessed by Western blot and biotinylation assays, respectively, were concomitantly decreased. Nedd4-2 and hERG1 interact via a PY motif located in the C-terminus of hERG1. Finally, we determined that Nedd4-2 mediates ubiquitylation of hERG1 and that deletion of this motif affects Nedd4-2-dependent regulation. These results suggest that ubiquitylation of the hERG1 protein by Nedd4-2, and its subsequent down-regulation, could represent an important mechanism for modulation of the duration of the human cardiac action potential.

Regulation of endothelial monocyte-activating polypeptide II release by apoptosis

Endothelial monocyte-activating polypeptide II (EMAP II) is a proinflammatory cytokine and a chemoattractant for monocytes. We show here that, in the mouse embryo, EMAP II mRNA was most abundant at sites of tissue remodeling where many apoptotic cells could be detected by terminal deoxynucleotidyltransferase-mediated dUTP end labeling. Removal of dead cells is known to require macrophages, and these were found to colocalize with areas of EMAP II mRNA expression and programmed cell death. In cultured cells, post-translational processing of pro-EMAP II protein to the mature released EMAP II form (23 kDa) occurred coincidentally with apoptosis. Cleavage of pro-EMAP II could be abrogated in cultured cells by using a peptide-based inhibitor, which competes with the ASTD cleavage site of pro-EMAP II. Our results suggest that the coordinate program of cell death includes activation of a caspase-like activity that initiates the processing of a cytokine responsible for macrophage attraction to the sites of apoptosis.

Regulation of 17,20 lyase activity by cytochrome b5 and by serine phosphorylation of P450c17

Cytochrome P450c17 catalyzes the 17alpha-hydroxylase activity required for glucocorticoid synthesis and the 17,20 lyase activity required for sex steroid synthesis. Most P450 enzymes have fixed ratios of their various activities, but the ratio of these two activities of P450c17 is regulated post-translationally. We have shown that serine phosphorylation of P450c17 and the allosteric action of cytochrome b5 increase 17,20 lyase activity, but it has not been apparent whether these two post-translational mechanisms interact. Using purified enzyme systems, we now show that the actions of cytochrome b5 are independent of the state of P450c17 phosphorylation. Suppressing cytochrome b5 expression in human adrenal NCI-H295A cells by >85% with RNA interference had no effect on 17alpha-hydroxylase activity but reduced 17,20 lyase activity by 30%. Increasing P450c17 phosphorylation could compensate for this reduced activity. When expressed in bacteria, human P450c17 required either cytochrome b5 or phosphorylation for 17,20 lyase activity. The combination of cytochrome b5 and phosphorylation was not additive. Cytochrome b5 and phosphorylation enhance 17,20 lyase activity independently of each other, probably by increasing the interaction between P450c17 and NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase.