DNA-dependent Protein Kinase-mediated Phosphorylation of Protein Kinase B Requires a Specific Recognition Sequence in the C-terminal Hydrophobic Motif

DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) has been implicated in a variety of nuclear processes including DNA double strand break repair, V(D)J recombination, and transcription. A recent study showed that DNA-PK is responsible for Ser-473 phosphorylation in the hydrophobic motif of protein kinase B (PKB/Akt) in genotoxic-stressed cells, suggesting a novel role for DNA-PK in cell signaling. Here, we report that DNA-PK activity toward PKB peptides is impaired in DNA-PK knock-out mouse embryonic fibroblast cells when compared with wild type. In addition, human glioblastoma cells expressing a mutant form of DNA-PK (M059J) displayed a lower DNA-PK activity when compared with glioblastoma cells expressing wild-type DNA- PK (M059K) when PKB peptide substrates were tested. DNA- PK preferentially phosphorylated PKB on Ser-473 when compared with its known in vitro substrate, p53. A consensus hydrophobic amino acid surrounding the Ser-473 phospho-acceptor site in PKB containing amino acids Phe at position +1 and +4 and Tyr at position -1 are critical for DNA- PK activity. Thus, these data define the specificity of DNA- PK action as a Ser-473 kinase for PKB in DNA repair signaling.

Kruppel-associated Box (KRAB)-associated co-repressor (KAP-1) Ser-473 phosphorylation regulates heterochromatin protein 1β (HP1-β) mobilization and DNA repair in heterochromatin

The DNA damage response encompasses a complex series of signaling pathways that function to regulate and facilitate the repair of damaged DNA. Recent studies have shown that the repair of transcriptionally inactive chromatin, named heterochromatin, is dependent upon the phosphorylation of the co-repressor, Krüppel-associated box (KRAB) domain-associated protein (KAP-1), by the ataxia telangiectasia-mutated (ATM) kinase. Co-repressors, such as KAP-1, function to regulate the rigid structure of heterochromatin by recruiting histone-modifying enzymes, such HDAC1/2, SETDB1, and nucleosome-remodeling complexes such as CHD3. Here, we have characterized a phosphorylation site in the HP1-binding domain of KAP-1, Ser-473, which is phosphorylated by the cell cycle checkpoint kinase Chk2. Expression of a nonphosphorylatable S473A mutant conferred cellular sensitivity to DNA-damaging agents and led to defective repair of DNA double-strand breaks in heterochromatin. In addition, cells expressing S473A also displayed defective mobilization of the HP1-ß chromodomain protein. The DNA repair defect observed in cells expressing S473A was alleviated by depletion of HP1-ß, suggesting that phosphorylation of KAP-1 on Ser-473 promotes the mobilization of HP1-ß from heterochromatin and subsequent DNA repair. These results suggest a novel mechanism of KAP-1-mediated chromatin restructuring via Chk2-regulated HP1-ß exchange from heterochromatin, promoting DNA repair.

BRCA1-BARD1 complexes are required for p53Ser-15 phosphorylation and a G1/S arrest following ionizing radiation-induced DNA damage

BRCA1 is a major player in the DNA damage response. This is evident from its loss, which causes cells to become sensitive to a wide variety of DNA damaging agents. The major BRCA1 binding partner, BARD1, is also implicated in the DNA damage response, and recent reports indicate that BRCA1 and BARD1 co-operate in this pathway. In this report, we utilized small interfering RNA to deplete BRCA1 and BARD1 to demonstrate that the BRCA1-BARD1 complex is required for ATM/ATR (ataxia-telangiectasia-mutated/ATM and Rad3-related)-mediated phosphorylation of p53(Ser-15) following IR- and UV radiation-induced DNA damage. In contrast, phosphorylation of a number of other ATM/ATR targets including H2AX, Chk2, Chk1, and c-jun does not depend on the presence of BRCA1-BARD1 complexes. Moreover, prior ATM/ATR-dependent phosphorylation of BRCA1 at Ser-1423 or Ser-1524 regulates the ability of ATM/ATR to phosphorylate p53(Ser-15) efficiently. Phosphorylation of p53(Ser-15) is necessary for an IR-induced G(1)/S arrest via transcriptional induction of the cyclin-dependent kinase inhibitor p21. Consistent with these data, repressing p53(Ser-15) phosphorylation by BRCA1-BARD1 depletion compromises p21 induction and the G(1)/S checkpoint arrest in response to IR but not UV radia-tion. These findings suggest that BRCA1-BARD1 complexes act as an adaptor to mediate ATM/ATR-directed phosphorylation of p53, influencing G(1)/S cell cycle progression after DNA damage.

DNA mismatch repair and the DNA damage response to ionizing radiation:making sense of apparently conflicting data

The DNA mismatch repair (MMR) pathway detects and repairs DNA replication errors. While DNA MMR-proficiency is known to play a key role in the sensitivity to a number of DNA damaging agents, its role in the cytotoxicity of ionizing radiation (IR) is less well characterized. Available literature to date is conflicting regarding the influence of MMR status on radiosensitivity, and this has arisen as a subject of controversy in the field. The aim of this paper is to provide the first comprehensive overview of the experimental data linking MMR proteins and the DNA damage response to IR. A PubMed search was conducted using the key words "DNA mismatch repair" and "ionizing radiation". Relevant articles and their references were reviewed for their association between DNA MMR and IR. Recent data suggest that radiation dose and the type of DNA damage induced may dictate the involvement of the MMR system in the cellular response to IR. In particular, the literature supports a role for the MMR system in DNA damage recognition, cell cycle arrest, DNA repair and apoptosis. In this review we discuss our current understanding of the impact of MMR status on the cellular response to radiation in mammalian cells gained from past and present studies and attempt to provide an explanation for how MMR may determine the response to radiation.

Ataxia telangiectasia mutated (ATM) inhibition transforms human mammary gland epithelial cells.

Carriers of mutations in the cell cycle checkpoint protein kinase ataxia telangiectasia mutated (ATM), which represent 1-2% of the general population, have an increased risk of breast cancer. However, experimental evidence that ATM deficiency contributes to human breast carcinogenesis is lacking. We report here that in MCF-10A and MCF-12A cells, which are well established normal human mammary gland epithelial cell models, partial or almost complete stable ATM silencing or pharmacological inhibition resulted in cellular transformation, genomic instability, and formation of dysplastic lesions in NOD/SCID mice. These effects did not require the activity of exogenous DNA-damaging agents and were preceded by an unsuspected and striking increase in cell proliferation also observed in primary human mammary gland epithelial cells. Increased proliferation correlated with a dramatic, transient, and proteasome-dependent reduction of p21(WAF1/CIP1) and p27(KIP1) protein levels, whereas little or no effect was observed on p21(WAF1/CIP1) or p27(KIP1) mRNAs. p21(WAF1/CIP1) silencing also increased MCF-10A cell proliferation, thus identifying p21(WAF1/CIP1) down-regulation as a mediator of the proliferative effect of ATM inhibition. Our findings provide the first experimental evidence that ATM is a human breast tumor suppressor. In addition, they mirror the sensitivity of ATM tumor suppressor function and unveil a new mechanism by which ATM might prevent human breast tumorigenesis, namely a direct inhibitory effect on the basal proliferation of normal mammary epithelial cells.

DNA-Directed DNA Polymerases Evolve From Reverse Transcriptase

Scientists have been debating for decades the origin of life on earth. A number of hypotheses were proposed as to what emerged first RNA or DNA; with most scientists are in favour of the "RNA World" hypothesis. Assuming RNA emerged first, it fellow that the RNA polymerases would've appeared before DNA polymerases. Using recombinant DNA technology and bioinformatics we undertook this study to explore the relationship between RNA polymerases, reverse transcriptase and DNA polymerases. The working hypothesis is that DNA polymerases evolved from reverse transcriptase and the latter evolved from RNA polymerases. If this hypothesis is correct then one would expect to find various ancient DNA polymerases with varying level of reverse transcriptase activity. In the first phase of this research project multiple sequence alignments were made on the protein sequence of 32 prokaryotic DNA-directed DNA polymerases originating from 11 prokaryotic families against 3 viral reverse transcriptase. The data from such alignments was not very conclusive. DNA polymerases with higher level of reverse transcriptase activity were non-confined to ancient organisms, as one would've expected. The second phase of this project was focused on conditions that may alter the DNA polymerase activity. Various reaction conditions, such as temperature, using various ions (Ni2+, Mn2+, Mg2+) were tested. Interestingly, it was found that the DNA polymerase from the Thermos aquatics family can be made to copy RNA into DNA (i.e. reverse transcriptase activity). Thus it was shown that under appropriate conditions (ions and reactions temperatures) reverse transcriptase activity can be induced in DNA polymerase. In the third phase of this study recombinant DNA technology was used to generate a chimeric DNA polymerase; in attempts to identify the region(s) of the polymerase responsible for RNA-directed DNA polymerase activity. The two DNA polymerases employed were the Thermus aquatic us and Thermus thermophiles. As in the second phase various reaction conditions were investigated. Data indicated that the newly engineered chimeric DNA polymerase can be induced to copy RNA into DNA. Thus the intrinsic reverse transcriptase activity found in ancient DNA polymerases was localized into a domain and can be induced via appropriate reaction conditions.

Deletion of the RNR4 gene causes hyperresistance to the carcinogen 4-NQO in the yeast model

La stabilité génomique, qui est essentielle à la vie, est possible grâce à la réplication et la réparation de l’ADN. Une des enzymes responsables de la réplication et de la réparation de l’ADN est la ribonucleotide reductase (RNR), qui est retrouvée chez la levure et chez l’humain. Cette enzyme catalyse la formation de déoxyribonucléotides et maintien le pool de dNTP requis pour la réparation et la réplication de l’ADN. L’enzyme RNR est un tétramère α2β2 constitué d’une grande (R1, α2) et d’une petite (R2, β2) sous-unité. Chez S. cerevisiae, les gènes RNR1 et RNR3 encodent la sous-unité α2 (R1). L’activité catalytique de RNR dépend d’une interaction avec le fer et de la formation d’un complexe entre R1 et R2. L’expression de toutes les sous-unités est inductible par les dommages causés à l’ADN. Dans cette étude, nous démontrons que des cellules qui n’expriment pas une des sous-unités, Rnr4, du complexe RNR sont sensibles à divers agents endommageant l’ADN, tels que le méthyl méthane sulfonate, la bléomycine, le péroxyde d’hydrogène et les rayons ultraviolets (UVC 254 nm). Au contraire, le mutant est résistant au 4-nitroquinoline-1- oxide (4-NQO), un composé qui engendre des lésions encombrantes. Par conséquent, le mutant rnr4Δ démontre une réduction marquée en mutations induites par le 4-NQO comparativement à la souche parentale. Nous voulions identifier la voie de réparation de l’ADN qui conférait cette résistance au 4-NQO ainsi que les protéines impliquées. Les voies BER, NER et MMR n’ont pas aboli la résistance au 4-NQO de la souche rnr4Δ. La protéine recombinante Rad51 ne joue pas un rôle critique dans la réparation de l’ADN et dans la résistance au 4-NQO. La délétion du gène REV3, qui encode une polymérase de contournement, impliquée dans la réparation post-réplication, a partiellement aboli la résistance au 4-NQO dans rnr4Δ. Ces résultats suggèrent que la polymérase Rev3 et possiblement d’autres polymérases translésion (Rev1, Rev7, Rad30) pourraient être impliquées dans la réparation de lésions encombrantes dans l’ADN dans des conditions de carence en dNTP. La réparation de l’ADN, un mécanisme complexe chez la levure, implique une vaste gamme de protéines, dont certaines encore inconnues. Nos résultats indiquent qu’il y aurait plus qu’une protéine impliquée dans la résistance au 4-NQO. Des investigations plus approfondies seront nécessaires afin de comprendre la recombinaison et la réparation post-réplication.

The in vivo characterization of the DNA repair gene apn-1 in the model organism Caenorhabditis elegans

Les sites apuriniques/apyrimidinique (AP) représentent une forme de dommage à l’ADN hautement mutagène et ce type de dommage peut survenir spontanément ou être induit par une variété d’agents. Afin de préserver la stabilité génomique, deux familles d’endonucléases de type AP, endo-IV et exo-III, sont nécessaires pour contrecarrer les effets mutagènes des sites AP. Malgré l’identification de membres des deux familles dans plusieurs organismes unicellulaire tels que E.coli et S. cerevisiae, aucun membre de la famille endo-IV n’a été identifié chez les organismes multicellulaires à l’exception de C. elegans et de C. briggsae. Nous avons donc décidé d’investiguer l’importance biologique de APN-1 chez C. elegans par l’utilisation d’une approche de knockdown du gène. Dans notre étude, nous avons montré que le knockdown du gène apn-1 chez C. elegans, en utilisant des ARN d’interférence (ARNi), cause une accumulation de mutations spontanées et induites par des drogues résultant en un délai de l’éclosion des œufs ainsi que par une diminution de la survie et de la longévité des vers adultes. De plus, nous avons montré que cette accumulation de mutations mène à un délai dans la progression du cycle cellulaire durant l’embryogénèse, représentant possiblement une explication du délai dans l’éclosion des œufs. Nous avons montré qu’il y avait une augmentation du niveau de mutations dans la gorge des vers, sans toutefois pouvoir confirmer la distribution de APN-1 qui possède une étiquette GFP. Les animaux transgéniques APN-1-GFP n’exprimaient pas suffisamment de la protéine de fusion pour permettre une visualisation à l’aide d’un microscope à fluorescence, mais la protéine a été détectée par immunobuvardage de type western. Les animaux transgéniques APN-1-GFP étaient instables et avaient des phénotypes concordants avec les défauts génétiques. En conclusion, il semble que C. elegans aie évolué afin de retenir un niveau de base de APN-1 jouant ainsi un rôle versatile afin de maintenir l’intégrité génétique d’autant plus que cet organisme semble manquer plusieurs enzymes de la voie de réparation par excision de base.

The role of GAPDH in maintaining the functional state of the DNA repair enzyme APE1

Les sites apuriniques/apyrimidiniques (AP) sont des sites de l’ADN hautement mutagène. Les dommages au niveau de ces sites peuvent survenir spontanément ou être induits par une variété d’agents. Chez l’humain, les sites AP sont réparés principalement par APE1, une enzyme de réparation de l’ADN qui fait partie de la voie de réparation par excision de base (BER). APE1 est une enzyme multifonctionnelle; c’est une AP endonucléase, 3’-diestérase et un facteur redox impliqué dans l’activation des facteurs de transcription. Récemment, il a été démontré qu’APE1 interagit avec l’enzyme glycolytique GAPDH. Cette interaction induit l’activation d’APE1 par réduction. En outre, la délétion du gène GAPDH sensibilise les cellules aux agents endommageant l’ADN, induit une augmentation de formation spontanée des sites AP et réduit la prolifération cellulaire. A partir de toutes ces données, il était donc intéressant d’étudier l’effet de la délétion de GAPDH sur la progression du cycle cellulaire, sur la distribution cellulaire d’APE1 et d’identifier la cystéine(s) d’APE1 cible(s) de la réduction par GAPDH. Nos travaux de recherche ont montré que la déficience en GAPDH cause un arrêt du cycle cellulaire en phase G1. Cet arrêt est probablement dû à l’accumulation des dommages engendrant un retard au cours duquel la cellule pourra réparer son ADN. De plus, nous avons observé des foci nucléaires dans les cellules déficientes en GAPDH qui peuvent représenter des agrégats d’APE1 sous sa forme oxydée ou bien des focis de la protéine inactive au niveau des lésions d’ADN. Nous avons utilisé la mutagénèse dirigée pour créer des mutants (Cys en Ala) des sept cystéines d’APE1 qui ont été cloné dans un vecteur d’expression dans les cellules de mammifères. Nous émettons l’hypothèse qu’au moins un mutant ou plus va être résistant à l’inactivation par oxydation puisque l’alanine ne peut pas s’engager dans la formation des ponts disulfures. Par conséquent, on anticipe que l’expression de ce mutant dans les cellules déficientes en GAPDH pourrait restaurer une distribution cellulaire normale de APE1, libérerait les cellules de l’arrêt en phase G1 et diminuerait la sensibilité aux agents endommageant l’ADN. En conclusion, il semble que GAPDH, en préservant l’activité d’APE1, joue un nouveau rôle pour maintenir l’intégrité génomique des cellules aussi bien dans les conditions normales qu’en réponse au stress oxydatif.

Investigating the role of the isomerase Rrd1/PTPA : from yeast to human

Chez Saccharomyces cerevisiae, les souches mutantes pour Rrd1, une protéine qui possède une activité de peptidyl prolyl cis/trans isomérase, montrent une résistance marquée à la rapamycine et sont sensibles au 4-nitroquinoline 1-oxide, un agent causant des dommages à l’ADN. PTPA, l’homologue de Rrd1 chez les mammifères, est reconnu en tant qu’activateur de protéine phosphatase 2A. Notre laboratoire a précédemment démontré que la surexpression de PTPA mène à l’apoptose de façon indépendante des protéines phosphatase 2A. La fonction moléculaire de Rrd1/PTPA était encore largement inconnue au départ de mon projet de doctorat. Mes recherches ont d’abord montré que Rrd1 est associé à la chromatine ainsi qu’à l’ARN polymérase II. L’analyse in vitro et in vivo par dichroïsme circulaire a révélé que Rrd1 est responsable de changements au niveau de la structure du domaine C-terminal de la grande sous-unité de l’ARN polymérase II, Rpb1, en réponse à la rapamycine et au 4-nitroquinoline 1-oxide. Nous avons également démontré que Rrd1 est requis pour modifier l’occupation de l’ARN polymérase II sur des gènes répondant à un traitement à la rapamycine. Finalement, nous avons montré que suite à un traitement avec la rapamycine, Rrd1 médie la dégradation de l’ARN polymérase II et que ce mécanisme est indépendant de l’ubiquitine. La dernière partie de mon projet était d’acquérir une meilleure connaissance de la fonction de PTPA, l’homologue de Rrd1 chez les mammifères. Nos résultats montrent que le «knockdown» de PTPA n’affecte pas la sensibilité des cellules à différentes drogues telles que la rapamycine, le 4-nitroquinoline 1-oxide ou le peroxyde d’hydrogène (H2O2). Nous avons également tenté d’identifier des partenaires protéiques pour PTPA grâce à la méthode TAP, mais nous ne sommes pas parvenus à identifier de partenaires stables. Nous avons démontré que la surexpression de la protéine PTPA catalytiquement inactive n’induisait pas l’apoptose indiquant que l’activité de PTPA est requise pour produire cet effet. Finalement, nous avons tenté d’étudier PTPA dans un modèle de souris. Dans un premier lieu, nous avons déterminé que PTPA était exprimé surtout au niveau des tissus suivants : la moelle osseuse, le thymus et le cerveau. Nous avons également généré avec succès plusieurs souris chimères dans le but de créer une souris «knockout» pour PTPA, mais l’allèle mutante ne s’est pas transférée au niveau des cellules germinales. Mes résultats ainsi que ceux obtenus par mon laboratoire sur la levure suggèrent un rôle général pour Rrd1 au niveau de la régulation des gènes. La question demeure toujours toutefois à savoir si PTPA peut effectuer un rôle similaire chez les mammifères et une vision différente pour déterminer la fonction de cette protéine sera requise pour adresser adéquatement cette question dans le futur.

The regulatory roles of APE1 and Prdx1 interaction

L’apurinic/apyrimidic endonuclease 1 (APE1) est une protéine multifonctionnelle qui joue un rôle important dans la voie de réparation de l’ADN par excision de base. Elle sert également de coactivateur de transcription et est aussi impliquée dans le métabolisme de l’ARN et la régulation redox. APE1 peut cliver les sites AP ainsi que retirer des groupements, sur des extrémités 3’ créées suite à des bris simple brin, qui bloquent les autres enzymes de réparation, permettant de poursuivre la réparation de l’ADN, puisqu’elle possède plusieurs activités de réparation de l’ADN comme une activité phosphodiestérase 3’ et une activité exonucléase 3’→5’. Les cellules de mammifères ayant subi un knockdown d’APE1 présentent une grande sensibilité face à de nombreux agents génotoxiques. APE1 ne possède qu’une seule cystéine située au 65e acide aminé. Celle-ci est nécessaire pour maintenir l’état de réduction de nombreux activateurs de transcription tels que p53, NF-κB, AP-1, c-Jun at c-Fos. Ainsi, elle se retrouve impliquée dans la régulation de l’expression génique. APE1 passe également à travers au moins 4 types de modifications post-traductionnelles : l’acétylation, la désacétylation, la phosphorylation et l’ubiquitylation. La façon dont APE1 est recrutée pour accomplir ses différentes fonctions biologiques demeure un mystère, bien que cela puisse être relié à sa capacité d’interaction avec de multiples partenaires différents. Sous des conditions de croissance normales, il a été démontré qu’APE1 interagit avec de nombreux partenaires impliqués dans de multiples fonctions. Nous émettons l’hypothèse que l’état d’oxydation d’APE1 est ce qui contrôle les partenaires avec lesquels la protéine interagira, lui permettant d’accomplir des fonctions précises. Dans cette étude nous démontrons que le peroxyde d’hydrogène altère le réseau d’interactions d’APE1. Un nouveau partenaire d’interaction d’APE1, Prdx1, un membre de la famille des peroxirédoxines responsable de récupérer le peroxyde d’hydrogène, est caractérisé. Nous démontrons qu’un knockdown de Prdx1 n’affecte pas l’activité de réparation de l’ADN d’APE1, mais altère sa détection et sa distribution cellulaire à l’intérieur des cellules HepG2 conduisant à une induction accrue de l’interleukine 8 (IL-8). L’IL8 est une chimiokine impliquée dans le stress cellulaire en conditions physiologiques et en cas de stress oxydatif. Il a été démontré que l’induction de l’IL-8 est dépendante d’APE1 indiquant que Prdx1 pourrait réguler l’activité transcriptionnelle d’APE1. Il a été découvert que Prdx1 est impliquée dans la régulation redox suite à une réponse initiée par le peroxyde d’hydrogène. Ce dernier possède un rôle important comme molécule de signalisation dans de nombreux processus biologiques. Nous montrons que Prdx1 est nécessaire pour réduire APE1 dans le cytoplasme en réponse à la présence de H2O2. En présence de Prdx1, la fraction d’APE1 présent dans le cytoplasme est réduite suite à une exposition au peroxyde d’hydrogène, et Prdx1 est hyperoxydé suite à l’interaction entre les deux molécules. Cela suggère que le signal, que produit le peroxyde d’hydrogène, sur APE1 passe par Prdx1. Un knockdown d’APE1 diminue la conversion de la forme dimérique de Prdx1 vers la forme monomérique. Cette observation implique qu’APE1 pourrait être impliquée dans la régulation de l’activité catalytique de Prdx1 en accélérant son hyperoxydation.

Biochemical and functional characterization of the tumor suppressors BRCA1 and BAP1

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer.

Novel synthesised flavone derivatives provide significant insight into the structural features required for enhanced anti-proliferative activity

With many cancers showing resistance to current chemotherapies, the search for novel anti-cancer agents is attracting considerable attention. Natural flavonoids have been identified as useful leads in such programmes. However, since an in-depth understanding of the structural requirements for optimum activity is generally lacking, further research is required before the full potential of flavonoids as anti-proliferative agents can be realised. Herein a broad library of 76 methoxy and hydroxy flavones, and their 4-thio analogues, was constructed and their structure-activity relationships for anti-proliferative activity against the breast cancer cell lines MCF-7 (ER+ve), MCF-7/DX (ER+ve, anthracycline resistant) and MDA-MB-231 (ER-ve) were probed. Within this library, 42 compounds were novel, and all compounds were afforded in good yields and > 95% purity. The most promising lead compounds, specifically the novel hydroxy 4-thioflavones 15f and 16f, were further evaluated for their anti-proliferative activities against a broader range of cancer cell lines by the National Cancer Institute (NCI), USA and displayed significant growth inhibition profiles (e.g Compound-15f: MCF-7 (GI50 = 0.18 μM), T-47D (GI50 = 0.03 μM) and MDA-MB-468 (GI50 = 0.47 μM) and compound-16f: MCF-7 (GI50 = 1.46 μM), T-47D (GI50 = 1.27 μM) and MDA-MB-231 (GI50 = 1.81 μM). Overall, 15f and 16f exhibited 7-46 fold greater anti-proliferative potency than the natural flavone chrysin (2d). A systematic structure-activity relationship study against the breast cancer cell lines highlighted that free hydroxyl groups and the B-ring phenyl groups were essential for enhanced anti-proliferative activities. Substitution of the 4-C=O functionality with a 4-C=S functionality, and incorporation of electron withdrawing groups at C4’ of the B-ring phenyl, also enhanced activity. Molecular docking and mechanistic studies suggest that the anti-proliferative effects of flavones 15f and 16f are mediated via ER-independent cleavage of PARP and downregulation of GSK-3β for MCF-7 and MCF-7/DX cell lines. For the MDA-MB-231 cell line, restoration of the wild-type p53 DNA binding activity of mutant p53 tumour suppressor gene was indicated.

Trypanosoma cruzi MSH2: Functional analyses on different parasite strains provide evidences for a role on the oxidative stress response

Components of the DNA mismatch repair (MMR) pathway are major players in processes known to generate genetic diversity, such as mutagenesis and DNA recombination. Trypanosoma cruzi, the protozoan parasite that causes Chagas disease has a highly heterogeneous population, composed of a pool of strains with distinct characteristics. Studies with a number of molecular markers identified up to six groups in the T. cruzi population, which showed distinct levels of genetic variability. To investigate the molecular basis for such differences, we analyzed the T. cruzi MSH2 gene, which encodes a key component of MMR, and showed the existence of distinct isoforms of this protein. Here we compared cell survival rates after exposure to genotoxic agents and levels of oxidative stress-induced DNA in different parasite strains. Analyses of msh2 mutants in both T. cruzi and T. brucei were also used to investigate the role of Tcmsh2 in the response to various DNA damaging agents. The results suggest that the distinct MSH2 isoforms have differences in their activity. More importantly, they also indicate that, in addition to its role in MMR, TcMSH2 acts in the parasite response to oxidative stress through a novel mitochondrial function that may be conserved in T. brucei. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Two New Ternary Complexes of Copper(II) with Tetracycline or Doxycycline and 1,10-Phenanthroline and Their Potential as Antitumoral: Cytotoxicity and DNA Cleavage

This paper reports on the synthesis and characterization of two new ternary copper(II) complexes: [Cu(doxy-cycline)(1,10-phenanthroline)(H(2)O)(ClO(4))](ClO(4)) (1) and [Cu(tetracycline)(1,10-phenanthroline)(H(2)O)(ClO(4))](ClO(4)) (2). These compounds exhibit a distorted tetragonal geometry around copper, which is coordinated to two bidentate ligands, 1,10-phenanthroline and tetracycline or doxycyline, a water molecule, and a perchlorate ion weakly bonded in the axial positions. In both compounds, copper(II) binds to tetracyclines`. via the oxygen of the hydroxyl group and oxygen of the amide group at ring A and to 1,10-phenanthroline via its two heterocyclic nitrogens. We have evaluated the binding of the new complexes to DNA, their capacity to cleave it, their cytotoxic activity, and uptake in tumoral cells. The complexes bind to DNA preferentially by the major groove, and then cleave its strands by an oxidative mechanism involving the generation of ROS. The cleavage of DNA was inhibited by radical inhibitors and/or trappers such as superoxide dismutase, DMSO, and the copper(I) chelator bathocuproine. The enzyme T4 DNA ligase was not able to relegate the products of DNA cleavage, which indicates that the cleavage does not occur via a hydrolytic mechanism. Both complexes present an expressive plasmid DNA cleavage activity generating single- and double-strand breaks, under mild reaction conditions, and even in the absence of any additional oxidant or reducing agent. In the same experimental conditions, [Cu(phen)(2)](2+) is approximately 100-fold less active than our complexes. These complexes are among the most potent DNA cleavage agents reported so far. Both complexes inhibit the growth of K562 cells With the IC(50) values of 1.93 and 2.59 mu mol L(-1) for compounds I and 2, respectively. The complexes are more active than the free ligands, and their cytotoxic activity correlates with intracellular copper concentration and the number of Cu-DNA adducts formed inside cells.