23 resultados para Chk2
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Genistein is an isoflavenoid that is abundant in soy beans. Genistein has been reported to have a wide range of biological activities and to play a role in the diminished incidence of breast cancer in populations that consume a soy-rich diet. Genistein was originally identified as an inhibitor of tyrosine kinases; however, it also inhibits topoisomerase II by stabilizing the covalent DNA cleavage complex, an event predicted to cause DNA damage. The topoisomerase II inhibitor etoposide acts in a similar manner. Here we show that genistein induces the up-regulation of p53 protein, phosphorylation of p53 at serine 15, activation of the sequence-specific DNA binding properties of p53, and phosphorylation of the hCds1/Chk2 protein kinase at threonine 68. Phosphorylation and activation of p53 and phosphorylation of Chk2 were not observed in ATM-deficient cells. In contrast, the topoisomerase II inhibitor etoposide induced phosphorylation of p53 and Chk2 in ATM-positive and ATM-deficient cells. In addition, genistein-treated ATM-deficient cells were significantly more susceptible to genistein-induced killing than were ATM-positive cells. Together our data suggest that ATM is required for activation of a DNA damage-induced pathway that activates p53 and Chk2 in response to genistein.
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The checkpoint kinase Chk2 has a key role in delaying cell cycle progression in response to DNA damage. Upon activation by low-dose ionizing radiation (IR), which occurs in an ataxia telangiectasia mutated (ATM)dependent manner, Chk2 can phosphorylate the mitosis-inducing phosphatase Cdc25C on an inhibitory site, blocking entry into mitosis, and p53 on a regulatory site, causing G, arrest. Here we show that the ATM-dependent activation of Chk2 by gamma- radiation requires Nbs1, the gene product involved in the Nijmegen breakage syndrome (NBS), a disorder that shares with AT a variety of phenotypic defects including chromosome fragility, radiosensitivity, and radioresistant DNA synthesis. Thus, whereas in normal cells Chk2 undergoes a time-dependent increased phosphorylation and induction of catalytic activity against Cdc25C, in NBS cells null for Nbs1 protein, Chk2 phosphorylation and activation are both defective. Importantly, these defects in NBS cells can be complemented by reintroduction of wild-type Nbs1, but neither by a carboxy-terminal deletion mutant of Nbs1 at amino acid 590, unable to form a complex with and to transport Mre11 and Rad50 in the nucleus, nor by an Nbs1 mutated at Ser343 (S343A), the ATM phosphorylation site. Chk2 nuclear expression is unaffected in NBS cells, hence excluding a mislocalization as the cause of failed Chk2 activation in Nbs1-null cells, interestingly, the impaired Chk2 function in NBS cells correlates with the inability, unlike normal cells, to stop entry into mitosis immediately after irradiation, a checkpoint abnormality that can be corrected by introduction of the wild-type but not the S343A mutant form of Nbs1, Altogether, these findings underscore the crucial role of a functional Nbs1 complex in Chk2 activation and suggest that checkpoint defects in NBS cells may result from the inability to activate Chk2.
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Les centrosomes dont le rôle principal est d’organiser le cytosquelette de microtubules et le fuseau mitotique servent aussi de sites d’interaction pour plusieurs protéines régulatrices du cycle cellulaire et de la réponse aux dommages à l’ADN. Une de ces protéines est la kinase CHK2 et plusieurs publications montrent une sous-population de CHK2 localisée aux centrosomes dans les cellules en interphase et en mitose. Toutefois, la localisation de CHK2 aux centrosomes demeure controversée, car des doutes subsistent en ce qui concerne la spécificité des anticorps utilisés en immunocytochimie. En utilisant des lignées cellulaires du cancer du côlon, les cellules HCT116 sauvages et HCT116 CHK2-/- ainsi que différentes lignées d’ostéosarcome humain dans lesquelles l’expression de CHK2 a été inhibée par ARN interférence, nous montrons que les anticorps anti-CHK2 qui donnent un signal centrosomal sont non spécifiques et reconnaissent un antigène inconnu sur les centrosomes. Cependant, par des expériences d’immunofluorescence réalisées avec des cellules U2OS qui expriment les protéines de fusion GFP-CHK2 ou FLAG-CHK2, nous révélons une localisation centrosomale de CHK2 dans les cellules en mitose, mais pas en interphase. Ce résultat a été confirmé par vidéomicroscopie dans les cellules vivantes exprimant GFP-CHK2. Pour déterminer le ou les rôles potentiels de CHK2 en mitose nous avons réalisé des expériences pour explorer le rôle de CHK2 dans la progression de la mitose, la nucléation des microtubules aux centrosomes et la progression de la mitose en présence de problèmes d’attachement des chromosomes où de lésions génotoxiques. Nos données suggèrent que CHK2 n’est pas impliquée dans la régulation de la mitose dans les cellules U2OS.
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Cell cycle checkpoints are signal transduction pathways that control the order and timing of cell cycle transitions, ensuring that critical events are completed before the occurrence of the next cell cycle transition. The Chk2 family of kinases is known to play a central role in mediating the cellular responses to DNA damage or DNA replication blocks in various organisms. Here we show through a phylogenetic study that the Drosophila melanogaster serine/threonine kinase Loki is the homolog of the yeast Mek1p, Rad53p, Dun1p, and Cds1 proteins as well as the human Chk2. Functional analyses allowed us to conclude that, in flies, chk2 is involved in monitoring double-strand breaks (DSBs) caused by irradiation during S and G2 phases. In this process it plays an essential role in inducing a cell cycle arrest in embryonic cells. Our results also show that, in contrast to C. elegans chk2, Drosophila chk2 is not essential for normal meiosis and recombination, and it also appears to be dispensable for the MMS-induced DNA damage checkpoint and the HU-induced DNA replication checkpoint during larval development. In addition, Drosophila chk2 does not act at the same cell cycle phases as its yeast homologs, but seems rather to be involved in a pathway similar to the mammalian one, which involves signaling through the ATM/Chk2 pathway in response to genotoxic insults. As mutations in human chk2 were linked to several cancers, these similarities point to the usefulness of the Drosophila model system.
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The protein kinase Chk2, the mammalian homolog of the budding yeast Rad53 and fission yeast Cds1 checkpoint kinases, is phosphorylated and activated in response to DNA damage by ionizing radiation (IR), UV irradiation, and replication blocks by hydroxyurea (HU). Phosphorylation and activation of Chk2 are ataxia telangiectasia-mutated (ATM) dependent in response to IR, whereas Chk2 phosphorylation is ATM-independent when cells are exposed to UV or HU. Here we show that in vitro, ATM phosphorylates the Ser-Gln/Thr-Gln (SQ/TQ) cluster domain (SCD) on Chk2, which contains seven SQ/TQ motifs, and Thr68 is the major in vitro phosphorylation site by ATM. ATM- and Rad3-related also phosphorylates Thr68 in addition to Thr26 and Ser50, which are not phosphorylated to a significant extent by ATM in vitro. In vivo, Thr68 is phosphorylated in an ATM-dependent manner in response to IR, but not in response to UV or HU. Substitution of Thr68 with Ala reduced the extent of phosphorylation and activation of Chk2 in response to IR, and mutation of all seven SQ/TQ motifs blocked all phosphorylation and activation of Chk2 after IR. These results suggest that in vivo, Chk2 is directly phosphorylated by ATM in response to IR and that Chk2 is regulated by phosphorylation of the SCD.
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Dun1p and Rad53p of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae are members of a conserved family of cell cycle checkpoint protein kinases that contain forkhead-associated (FHA) domains. Here, we demonstrate that these FHA domains contain 130-140 residues, and are thus considerably larger than previously predicted by sequence comparisons (55-75 residues), In vivo, expression of the proteolytically defined Dun1p FHA domain, but not a fragment containing only the predicted domain boundaries, inhibited the transcriptional induction of repair genes following replication blocks, This indicates that the non-catalytic FI-IA domain plays an important role in the transcriptional function of the Dun1p protein kinase. (C) 2000 Federation of European Biochemical Societies.
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Ataxia telangiectasia mutated (ATM) is a phosphatidyl-3-kinase-related protein kinase that functions as a central regulator of the DNA damage response in eukaryotic cells. In humans, mutations in ATM cause the devastating neurodegenerative disease ataxia telangiectasia. Previously, we characterized the homolog of ATM (AtmA) in the filamentous fungus Aspergillus nidulans. In addition to its expected role in the DNA damage response, we found that AtmA is also required for polarized hyphal growth. Here, we extended these studies by investigating which components of the DNA damage response pathway are interacting with AtmA. The AtmA(ATM) loss of function caused synthetic lethality when combined with mutation in UvsB(ATR). Our results suggest that AtmA and UvsB are interacting and they are probably partially redundant in terms of DNA damage sensing and/or repairing and polar growth. We identified and inactivated A. nidulans chkA(CHK1) and chkB(CHK2) genes. These genes are also redundantly involved in A. nidulans DNA damage response. We constructed several combinations of double mutants for Delta atmA, Delta uvsB, Delta chkA, and Delta chkB. We observed a complex genetic relationship with these mutations during the DNA replication checkpoint and DNA damage response. Finally, we observed epistatic and synergistic interactions between AtmA, and bimE(APCI), ankA(WEE1) and the cdc2-related kinase npkA, at S-phase checkpoint and in response to DNA-damaging agents.
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Mutations in the ATM gene lead to the genetic disorder ataxia-telangiectasia. ATM encodes a protein kinase that is mainly distributed in the nucleus of proliferating cells. Recent studies reveal that ATM regulates multiple cell cycle checkpoints by phosphorylating different targets at different stages of the cell cycle. ATM also functions in the regulation of DNA repair and apoptosis, suggesting that it is a central regulator of responses to DNA double-strand breaks.
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Chk1 kinase coordinates cell cycle progression and preserves genome integrity. Here, we show that chemical or genetic ablation of human Chk1 triggered supraphysiological accumulation of the S phase-promoting Cdc25A phosphatase, prevented ionizing radiation (IR)-induced degradation of Cdc25A, and caused radioresistant DNA synthesis (RDS). The basal turnover of Cdc25A operating in unperturbed S phase required Chk1-dependent phosphorylation of serines 123, 178, 278, and 292. IR-induced acceleration of Cdc25A proteolysis correlated with increased phosphate incorporation into these residues generated by a combined action of Chk1 and Chk2 kinases. Finally, phosphorylation of Chk1 by ATM was required to fully accelerate the IR-induced degradation of Cdc25A. Our results provide evidence that the mammalian S phase checkpoint functions via amplification of physiologically operating, Chk1-dependent mechanisms.
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In mammals, the ATM (ataxia-telangiectasia-mutated) and ATR (ATM and Rad3-related) protein kinases function as critical regulators of the cellular DNA damage response. The checkpoint functions of ATR and ATM are mediated, in part, by a pair of checkpoint effector kinases termed Chk1 and Chk2. In mammalian cells, evidence has been presented that Chk1 is devoted to the ATR signaling pathway and is modified by ATR in response to replication inhibition and UV-induced damage, whereas Chk2 functions primarily through ATM in response to ionizing radiation (IR), suggesting that Chk2 and Chk1 might have evolved to channel the DNA damage signal from ATM and ATR, respectively. We demonstrate here that the ATR-Chk1 and ATM-Chk2 pathways are not parallel branches of the DNA damage response pathway but instead show a high degree of cross-talk and connectivity. ATM does in fact signal to Chk1 in response to IR. Phosphorylation of Chk1 on Ser-317 in response to IR is ATM-dependent. We also show that functional NBS1 is required for phosphorylation of Chk1, indicating that NES1 might facilitate the access of Chk1 to ATM at the sites of DNA damage. Abrogation of Chk1 expression by RNA interference resulted in defects in IR-induced S and G2/M phase checkpoints; however, the overexpression of phosphorylation site mutant (S317A, S345A or S317A/S345A double mutant) Chk1 failed to interfere with these checkpoints. Surprisingly, the kinase-dead Chk1 (D130A) also failed to abrogate the S and G2 checkpoint through any obvious dominant negative effect toward endogenous Chk1. Therefore, further studies will be required to assess the contribution made by phosphorylation events to Chk1 regulation. Overall, the data presented in the study challenge the model in which Chk1 only functions downstream from ATR and indicate that ATM does signal to Chk1. In addition, this study also demonstrates that Chk1 is essential for IR-induced inhibition of DNA synthesis and the G2/M checkpoint.
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Cell polarity is essential for various cellular functions during both proliferative and developmental stages, and it displays dynamic alterations in response to intracellular and extracellular cues. However, the molecular mechanisms underlying spatiotemporal control of polarity transition are poorly understood. Here, we show that fission yeast Cki3 (a casein kinase 1γ homolog) is a critical regulator to ensure persistent monopolar growth during S phase. Unlike the wild type, cki3 mutant cells undergo bipolar growth when S phase is blocked, a condition known to delay transition from monopolar to bipolar growth (termed NETO [new end takeoff]). Consistent with this role, Cki3 kinase activity is substantially increased, and cells lose their viability in the absence of Cki3 upon an S-phase block. Cki3 acts downstream of the checkpoint kinase Cds1/Chk2 and calcineurin, and the latter physically interacts with Cki3. Autophosphorylation in the C terminus is inhibitory toward Cki3 kinase activity, and calcineurin is responsible for its dephosphorylation. Cki3 localizes to the plasma membrane, and this localization requires the palmitoyltransferase complex Erf2-Erf4. Membrane localization is needed not only for proper NETO timing but also for Cki3 kinase activity. We propose that Cki3 acts as a critical inhibitor of cell polarity transition under S-phase arrest.
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Diallyl disulfide (DADS) inhibits growth and induces cell cycle G2/M arrest in human gastric cancer MGC803 cells. In this study, 15 mg/L DADS exerted similar effects on growth and cell cycle arrest in human gastric cancer BGC823 cells. Due to the importance of cell cycle redistribution in DADS-mediated anti-carcinogenic effects, we investigated the role of checkpoint kinases (Chk1 and Chk2) during DADS-induced cell cycle arrest. We hypothesized that DADS could mediate G2/M phase arrest through either Chk1 or Chk2 signal transduction pathways. We demonstrated that DADS induced the accumulation of phosphorylated Chk1, but not of Chk2, and that DADS down-regulated Cdc25C and cyclin B1. The expression of mRNA and total protein for Chkl and Chk2 was unchanged. Chk1 is specifically phosphorylated by ATR (ATM-RAD3-related gene). Western blot analysis showed that phospho-ATR was activated by DADS. Taken together, these data suggest that cell cycle G2/M arrest, which was associated with accumulation of the phosphorylated forms of Chk1, but not of Chk2, was involved in the growth inhibition induced by DADS in the human gastric cancer cell line BGC823. Furthermore, the DADS-induced G2/M checkpoint response is mediated by Chk1 signaling through ATR/Chk1/Cdc25C/cyclin B1, and is independent of Chk2.
Rôle des centrosomes dans la régulation du point de contrôle en G2/M en réponse aux dommages à l'ADN
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Les centrosomes sont les centres organisateurs des microtubules et jouent un rôle crucial dans l’organisation du fuseau bipolaire pendant la mitose. Plus récemment, le rôle des centrosomes dans la régulation de l’entrée en mitose a été mis en évidence. Les centrosomes semblent également contribuer à l’activation du point de contrôle en G2/M en réponse aux lésions de l’ADN en servant de point de rencontre pour les régulateurs du cycle cellulaire et les gènes de réponse aux dommages à l’ADN. L’amplification du nombre de centrosomes est une caractéristique des cellules tumorales mais de façon intéressante, elle constitue aussi une réponse des cellules aux dommages à l’ADN. Les mécanismes qui régulent l’homéostasie et la dynamique des centrosomes sont encore mal compris. Pour mieux comprendre le rôle des centrosomes dans la régulation du point de contrôle en G2/M en réponse aux dommages à l’ADN, le recrutement et/ou l’activation au niveau des centrosomes des kinases impliquées dans les voies de signalisation de ce point de contrôle ont été étudiés par immunofluorescence indirecte sur cellules HeLaS3 ou par Western blot sur des fractions enrichies en centrosomes. Nos résultats montrent que les kinases ATM, ATR, CHK1 et CHK2 sont actives dans les centrosomes de cellules en phase G2. En réponse à l’activation du point de contrôle en G2/M, les formes actives de ces kinases diminuent au niveau des centrosomes. Pour identifier de nouveaux acteurs centrosomaux potentiellement impliqués dans la régulation de ce point de contrôle, une analyse comparative des protéomes de centrosomes purifiés a également été réalisée par spectrométrie de masse. Pour étudier plus particulièrement la fonction de CHK2 au niveau des centrosomes, nous avons développer des outils moléculaires qui serviront à déterminer le rôle de la sous population de CHK2 localisée aux centrosomes 1) dans la régulation de l’entrée en mitose au cours d’un cycle normal 2) dans l’activation et la stabilité du point de contrôle en G2/M en réponse aux lésions l’ADN et 3) dans l’homéostasie et la dynamiques des centrosomes en réponse aux dommages à l’ADN. Cette étude permettra de mieux comprendre la fonction des centrosomes dans la réponse cellulaire au stress génotoxiques anti-cancereux et de révéler de nouvelles fonctions potentielles pour la kinase CHK2.
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La rétine est constituée de plusieurs types de neurones incluant les cellules amacrines, ganglionnaires, bipolaires et les photorécepteurs. Les photorécepteurs, qui englobent les cônes et les bâtonnets, sont des neurones sensoriels hautement spécialisés qui permettent la conversion de la lumière en signaux électriques par le mécanisme de phototransduction. Les mécanismes moléculaires par lesquels les progéniteurs rétiniens (RPCs) se différencient en différents neurones spécialisés comme les photorécepteurs sont encore peu connus. Le gène Polycomb Bmi1 appartient à la famille des gènes Polycomb qui forment des complexes multimériques impliqués dans la répression de l’expression génique via le remodelage de la chromatine. Au niveau biologique, le gène Bmi1 régule, entre autre, le contrôle de la prolifération cellulaire, le métabolisme des radicaux libres, et la réparation de l’ADN. Récemment, il a été démontré que Bmi1 joue un rôle critique dans la prolifération et l’auto-renouvellement d’un groupe de RPCs immatures. De plus, Bmi1 est essentiel au développement post-natal de la rétine. L'objectif de cette étude est d'analyser le rôle de Bmi1 dans le développement et la survie des photorécepteurs chez la souris. Nos résultats révèlent un phénotype de dégénérescence des photorécepteurs de types cônes chez notre modèle de souris déficiente pour Bmi1. Les bâtonnets sont insensibles à la mutation. De plus, Bmi1 est exprimé de façon prédominante dans les cônes. Nos expériences de culture de cellules rétiniennes suggèrent que le phénotype est cellule-autonome. Par ailleurs, la co-délétion du gène Chk2, membre de la réponse aux dommages à l'ADN, permet de ralentir la progression du phénotype. Les rétines Bmi1-/- et Bmi1-/-Chk2-/- présentent une augmentation importante des dommages oxydatifs à l'ADN. Ces résultats suggèrent que le stress oxydatif pourrait jouer un rôle important dans la survie des cônes. L'étude du rôle du gène Polycomb Bmi1 dans les photorécepteurs est importante pour une meilleure compréhension des mécanismes contribuant à la survie des cônes et pourrait mener à la découverte de nouveaux traitements des maladies dégénératives des cônes.
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Introduction: Au Canada, le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes et le plus mortel après les cancers du poumon et du côlon. Il y a place à optimiser le traitement du cancer de la prostate de manière à mettre en œuvre une médecine personnalisée qui s’adapte aux caractéristiques de la maladie de chaque patient de façon individuelle. Dans ce mémoire, nous avons évalué la réponse aux dommages de l’ADN (RDA) comme biomarqueur potentiel du cancer de la prostate. Les lésions potentiellement oncogènes de l'ADN déclenche une cascade de signalisation favorisant la réparation de l'ADN et l’activation des points de contrôle du cycle cellulaire pour préserver l’intégrité du génome. La RDA est un mécanisme central de suppression tumorale chez l’homme. La RDA joue un rôle important dans l’arrêt de la prolifération des cellules dont les génomes sont compromis, et donc, prévient la progression du cancer en agissant comme une barrière. Cette réponse cellulaire détermine également comment les cellules normales et cancéreuses réagissent aux agents utilisés pour endommager l'ADN lors du traitement du cancer comme la radiothérapie ou la chimiothérapie, en plus la présence d,un certain niveau de RDA dans les cellules du cancer de la prostate peuvent également influer sur l'issue de ces traitements. L’activation des signaux de la RDA peut agir comme un frein au cancer dans plusieurs lésions pré-néoplasiques de l'homme, y compris le cancer de la prostate. Il a été démontré que la RDA est augmentée dans les cellules de néoplasie intra- épithéliale (PIN) comparativement aux cellules prostatiques normales. Toutefois, le devient de la RDA entre le PIN et l’adénocarcinome est encore mal documenté et aucune corrélation n'a été réalisée avec les données cliniques des patients. Notre hypothèse est que les niveaux d’activation de la RDA seront variables selon les différents grades et agressivité du cancer de la prostate. Ces niveaux pourront être corrélés et possiblement prédire les réponses cliniques aux traitements des patients et aider à définir une stratégie plus efficace et de nouveaux biomarqueurs pour prédire les résultats du traitement et personnaliser les traitements en conséquence. Nos objectifs sont de caractériser l'activation de la RDA dans le carcinome de la prostate et corréler ses données avec les résultats cliniques. Méthodes : Nous avons utilisé des micro-étalages de tissus (tissue microarrays- TMAs) de 300 patients ayant subi une prostatectomie radicale pour un cancer de la prostate et déterminé le niveau d’expression de protéines de RDA dans le compartiment stromal et épithélial des tissus normaux et cancéreux. Les niveaux d’expression de 53BP1, p-H2AX, p65 et p-CHK2 ont été quantifiés par immunofluorescence (IF) et par un logiciel automatisé. Ces marqueurs de RDA ont d’abord été validés sur des TMAs-cellule constitués de cellules de fibroblastes normales ou irradiées (pour induire une activation du RDA). Les données ont été quantifiées à l'aide de couches binaires couramment utilisées pour classer les pixels d'une image pour que l’analyse se fasse de manière indépendante permettant la détection de plusieurs régions morphologiques tels que le noyau, l'épithélium et le stroma. Des opérations arithmétiques ont ensuite été réalisées pour obtenir des valeurs correspondant à l'activation de la RDA qui ont ensuite été corrélées à la récidive biochimique et l'apparition de métastases osseuses. Résultats : De faibles niveaux d'expression de la protéine p65 dans le compartiment nucléaire épithélial du tissu normal de la prostate sont associés à un faible risque de récidive biochimique. Par ailleurs, nous avons aussi observé que de faibles niveaux d'expression de la protéine 53BP1 dans le compartiment nucléaire épithéliale du tissu prostatique normal et cancéreux ont été associés à une plus faible incidence de métastases osseuses. Conclusion: Ces résultats confirment que p65 a une valeur pronostique chez les patients présentant un adénocarcinome de la prostate. Ces résultats suggèrent également que le marqueur 53BP1 peut aussi avoir une valeur pronostique chez les patients avec le cancer de la prostate. La validation d'autres marqueurs de RDA pourront également être corrélés aux résultats cliniques. De plus, avec un suivi des patients plus long, il se peut que ces résultats se traduisent par une corrélation avec la survie. Les niveaux d'activité de la RDA pourront éventuellement être utilisés en clinique dans le cadre du profil du patient comme le sont actuellement l’antigène prostatique spécifique (APS) ou le Gleason afin de personnaliser le traitement.