Early growth response protein 1 (Egr-1) expression by Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) involves MAPKs and PKB pathways

Un remodelage vasculaire anormal est à la base de la pathogenèse des maladies cardio-vasculaires (MCV) telles que l’athérosclérose et l’hypertension. Des dysfonctionnements au niveau de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires qui jouent un rôle primordial dans le remodelage vasculaire. L’insulin-like growth factor 1 (IGF-1), puissant facteur mitogène, contribue au développement des MCV, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, composantes clés impliquées dans les voies de croissance cellulaire. Ces molécules sont également impliquées dans la modulation de l’expression de nombreux facteurs de transcription, incluant le facteur Egr-1. Egr-1 est régulé à la hausse dans différents types de maladies vasculaires impliquant les voies de signalisation de croissance et de stress oxydant qui par ailleurs peuvent être déclenchées par l’IGF-1. Cependant, la question d’une possible modulation de l’expression d’Egr-1 dans les CMLV demeure inabordée; plus spécifiquement, la caractérisation de la voie de signalisation reliant l’action d’IGF-1 à l’expression d’Egr-1 reste à établir. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’implication de MAPK, PKB et des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) dans l’expression d’Egr-1 induite par l’IGF-1 dans les CMLV. L’IGF-1 a induit une augmentation marquée du niveau protéique de l’Egr-1 en fonction du temps et de la concentration utilisés. Cette augmentation a été inhibée en fonction des doses d’agents pharmacologiques qui ciblent les voies de signalisation de MAPK, PKB et DRO. De plus, l’expression du facteur de transcription, Egr-1, en réponse de l’IGF-1, a été atténuée suite à un blocage pharmacologique des processus cellulaires responsables de la synthèse d’ARN et de synthèse protéique. Pour conclure, on a démontré que l’IGF-1 stimule l’expression d’Egr-1 via les voies de signalisation, impliquant ERK1/2/JNK, PI3K/PKB. On a également proposé que les DRO jouent un rôle important dans ce processus. Dans l’ensemble, nous avons suggéré un nouveau mécanisme par lequel l’IGF-1 promeut la prolifération et l’hypertrophie cellulaire, processus à la base des anomalies vasculaires.

Association of early growth response-1 gene polymorphisms with total IgE and atopy in asthmatic children

Early growth response-1 (Egr-1) is expressed in human airways and found to modulate tumor necrosis factor, immunoglobulin E (IgE), airway responsiveness, and interleukin-13-induced inflammation in mice. We investigated the effects of Chinese-tagging singl

Identification of a Drosophila muscle development gene with structural homology to mammalian early growth response transcription factors.

In Drosophila, stripe (sr) gene function is required for normal muscle development. Some mutations disrupt embryonic muscle development and are lethal. Other mutations cause total loss of only a single muscle in the adult. Molecular analysis shows that sr encodes a predicted protein containing a zinc finger motif. This motif is homologous to the DNA binding domains encoded by members of the early growth response (egr) gene family. In mammals, expression of egr genes is induced by intercellular signals, and there is evidence for their role in many developmental events. The identification of sr as an egr gene and its pattern of expression suggest that it functions in muscle development via intercellular communication.

Avaliação de IGF-1 (Insulin-like growth factor-1), IGFBP-1 e IGFBP-3 (Insulin-like to growth binding protein-1 e 3) no fluído folicular de pacientes infertéis com endometriose

Resumo não disponível.

Resveratrol inhibits the release of soluble fms-like tyrosine kinase (sFlt-1) from human placenta

Objective - Soluble vascular endothelial growth factor receptor–1 (also know as soluble fms-like tyrosine kinase [sFlt]-1) is a key causative factor of preeclampsia. Resveratrol, a plant phytoalexin, has antiinflammatory and cardioprotective properties. We sought to determine the effect of resveratrol on sFlt-1 release. Study Design - Human umbilical vein endothelial cells, transformed human trophoblast-8 (HTR/SVneo)-8/SVneo trophoblast cells, or placental explants were incubated with cytokines and/or resveratrol. Conditioned media were assayed for sFlt-1 by enzyme-linked immunosorbent assay and cell proteins used for Western blotting. Results - Resveratrol inhibited cytokine-induced release of sFlt-1 from normal placental explants and from preeclamptic placental explants. Preincubation of human umbilical vein endothelial cells or HTR-8/SVneo cells with resveratrol abrogated sFlt-1 release. Resveratrol prevented the up-regulation of early growth response protein-1 (Egr-1), a transcription factor necessary for induction of the vascular endothelial growth factor receptor–1 gene and caused up-regulation of heme oxygenase–1, a cytoprotective enzyme found to be dysfunctional in preeclampsia. Conclusion - In summary, resveratrol can inhibit sFlt-1 release and up-regulate heme oxygenase–1; thus, may offer therapeutic potential in preeclampsia.

Early growth response genes 2 and 3 regulate the expression of Bcl6 and differentiation of T follicular helper cells

T follicular helper (Tfh) cells support differentiation of B cells to plasma cells and high affinity antibody production in germinal centers (GC) and Tfh differentiation requires the function of B cell lymphoma 6 (Bcl6). We have now discovered that early growth response gene (Egr) 2 and 3 directly regulate the expression of Bcl6 in Tfh cells which is required for their function in regulation of GC formation. In the absence of Egr2 and 3, the expression of Bcl6 in Tfh cells is defective leading to impaired differentiation of Tfh cells resulting in a failure to form GCs following virus infection and defects in production of anti-viral antibodies. Enforced expression of Bcl6 in Egr2/3 deficient CD4 T cells partially restored Tfh differentiation and GC formation in response to virus infection. Our findings demonstrate a novel function of Egr2/3 which is important for Tfh cell development and Tfh cell mediated B cell immune responses.

Of mice, birds, and men: the mouse ultrasonic song system has some features similar to humans and song-learning birds.

Humans and song-learning birds communicate acoustically using learned vocalizations. The characteristic features of this social communication behavior include vocal control by forebrain motor areas, a direct cortical projection to brainstem vocal motor neurons, and dependence on auditory feedback to develop and maintain learned vocalizations. These features have so far not been found in closely related primate and avian species that do not learn vocalizations. Male mice produce courtship ultrasonic vocalizations with acoustic features similar to songs of song-learning birds. However, it is assumed that mice lack a forebrain system for vocal modification and that their ultrasonic vocalizations are innate. Here we investigated the mouse song system and discovered that it includes a motor cortex region active during singing, that projects directly to brainstem vocal motor neurons and is necessary for keeping song more stereotyped and on pitch. We also discovered that male mice depend on auditory feedback to maintain some ultrasonic song features, and that sub-strains with differences in their songs can match each other's pitch when cross-housed under competitive social conditions. We conclude that male mice have some limited vocal modification abilities with at least some neuroanatomical features thought to be unique to humans and song-learning birds. To explain our findings, we propose a continuum hypothesis of vocal learning.

Night-time neuronal activation of Cluster N in a day- and night-migrating songbird.

Magnetic compass orientation in a night-migratory songbird requires that Cluster N, a cluster of forebrain regions, is functional. Cluster N, which receives input from the eyes via the thalamofugal pathway, shows high neuronal activity in night-migrants performing magnetic compass-guided behaviour at night, whereas no activation is observed during the day, and covering up the birds' eyes strongly reduces neuronal activation. These findings suggest that Cluster N processes light-dependent magnetic compass information in night-migrating songbirds. The aim of this study was to test if Cluster N is active during daytime migration. We used behavioural molecular mapping based on ZENK activation to investigate if Cluster N is active in the meadow pipit (Anthus pratensis), a day- and night-migratory species. We found that Cluster N of meadow pipits shows high neuronal activity under dim-light at night, but not under full room-light conditions during the day. These data suggest that, in day- and night-migratory meadow pipits, the light-dependent magnetic compass, which requires an active Cluster N, may only be used during night-time, whereas another magnetosensory mechanism and/or other reference system(s), like the sun or polarized light, may be used as primary orientation cues during the day.

Rapid behavioral and genomic responses to social opportunity.

From primates to bees, social status regulates reproduction. In the cichlid fish Astatotilapia (Haplochromis) burtoni, subordinate males have reduced fertility and must become dominant to reproduce. This increase in sexual capacity is orchestrated by neurons in the preoptic area, which enlarge in response to dominance and increase expression of gonadotropin-releasing hormone 1 (GnRH1), a peptide critical for reproduction. Using a novel behavioral paradigm, we show for the first time that subordinate males can become dominant within minutes of an opportunity to do so, displaying dramatic changes in body coloration and behavior. We also found that social opportunity induced expression of the immediate-early gene egr-1 in the anterior preoptic area, peaking in regions with high densities of GnRH1 neurons, and not in brain regions that express the related peptides GnRH2 and GnRH3. This genomic response did not occur in stable subordinate or stable dominant males even though stable dominants, like ascending males, displayed dominance behaviors. Moreover, egr-1 in the optic tectum and the cerebellum was similarly induced in all experimental groups, showing that egr-1 induction in the anterior preoptic area of ascending males was specific to this brain region. Because egr-1 codes for a transcription factor important in neural plasticity, induction of egr-1 in the anterior preoptic area by social opportunity could be an early trigger in the molecular cascade that culminates in enhanced fertility and other long-term physiological changes associated with dominance.

Specialized motor-driven dusp1 expression in the song systems of multiple lineages of vocal learning birds.

Mechanisms for the evolution of convergent behavioral traits are largely unknown. Vocal learning is one such trait that evolved multiple times and is necessary in humans for the acquisition of spoken language. Among birds, vocal learning is evolved in songbirds, parrots, and hummingbirds. Each time similar forebrain song nuclei specialized for vocal learning and production have evolved. This finding led to the hypothesis that the behavioral and neuroanatomical convergences for vocal learning could be associated with molecular convergence. We previously found that the neural activity-induced gene dual specificity phosphatase 1 (dusp1) was up-regulated in non-vocal circuits, specifically in sensory-input neurons of the thalamus and telencephalon; however, dusp1 was not up-regulated in higher order sensory neurons or motor circuits. Here we show that song motor nuclei are an exception to this pattern. The song nuclei of species from all known vocal learning avian lineages showed motor-driven up-regulation of dusp1 expression induced by singing. There was no detectable motor-driven dusp1 expression throughout the rest of the forebrain after non-vocal motor performance. This pattern contrasts with expression of the commonly studied activity-induced gene egr1, which shows motor-driven expression in song nuclei induced by singing, but also motor-driven expression in adjacent brain regions after non-vocal motor behaviors. In the vocal non-learning avian species, we found no detectable vocalizing-driven dusp1 expression in the forebrain. These findings suggest that independent evolutions of neural systems for vocal learning were accompanied by selection for specialized motor-driven expression of the dusp1 gene in those circuits. This specialized expression of dusp1 could potentially lead to differential regulation of dusp1-modulated molecular cascades in vocal learning circuits.

Radiation to control transgene expression in tumors

Significant evidence has accumulated indicating that certain genes are induced by ionising radiation. An implication of this observation is that their promoter regions include radiation-responsive sequences. These sequences have been isolated in the promoter of several genes including Erg-1, p21/WAF-1, GADD45alpha and t-PA. The mechanism by which radiation induces gene expression remains unclear but involves putative binding sites for selected transcription factors and/or p53. Consensus CC(A/T)6GG sequences have been localized in the Erg-1 promoter and are referred to as serum response elements or CArG elements. The tandem combination of CArG elements has been shown to improve gene expression levels, with a 9-copy motif conferring maximum inducibility. The response of these genes to ionising radiation appears to follow a sigmoid relationship with time and dose. Therapeutic induction of suicide genes and significant cytotoxicity can be achieved at clinically relevant x-rays doses both in vitro and in vivo but was found to be cell-type dependent. Radiation-inducible gene therapy can be potentially enhanced by exploiting hypoxia through the inclusion of hypoxia-response element motifs in the expression cassette, the use of the anaerobic bacteria or the use of neutron irradiation. These results are encouraging and provide significant evidence that gene therapy targeted to the radiation field is a reasonably attractive therapeutic option and could help overcome hypoxic radioresistant tumors.

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.

Transcription factor EGR-1 suppresses the growth and transformation of human HT-1080 fibrosarcoma cells by induction of transforming growth factor beta 1.

The early growth response 1 (EGR-1) gene product is a transcription factor with role in differentiation and growth. We have previously shown that expression of exogenous EGR-1 in various human tumor cells unexpectedly and markedly reduces growth and tumorigenicity and, conversely, that suppression of endogenous Egr-1 expression by antisense RNA eliminates protein expression, enhances growth, and promotes phenotypic transformation. However, the mechanism of these effects remained unknown. The promoter of human transforming growth factor beta 1 (TGF-beta 1) contains two GC-rich EGR-1 binding sites. We show that expression of EGR-1 in human HT-1080 fibrosarcoma cells uses increased secretion of biologically active TGF-beta 1 in direct proportion (rPearson = 0.96) to the amount of EGR-1 expressed and addition of recombinant human TGF-beta 1 is strongly growth-suppressive for these cells. Addition of monoclonal anti-TGF-beta 1 antibodies to EGR-1-expressing HT-1080 cells completely reverses the growth inhibitory effects of EGR-1. Reporter constructs bearing the EGR-1 binding segment of the TGF-beta 1 promoter was activated 4- to 6-fold relative to a control reporter in either HT-1080 cells that stably expressed or parental cells cotransfected with an EGR-1 expression vector. Expression of delta EGR-1, a mutant that cannot interact with the corepressors, nerve growth factor-activated factor binding proteins NAB1 and NAB2, due to deletion of the repressor domain, exhibited enhanced transactivation of 2- to 3.5-fold over that of wild-type EGR-1 showing that the reporter construct reflected the appropriate in vivo regulatory context. The EGR-1-stimulated transactivation was inhibited by expression of the Wilms tumor suppressor, a known specific DNA-binding competitor. These results indicate that EGR-1 suppresses growth of human HT-1080 fibrosarcoma cells by induction of TGF-beta 1.