Rôle de l'endogline et de la protéine kinase c-tak1 dans le cancer de la prostate

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Rôle de l'endogline et de la protéine kinase c-tak1 dans le cancer de la prostate

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cyclin-dependent kinases 4 and 6 control tumor progression and direct glucose oxidation in the pentose cycle

Cyclin-dependent kinases CDK4 and CDK6 are essential for the control of the cell cycle through the G1 phase. Aberrant expression of CDK4 and CDK6 is a hall- mark of cancer, which would suggest that CDK4 and CDK6 are attractive targets for cancer therapy. Herein, we report that calcein AM is a potent specific inhibitor of CDK4 and CDK6 in HCT116 human colon adenocarcinoma cells, inhibiting retinoblastoma protein (pRb) phosphorylation and inducing cell cycle arrest in the G1 phase. The metabolic effects of calcein AM (the calcein acetoxymethyl-ester) on HCT116 cells were also evaluated and the flux between the oxidative and non-oxidative branches of the pentose phos-phate pathway was significantly altered. To elucidate whe-ther these metabolic changes were due to the inhibition of CDK4 and CDK6, we also characterized the metabolic profile of a CDK4, CDK6 and CDK2 triple knockout of mouse embryonic fibroblasts. The results show that the metabolic profile associated with the depletion of CDK4, CDK6 and CDK2 coincides with the metabolic changes induced by calcein AM on HCT116 cells, thus confirming that the inhibition of CDK4 and CDK6 disrupts the balance between the oxidative and non-oxidative branches of the pentose phosphate pathway. Taken together, these results indicate that low doses of calcein can halt cell division and kill tumor cells. Thus, selective inhibition of CDK4 and CDK6 may be of greater pharmacological interest, since inhibitors of these kinases affect both cell cycle progression and the robust metabolic profile of tumors.

Estudi d'un receptor quinasa atípic (Mark) i de les proteïnes que interaccionen amb el seu domini intracel·lular. Transducció del senyal i desenvolupament en blat de moro (Zea mays)

Aquesta tesi doctoral s'engloba dins d'un projecte general d'estudi de gens implicats en l'embriogènesi del blat de moro. L'embriogènesi del blat de moro, i en general la de totes les plantes superiors, es dóna en tres etapes: una primera etapa on es diferencien tots els diversos teixits que formaran l'embrió, una segona etapa on l'embrió acumula productes de reserva i un tercer període, la dormància, que finalitza quan les condicions ambientals són les idònies per a la germinació. En el laboratori estàvem interessats, concretament, en l'estudi de gens implicats en la primera etapa morfogenètica, on els diferents teixits i estructures embrionàries queden definides. Per tal d'estudiar gens que s'expressaven en aquest període, una de les estratègies que es va realitzar fou un crivellat diferencial entre teixit embrionari i teixit de planta adulta. D'entre els diferents clons obtinguts, un corresponia a un clon parcial que presentava similitud amb receptors quinasa i que fou objecte d'estudi. A partir d'aquest clon es va obtenir el clon complet i es va anomenar MARK (per Maize Atypical Receptor Kinase). MARK presenta una estructura típica d'un receptor quinasa amb un domini extracel.lular, que conté 6 còpies imperfectes de LRR (Leucine- Rich Repeats), un únic domini transmembrana i un domini quinasa intracel.lular. El domini quinasa de MARK presenta, però, algunes variacions en els residus aminoacídics que es consideren claus per a la funció catalítica dels dominis quinasa. En concret cinc dels aminoàcids considerats essencials per a la fosforilació es troben substituits en el domini quinasa de MARK (DK-MARK). Els experiments de fosforilació in vitro que es van realitzar al laboratori, van mostrar com MARK era incapaç de fosforilar in vitro. Aquesta característica no és, però, exclusiva de MARK. Una búsqueda en les bases de dades ens van permetre identificar altres seqüències que també presentaven els mateixos o altres canvis en aquestes posicions aminoacídiques. En les bases de dades de plantes es van identificar un conjunt de seqüències genòmiques o ESTs amb aquestes característiques i només una d'elles, la proteïna TMKL1 d'Arabidopsis, ha sigut descrita com un receptor quinasa incapaç de fosforilar in vitro. Respecte a la búsqueda de receptors similars a MARK en les bases de dades d'animals, es van identificar també un conjunt de proteïnes que, en alguns casos, s'ha descrit que no tenen activitat quinasa in vivo. Per exemple, un dels casos més ben estudiats és el del receptor erbB3 que forma part de la família de receptors del EGF (Epidermal Growth Factor). Aquesta família de receptors està formada per 4 receptors: erbB1, erbB2, erbB3 i erbB4, dels quals només l'erbB3 no presenta activitat catalítica. S'ha descrit que erbB3 és capaç, tot i no fosforilar in vivo, de participar activament en la transducció del senyal formant heterodímers amb els altres membres de la família. Així, erbB3 és fosforilat pel seu partner i pot iniciar la cascada de transducció del senyal. La participació d'erbB3 en la transducció del senyal és essencial ja que embrions de ratolí knock-out pel gen erbB3 són inviables. Així doncs, el fet que receptors quinasa catalíticament inactius participin en les cascades de transducció del senyal, suggereix l'existència de nous mecanismes d'acció per a la transducció del senyal. Per tant, l'objectiu d'aquest treball fou l'estudi del mecanisme d'acció de MARK mitjançant la caracterització les proteïnes capaces d'interaccionar amb el seu domini quinasa. Per tal d'assolir aquest objectiu, es va realitzar un crivellat de doble-híbrid amb una llibreria de cDNA d'embrions de blat de moro de 7 DAP. D'aquest crivellat es va obtenir un conjunt de possibles clons positius que foren seqüenciats i entre els quals es van escollir per un estudi més detallat aquells que s'havien obtingut més vegades com a clons independents. Aquests clons codificaven per: una SAMDC (S-Adenosil Descarboxilasa), una eIF5 (Eukaryotic translation initiation), una hypothetical protein, una unknown protein, una gamma-adaptina i una MAP4K. Amb aquests 6 clons es van fer estudis in vitro i in vivo per tal de confirmar al seva interacció amb DK-MARK. Els estudis in vivo es van realitzar amb la soca de llevat AH109, una soca més astringent que la utilitzada en el crivellat, ja que presenta tres gens marcadors: Histidina, Adenina i Lacz. Els resultats obtinguts van mostrar que els clons codificants per SAMDC i eIF5 no van créixer en un medi selectiu per His i Ade i, per tant o es tracta de falsos positius del sistema o la seva interacció amb DK-MARK és dèbil. D'altra banda, la resta dels clons analitzats (proteïna hipotètica, una proteïna de funció desconeguda, la gamma-adaptina i una MAP4K) van créixer en medis en absència de Histidina i Adenina. Els assatjos de b-galactosidasa van ser tots positius a excepció de la proteïna hipotètica suggerint que potser aquesta interacció sigui més feble. D'altra banda també es van realitzar estudis in vitro amb la tècnica del pull-down. Els resultats obtinguts amb aquesta tècnica van recolzar els obtinguts en cèl.lules de llevat, ja que tots els clons analitzats a excepció dels codificants per SAMDC i eIF5 van donar un resultat d'interacció amb KD-MARK in vitro positiu. Davant aquests resultats ens vam centrar en l'estudi de la proteïna similar a MAP4K, doncs algunes proteïnes de la seva família s'han relacionat amb receptors de membrana. Els clons que es va obtenir del crivellat codificaven per una proteïna similar amb el domini C-terminal a les proteïnes BnMAP4Ka1 i a2 de Brassica napus. Aquestes proteïnes presenten una forta similitud de seqüència amb proteïnes de la família GCK/SPS1 que formen part d'un grup particular de MAPK relacionades amb la proteïna Ste20 (sterile 20 protein) de llevat. Ste20p activa la MAP3K de llevat Ste11 directament per fosforilació, transduint d'aquesta manera el senyal del receptor de feromones de creuament de les cèl.lules de llevat i es pot, doncs, considerar com una proteïna del tipus MAP4K (mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase). En els darrers anys, s'han identificat un gran nombre de proteïnes similars a Ste20: fins a una trentena en mamífers, en Drosophila, en Caenorhabditis elegans i en altres organismes. Segons la seva estructura aminoacídica, la família Ste20 s'ha classificat en dues subfamílies: les proteïnes STE20/PAK (p21-activated kinases) i la subfamília GCK/SPS1 (germinal center kinases). Les dues subfamílies estan formades per proteïnes que contenen un domini quinasa i un domini regulador, però, mentre que les proteïnes PAK presenten el domini quinasa en la part C-terminal, les GCKs el presenten en la regió N terminal. Les proteïnes GCK presenten una elevada diversitat estructural en el domini regulador permetent la seva classificació en 6 subfamílies. Mitjançant la tècnica del RACE es va obtenir el clon de cDNA complet que es va anomenar MIK (MARK Interacting Kinase). Amb la tècnica del Southern blot es va poder determinar que el gen MIK és un gen de còpia única en el genoma de blat de moro. Per tal d'analitzar la possible interacció entre DK-MARK i MIK, es va estudiar tant el patró d'expressió d'ambdós gens com el seu patró d'acumulació d'ambdues proteïnes durant l'embriogènesi del blat de moro. El patró d'expressió, analitzat per Northen blot va mostrar uns patrons coincidents al llarg de l'embriogènesi des del seu inici fins als 20 DAP amb una acumulació màxima de mRNA en embrions de 15 DAP. D'altra banda per tal d'estudiar el patró d'acumulació de la proteïna MIK així com per comparar-lo amb el de MARK, es van realitzar estudis de Westerns blot. Els resultats també van mostrar una coincidència en el temps de l'acumulació de les proteïnes MARK i MIK durant l'embriogènesi de blat de moro amb una major acumulació en embrions de 15 i 20 DAP. Es van dur a terme també estudis d'immunolocalitzacions sobre embrions de blat de moro de 15 DAP per tal d'estudiar en quins teixits s'acumulaven ambdues proteïnes. Les immunolocalitzacions van mostrar una major acumulació tant de MARK com de MIK en les zones meristemàtiques i en el teixit vascular sobretot del coleòptil on s'aprecia una forta co-localització de MARK i MIK. Totes aquestes dades són compatibles, doncs, amb una possible interacció de les proteïnes MARK i MIK, tot i que no la demostren. Per tal de demostrar la interacció es van realitzar experiments d'immunoprecipitació in vivo a partir d'extractes d'embrions. Malauradament, els resultats no són clars i en aquests moments en el laboratori s'estan posant a punt aquests experiments. També es van realitzar estudis comparatius de seqüència amb diferents proteïnes de la família GCK, mostrant una major similitud amb les proteïnes de la subfamília GCK-III. La subfamília GCK-III ha estat molt poc estudiada i en formen part un conjunt de proteïnes amb funcions molt diverses des de l'apoptosi, la citoquinesi o l'anòxia cel.lular. Per tant, la similitud de seqüència possiblement fa referència a una conservació en el mecanisme d'acció més que no pas a una conservació funcional. La possible interacció de MARK amb el domini C-terminal de MIK (el domini regulador) podria activar aquesta última iniciant una cascada de transducció del senyal en un model en el que una proteïna del tipus GCK-III faria de lligam directa entre un receptor de membrana i una cascada de senyalització intracel.lular. Aquest tipus de lligam entre un recepctor de membrana i mòduls intracel.lulars de senyalització s'ha descrit per a altres proteïnes GCK, si bé no directament sinó a través de proteïnes adaptadores. D'altra banda, la interacció directa de MARK, un receptor quinasa atípic que no té activitat catalítica, amb MIK suggereix un mecanisme on receptors atípics podrien interaccionar en la transducció del senyal activant la via de les MAPK.

Human and Yeast Cdk-activating Kinases (CAKs) Display Distinct Substrate Specificities

Cell cycle progression is controlled by the sequential functions of cyclin-dependent kinases (cdks). Cdk activation requires phosphorylation of a key residue (on sites equivalent to Thr-160 in human cdk2) carried out by the cdk-activating kinase (CAK). Human CAK has been identified as a p40MO15/cyclin H/MAT1 complex that also functions as part of transcription factor IIH (TFIIH) where it phosphorylates multiple transcriptional components including the C-terminal domain (CTD) of the large subunit of RNA polymerase II. In contrast, CAK from budding yeast consists of a single polypeptide (Cak1p), is not a component of TFIIH, and lacks CTD kinase activity. Here we report that Cak1p and p40MO15 have strikingly different substrate specificities. Cak1p preferentially phosphorylated monomeric cdks, whereas p40MO15 preferentially phosphorylated cdk/cyclin complexes. Furthermore, p40MO15 only phosphorylated cdk6 bound to cyclin D3, whereas Cak1p recognized monomeric cdk6 and cdk6 bound to cyclin D1, D2, or D3. We also found that cdk inhibitors, including p21CIP1, p27KIP1, p57KIP2, p16INK4a, and p18INK4c, could block phosphorylation by p40MO15 but not phosphorylation by Cak1p. Our results demonstrate that although both Cak1p and p40MO15 activate cdks by phosphorylating the same residue, the structural mechanisms underlying the enzyme-substrate recognition differ greatly. Structural and physiological implications of these findings will be discussed.

Induction of the Tat-binding protein 1 gene accompanies the disabling of oncogenic erbB receptor tyrosine kinases

Conversion of a malignant phenotype into a more normal one can be accomplished either by down-regulation of erbB family surface receptors or by creating inactive erbB heterodimers on the cell surface. In this report, we report the identification and cloning of differentially expressed genes from antibody-treated vs. untreated fibroblasts transformed by oncogenic p185neu. We repeatedly isolated a 325-bp cDNA fragment that, as determined by Northern analysis, was expressed at higher levels in anti-p185neu-treated tumor cells but not in cells expressing internalization defective p185neu receptors. This cDNA fragment was identical in amino acid sequence to the recently cloned mouse Tat binding protein-1 (mTBP1), which has 98.4% homology to the HIV tat-binding protein-1 (TBP1). TBP1 mRNA levels were found to be elevated on inhibition of the oncogenic phenotype of transformed cells expressing erbB family receptors. TBP1 overexpression diminished cell proliferation, reduced the ability of the parental cells to form colonies in vitro, and almost completely inhibited transforming efficiency in athymic mice when stably expressed in human tumor cells containing erbB family receptors. Collectively, these results suggest that the attenuation of erbB receptor signaling seems to be associated with activation/induction or recovery of a functional tumor suppressor-like gene, TBP1. Disabling erbB tyrosine kinases by antibodies or by trans-inhibition represents an initial step in triggering a TBP1 pathway.

Crosstalk Between Kinases, Phosphatases And Mirnas In Cancer.

Reversible phosphorylation of proteins, performed by kinases and phosphatases, is the major post translational protein modification in eukaryotic cells. This intracellular event represents a critical regulatory mechanism of several signaling pathways and can be related to a vast array of diseases, including cancer. Cancer research has produced increasing evidence that kinase and phosphatase activity can be compromised by mutations and also by miRNA silencing, performed by small non-coding and endogenously produced RNA molecules that lead to translational repression. miRNAs are believed to target about one-third of human mRNAs while a single miRNA may target about 200 transcripts simultaneously. Regulation of the phosphorylation balance by miRNAs has been a topic of intense research over the last years, spanning topics going as far as cancer aggressiveness and chemotherapy resistance. By addressing recent studies that have shown miRNA expression patterns as phenotypic signatures of cancers and how miRNA influence cellular processes such as apoptosis, cell cycle control, angiogenesis, inflammation and DNA repair, we discuss how kinases, phosphatases and miRNAs cooperatively act in cancer biology.

Tick saliva induces regulatory dendritic cells: MAP-kinases and Toll-like receptor-2 expression as potential targets

Ticks (Acari: Ixodidae) are bloodsucking ectoparasitic arthropods of human and veterinary medical importance. Tick saliva has been shown to contain a wide range of bioactive molecules with vasodilatory, antihemostatic, and immunomodulatory activities. We have previously demonstrated that saliva from Rhipicephalus sanguineus ticks inhibits the maturation of dendritic cells (DCs) stimulated with LPS. Here we examined the mechanism of this immune subversion, evaluating the effect of tick saliva on Toll-like receptor (TLR)-4 signalling pathway in bone marrow-derived DCs. We demonstrated that R. sanguineus tick saliva impairs maturation of DCs stimulated with LIPS, a TLR-4 ligand, leading to increased production of interleukin (IL)-10 and reduced synthesis of IL-12p70 and TNF-alpha. The immunomodulatory effect of the tick saliva on the production of pro-inflammatory cytokines by DCs stimulated with LPS was associated with the observation that tick saliva inhibits the activation of the ERK 1/2 and p38 MAP kinases. These effects were independent of the expression of TLR-4 on the surface of DCs. Additionally, saliva-treated DCs also presented a similar pattern of cytokine modulation in response to other TLR ligands. Since the recent literature reports that several parasites evade immune responses through TLR-2-mediated production of IL-10, we evaluated the effect of tick saliva on the percentage of TLR-2(+) DCs stimulated with the TLR-2 ligand lipoteicoic acid (LTA). The data showed that the population of DCs expressing TLR-2 was significantly increased in DCs treated with LTA plus saliva. In addition, tick saliva alone increased the expression of TLR-2 in a dose- and time-dependent manner. Our data suggest that tick saliva induces regulatory DCs, which secrete IL-10 and low levels of IL-12 and TNF-alpha when stimulated by TLR ligands. Such regulatory DCs are associated with expression of TLR-2 and inhibition of ERK and p38, which promotes the production of IL-10 and thus down-modulates the host`s immune response, possibly favouring susceptibility to tick infestations. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

The expression of messenger RNAs coding for growth factors, their receptors, and eph-class receptor tyrosine kinases in normal and ototoxically damaged chick cochleae

Messenger RNAs coding for growth factors and receptor tyrosine kinases were measured by quantitative competitive and by semi-quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction in whole and dissected chick inner ears. The fibroblast growth factor (FGF) receptor 1 chick embryonic kinase (CEK) 1 was expressed in all structures examined (otocyst, hatchling whole cochlea, cochlear nerve ganglion, and cochlear and vestibular sensory epithelia), although slightly more heavily in the otocyst. The related fibroblast growth factor receptors CEK 2 and 3 were preferentially expressed in the nerve ganglion and in the vestibular sensory epithelium, respectively. FGF 1 mRNA was low in early development, increasing to mature levels at around embryonic age 11 days, while FGF2, mRNA was expressed at constant levels at all ages. In response to ototoxic damage, FGF1 mRNA levels were increased in the early damaged cochlear sensory epithelium. Immunohistochemistry for CEK1 showed that normal hair cells expressed the receptor heavily on the hair cell stereocilia, while with early damage, CEK1 came to be expressed heavily on the apical surfaces of the supporting cells. In normal chicks, the CEK4 and CEK8 eph-class receptor tyrosine kinases were expressed relatively heavily by the cochlear nerve ganglion, and CEK10 was expressed relatively heavily by the cochlear hair cell sensory epithelium. The results suggest that the FGF system may be involved in the response of the cochlear epithelium to ototoxic damage. The eph-class receptor tyrosine kinase CEK10 may be involved in cell interactions in the cochlear sensory epithelium, while CEK4 and CEK8 may play a role in the cochlear innervation.

Book review of Mark McGillivray and Gary Smith's (eds.) "Australia and Asia", Melbourne: Oxford University Press, 1997. vii + 248 pp

The political capital invested in Australia's engagement with Asia over the past decade has sparked a lively discussion in the Australian academic community. The back cover of the book under review suggests that there are 'few bigger contemporary issues facing Australia than its relationship with Asia'. If the volume of scholarly material being produced on this issue is any indication, they are right. Like a number of similar works covering the shift in Australian foreign, defence, and trade policies towards Asia over the last decade, this book acknowledges a particular debt of gratitude to the Keating government for establishing regional engagement at the forefront of our national consciousness. Unlike some others however, this book seeks to place Australia's more recent 'discovery' of Asia into a broader historical framework.

FHA domain boundaries of the Dun1p and Rad53p cell cycle checkpoint kinases

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.

Giant protein kinases: Domain interactions and structural basis of autoregulation

The myosin-associated giant protein kinases twitchin and titin are composed predominantly of fibronectin- and immunoglobulin-like modules, We report the crystal structures of two autoinhibited twitchin kinase fragments, one from Aplysia and a larger fragment from Caenorhabditis elegans containing an additional C-terminal immunoglobulin-like domain, The structure of the longer fragment shoes that the immunoglobulin domain contacts the protein kinase domain on the opposite side from the catalytic cleft, laterally exposing potential myosin binding residues, Together, the structures reveal the cooperative interactions between the autoregulatory region and the residues from the catalytic domain involved in protein substrate binding, ATP binding, catalysis and the activation loop, and explain the differences between the observed autoinhibitory mechanism and the one found in the structure of calmodulin-dependent kinase I.

Variants in the promoter region of IKBL/NFKBIL1 gene may mark susceptibility to the development of chronic Chagas` cardiomyopathy among Trypanosoma cruzi-infected individuals

Chagas` disease, caused by Trypanosoma cruzi, is an inflammatory disorder leading to chronic Chagas cardiomyopathy (CCC). Only one third of T cruzi-infected individuals progress to CCC while the others are considered asymptomatic (ASY). The human inhibitory kappa B-like gene (KBLINFKBIL1), homologous to the I kappa B family of proteins that regulate the NF kappa B family of transcription factors, is suggested as a putative inhibitor of NFKB. We investigated two functional polymorphisms, -62A/T and -262A/G, in the promoter of IKBL by PCR-RFLP analysis in 169 patients with CCC and 76 ASY. Genotype distributions for both -62A/T and -262A/G differed between the CCC and ASY (X-2 = 7.3; P = 0.025 and X-2 = 6.8; P = 0.03, respectively). Subjects, homozygous for the -62A allele, had three-fold risk of developing CCC compared with those carrying the TT genotype (P = 0.0095; Odds Ratio [OR] = 2.9; [95% CI 1.2-7.3]). Similar trend was observed for the -262A homozygotes (P = 0.005; OR = 2.7 [95% CI 1.3-6.0]. The haplotype -262A -62A was prevalent in patients with CCC (40% versus 24%; OR 2.1 [95% C1 1.4-3.3j; Pc = 0.00 14). The I kappa BL locus itself or another critical gene in this region may confer susceptibility to the development of CCC. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.