Caractérisation de la fonction de CNK dans la régulation du mécanisme de signalisation du module MAPK/ERK chez la drosophile

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

Caractérisation de la fonction de CNK dans la régulation du mécanisme de signalisation du module MAPK/ERK chez la drosophile

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

Mécanisme d'intégration des signaux RTK-dépendants par la protéine d'échafaudage CNK au sein de la voie de signalsiation RAS/MAPK chez la drosophile

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

Mécanisme d'intégration des signaux RTK-dépendants par la protéine d'échafaudage CNK au sein de la voie de signalsiation RAS/MAPK chez la drosophile.

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Coordinate Hyperactivation of Notch1 and Ras/MAPK Pathways Correlates with Poor Patient Survival: Novel Therapeutic Strategy for Aggressive Breast Cancers

Aberrant activation of Notch and Ras pathways has been detected in breast cancers. A synergy between these two pathways has also been shown in breast cell transformation in culture. Yet, the clinical relevance of Notch-Ras cooperation in breast cancer progression remains unexplored. In this study, we show that coordinate hyperactivation of Notch1 and Ras/MAPK pathways in breast cancer patient specimens, as assessed by IHC for cleaved Notch1 and pErk1/2, respectively, correlated with early relapse to vital organs and poor overall survival. Interestingly, majority of such Notch1 (high)Erk(high) cases encompassed the highly aggressive triple-negative breast cancers (TNBC), and were enriched in stem cell markers. We further show that combinatorial inhibition of Notch1 and Ras/MAPK pathways, using a novel mAb against Notch1 and a MEK inhibitor, respectively, led to a significant reduction in proliferation and survival of breast cancer cells compared with individual inhibition. Combined inhibition also abrogated sphere-forming potential, and depleted the putative cancer stem-like cell subpopulation. Most importantly, combinatorial inhibition of Notch1 and Ras/MAPK pathways completely blocked tumor growth in a panel of breast cancer xenografts, including the TNBCs. Thus, our study identifies coordinate hyperactivation of Notch1 and Ras/MAPK pathways as novel biomarkers for poor breast cancer outcome. Furthermore, based on our preclinical data, we propose combinatorial targeting of these two pathways as a treatment strategy for highly aggressive breast cancers, particularly the TNBCs that currently lack any targeted therapeutic module. (C) 2014 AACR.

Etude du rôle de la réponse UV sur le contrôle de la réparation par excision de nucléotides (NER) des dommages à l’ADN : rôle des voies MAPK et de l’ADN polymérase eta

La réponse cellulaire aux ultra-violets (UV), ou réponse UV, est une réponse complexe et spécialisée dans l’adaptation et la tolérance des dommages aux UV. Celle-ci est initiée par un grand nombre d’évènements moléculaires et de signalisation nucléaire mais aussi au niveau de la membrane plasmique ou du cytoplasme. L’importance et l’influence exactes de ces évènements sur la réparation par excision de nucléotides (NER) des dommages UV à l’ADN sont encore mal comprises et doivent encore être méthodiquement démontrées. Dans cette thèse, grâce à l’utilisation d’une méthode sensible d’analyse de la réparation NER basée sur la cytométrie en flux, il est montré, dans un premier temps, que l’activité des voies MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinases), qui sont des voies de signalisation de stress UV d’origine cytoplsamique, ne participent pas à l’efficacité de réparation NER des dommages UV dans les cellules humaines. En effet, l’abrogation de la signalisation MAPK, par inhibition pharmacologique, par utilisation de mutants dominant-négatifs ou par inhibition de leur expression endogène, ne révèlent aucun changement de la cinétique de réparation des dommages UV par excision de nucléotides. Cependant, l’utilisation de cette même méthode de réparation, mais cette fois, appliquée pour l’étude de réparation NER en fonction du cycle cellulaire, a permis de mettre en évidence la nécessité fonctionnelle de l’ADN polymérase translésionnelle eta (Pol η) dans la réparation NER des dommages UV, uniquement en phase S. Cette observation fut initialement caractérisée dans les cellules de patients affectés du syndrome variant de xérodermie pigmentaire (XP-V) puis, confirmée ensuite par l’inhibition de l’expression de Pol η endogène ou par la complémentation avec des mutants non-fonctionnels dans les cellules XP-V. Ces résultats indiquent que, contrairement à la réponse UV MAPK cytoplasmique, les évènements nucléaires comme la synthèse translésionnelle, peuvent influencer l’efficacité de réparation NER en phase S. Plus particulièrement, ces données établissent un lien possible entre la réparation NER en phase S et les niveaux de stress réplicatifs, révélé ici par la déficience fonctionnelle Pol η ou ATR. Les observations, présentées dans cette thèse, renforcent un rôle du point de contrôle S aux UV sur l’efficacité de la réparation NER et suggèrent que l’inhibition NER, observée en phase S dans les cellules XP-V, est modulée par le stress réplicatif. Un tel moyen de contrôle pourrait avoir une action plutôt protectrice pendant cette phase critique du cycle cellulaire. Mots clés: UV, translésionnelle, eta, MAPK, NER, CPD, cytométrie, phase-S, tolérance.

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

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

Ras2 signals via the Cdc42/Ste20/mitogen-activated protein kinase module to induce filamentous growth in Saccharomyces cerevisiae.

RAS2val19, a dominant activated form of Saccharomyces cerevisiae Ras2, stimulates both filamentous growth and expression of a transcriptional reporter FG(TyA)::lacZ but does not induce the mating pathway reporter FUS1::lacZ. This induction depends upon elements of the conserved mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway that is required for both filamentous growth and mating, two distinct morphogenetic events. Full induction requires Ste20 (homolog of mammalian p65PAK protein kinases), Ste11 [an MEK kinase (MEKK) or MAPK kinase (MEK) kinase], Ste7 (MEK or MAPK kinase), and the transcription factor Ste12. Moreover, the Rho family protein Cdc42, a conserved morphogenetic G protein, is also a potent regulator of filamentous growth and FG(TyA)::lacZ expression in S. cerevisiae. Stimulation of both filamentous growth and FG(TyA)::lacZ by Cdc42 depends upon Ste20. In addition, dominant negative CDC42Ala118 blocks RAS2val19 activation, placing Cdc42 downstream of Ras2. Our results suggest that filamentous growth in budding yeast is regulated by an evolutionarily conserved signaling pathway that controls cell morphology.

The mammalian MAPK/ERK pathway exhibits properties of a negative feedback amplifier

Three-tiered kinase modules, such as the Raf-MEK (mitogen-activated or extracellular signal-regulated protein kinase kinase)-ERK (extracellular signal-regulated kinase) mitogen-activated protein kinase pathway, are widespread in biology, suggesting that this structure conveys evolutionarily advantageous properties. We show that the three-tiered kinase amplifier module combined with negative feedback recapitulates the design principles of a negative feedback amplifier (NFA), which is used in electronic circuits to confer robustness, output stabilization, and linearization of nonlinear signal amplification. We used mathematical modeling and experimental validation to demonstrate that the ERK pathway has properties of an NFA that (i) converts intrinsic switch-like activation kinetics into graded linear responses, (ii) conveys robustness to changes in rates of reactions within the NFA module, and (iii) stabilizes outputs in response to drug-induced perturbations of the amplifier. These properties determine biological behavior, including activation kinetics and the response to drugs.

Osteoarthritic cartilage chondrocytes alter subchondral bone osteoblast differentiation via MAPK signalling pathway involving ERK1/2

Osteoarthritic subchondral bone is characterized by abnormal bone density and enhanced production of bone turnover markers, an indication of osteoblast dysfunction. Several studies have proposed that pathological changes in articular cartilage influence the subchondral bone changes, which are typical of the progression of osteoarthritis; however, direct evidence of this has yet to be reported. The aim of the present study was to investigate what effects articular cartilage cells, isolated from normal and osteoarthritic joints, may have on the subchondral bone osteoblast phenotype, and also the potential involvement of the mitogen activated protein kinase (MAPK) signalling pathway during this process. Our results suggest that chondrocytes isolated from a normal joint inhibited osteoblast differentiation, whereas chondrocytes isolated from an osteoarthritic joint enhanced osteoblast differentiation, both via a direct and indirect cell interaction mechanisms. Furthermore, the interaction of subchondral bone osteoblasts with osteoarthritic chondrocyte conditioned media appeared to significantly activate ERK1/2 phosphorylation. On the other hand, conditioned media from normal articular chondrocytes did not affect ERK1/2 phosphorylation. Inhibition of the MAPK–ERK1/2 pathways reversed the phenotype changes of subchondral bone osteoblast, which would otherwise be induced by the conditioned media from osteoarthritic chondrocytes. In conclusion, our findings provide evidence that osteoarthritic chondrocytes affect subchondral bone osteoblast metabolism via an ERK1/2 dependent pathway.

The development of an on-line module for students on “Working in Inter-cultural Teams”

Since 2005 QUT through a number of large Teaching and Learning Grants has sponsored a range of teamwork learning initiatives to assist students to develop the teamwork skills demanded by industry. After a suite of six online team learning modules was developed, first year unit coordinators requested an additional module to address the challenges of working with the diverse range of social, cultural and personal values that students from different backgrounds bring to student teams. The Intercultural Teams module asks students to map themselves against a Cultural Orientations Framework so they can understand their own cultural beliefs. By learning about other cultural orientations and comparing and analysing their effects, team members can develop communication and team process management strategies to leverage their differences to realise effective and creative outcomes. The interactive session will demonstrate the elements of the Intercultural Teams module and ask participants to consider ways the module can be integrated into classroom learning to support the development of students’ intercultural competencies.

Validation and automation of the DYNJAWS component module of the BEAMnrc Monte Carlo code

The purpose of this work is to validate and automate the use of DYNJAWS; a new component module (CM) in the BEAMnrc Monte Carlo (MC) user code. The DYNJAWS CM simulates dynamic wedges and can be used in three modes; dynamic, step-and-shoot and static. The step-and-shoot and dynamic modes require an additional input file defining the positions of the jaw that constitutes the dynamic wedge, at regular intervals during its motion. A method for automating the generation of the input file is presented which will allow for the more efficient use of the DYNJAWS CM. Wedged profiles have been measured and simulated for 6 and 10 MV photons at three field sizes (5 cm x 5 cm , 10 cm x10 cm and 20 cm x 20 cm), four wedge angles (15, 30, 45 and 60 degrees), at dmax and at 10 cm depth. Results of this study show agreement between the measured and the MC profiles to within 3% of absolute dose or 3 mm distance to agreement for all wedge angles at both energies and depths. The gamma analysis suggests that dynamic mode is more accurate than the step-and-shoot mode. The DYNJAWS CM is an important addition to the BEAMnrc code and will enable the MC verification of patient treatments involving dynamic wedges.

PySSM : a Python module for Bayesian inference of linear Gaussian state space models

PySSM is a Python package that has been developed for the analysis of time series using linear Gaussian state space models (SSM). PySSM is easy to use; models can be set up quickly and efficiently and a variety of different settings are available to the user. It also takes advantage of scientific libraries Numpy and Scipy and other high level features of the Python language. PySSM is also used as a platform for interfacing between optimised and parallelised Fortran routines. These Fortran routines heavily utilise Basic Linear Algebra (BLAS) and Linear Algebra Package (LAPACK) functions for maximum performance. PySSM contains classes for filtering, classical smoothing as well as simulation smoothing.

Bilingual asynchronous online discussion groups : design and delivery of an e-Learning distance study module for nurse academics in a developing country

The advent of eLearning has seen online discussion forums widely used in both undergraduate and postgraduate nursing education. This paper reports an Australian university experience of design, delivery and redevelopment of a distance education module developed for Vietnamese nurse academics. The teaching experience of Vietnamese nurse academics is mixed and frequently limited. It was decided that the distance module should attempt to utilise the experience of senior Vietnamese nurse academics - asynchronous online discussion groups were used to facilitate this. Online discussion occurred in both Vietnamese and English and was moderated by an Australian academic working alongside a Vietnamese translator. This paper will discuss the design of an online learning environment for foreign correspondents, the resources and translation required to maximise the success of asynchronous online discussion groups, as well as the rationale of delivering complex content in a foreign language. While specifically addressing the first iteration of the first distance module designed, this paper will also address subsequent changes made for the second iteration of the module and comment on their success. While a translator is clearly a key component of success, the elements of simplicity and clarity combined with supportive online moderation must not be overlooked.