Cooperation of cytokine signaling with chimeric transcription factors in leukemogenesis: PML-retinoic acid receptor alpha blocks growth factor-mediated differentiation

We utilized a mouse model of acute promyelocytic leukemia (APL) to investigate how aberrant activation of cytokine signaling pathways interacts with chimeric transcription factors to generate acute myeloid leukemia. Expression in mice of the APL-associated fusion, PML-RARA, initially has only modest effects on myelopoiesis. Whereas treatment of control animals with interleukin-3 (IL-3) resulted in expanded myelopoiesis without a block in differentiation, PML-RARA abrogated differentiation that normally characterizes the response to IL-3. Retroviral transduction of bone marrow with an IL-3-expressing retrovirus revealed that IL-3 and promyelocytic leukemia-retinoic acid receptor alpha (PML-RARalpha) combined to generate a lethal leukemia-like syndrome in

Efeito de doses de nitrapirina (2-cloro-6-triclorometil piridina), na nitrificação do sulfato de amônio e da uréia, em dois solos (LE e Pml) do Estado de São Paulo

Foram adicionados aos solos LE e Pml 36 ppm de N, na forma de sulfato de amonio e uréia, com 0; 1,2; 2,4 e 4,8 ppm de nitrapirina. Os solos foram incubados por 150 dias à temperatura entre 25ºC e 30ºC, com 75% do seu poder de embebição. Aos 50, 100 e 150 dias de incubação, procedeu-se a determinação dos teores de NO-3 e calculou-se a porcentagem de inibição da nitrificação nos tratamentos com nitrapirina Verificou-se que o teor de NO-3 no solo diminui significativamente, quando o sulfato de amonio e a uréia são associados com nitrapirina. A nitrapirina inibe igualmente a nitrificação do sulfato de amonio e da uréia, e apresenta inicialmente porcentagem de inibição da nitrificação (1%) no LE que no Pml. O tempo de ação da nitrapirina no solo ultrapassa 150 dias.

Multimeric complexes of the PML-retinoic acid receptor alpha fusion protein in acute promyelocytic leukemia cells and interference with retinoid and peroxisome-proliferator signaling pathways.

The t(15;17) chromosomal translocation, specific for acute promyelocytic leukemia (APL), fuses the PML gene to the retinoic acid receptor alpha (RAR alpha) gene, resulting in expression of a PML-RAR alpha hybrid protein. In this report, we analyzed the nature of PML-RAR alpha-containing complexes in nuclear protein extracts of t(15;17)-positive cells. We show that endogenous PML-RAR alpha can bind to DNA as a homodimer, in contrast to RAR alpha that requires the retinoid X receptor (RXR) dimerization partner. In addition, these cells contain oligomeric complexes of PML-RAR alpha and endogenous RXR. Treatment with retinoic acid results in a decrease of PML-RAR alpha protein levels and, as a consequence, of DNA binding by the different complexes. Using responsive elements from various hormone signaling pathways, we show that PML-RAR alpha homodimers have altered DNA-binding characteristics when compared to RAR alpha-RXR alpha heterodimers. In transfected Drosophila SL-3 cells that are devoid of endogenous retinoid receptors PML-RAR alpha inhibits transactivation by RAR alpha-RXR alpha heterodimers in a dominant fashion. In addition, we show that both normal retinoid receptors and the PML-RAR alpha hybrid bind and activate the peroxisome proliferator-activated receptor responsive element from the Acyl-CoA oxidase gene, indicating that retinoids and peroxisome proliferator receptors may share common target genes. These properties of PML-RAR alpha may contribute to the transformed phenotype of APL cells.

Presence of JC virus-specific CTL in the cerebrospinal fluid of PML patients: rationale for immune-based therapeutic strategies.

OBJECTIVES: There is urgent need of a treatment for progressive multifocal leukoencephalopathy (PML), caused by the polyomavirus JC (JCV). To evaluate the rationale for immunotherapy of PML, we explored whether JCV-specific cytotoxic T lymphocytes (CTL) can penetrate the central nervous system (CNS). In addition, we studied the breadth of their T-cell receptor (TCR) repertoire, and sought to establish a reliable method to expand these cells in vitro. DESIGN AND METHODS: We enrolled 18 patients in this study, including 16 with proven or possible PML (15 HIV-positive and one HIV-negative), and two HIV-positive patients with other neurological diseases. Detection of JCV-specific CTL in the blood and the cerebrospinal fluid was performed by Cr release and tetramer staining assays in 15 patients. RESULTS: Of 11 PML patients with analyzable cerebrospinal fluid (CSF), two had no detectable JCV-specific CTL in the blood and CSF and died 3.7 and 7.2 months later. The nine remaining patients had an inactive course of PML and detectable JCV-specific CTL in the blood. In addition, four of them (44%) also had detectable JCV-specific CTL in the CSF. Both HIV-positive patients with OND had detectable JCV-specific CTL in the blood and one in the CSF. Using tetramer technology, we obtained highly enriched JCV-specific CTL lines that were able to kill target cells presenting JCV peptides. The breadth of the TCR repertoire was CTL epitope dependent. CONCLUSIONS: These results indicate that JCV-specific CTL are present in the CNS of PML patients and pave the way for an immune-based therapeutic approach.

Impairment of JCV-specific T-cell response by corticotherapy: Effect on PML-IRIS management?

OBJECTIVE: To investigate the impact of corticosteroids (CS) on the viral-specific T-cell response, in particular the JC virus (JCV)-specific one, in an attempt to determine the optimal timing of CS in the management of progressive multifocal leukoencephalopathy-immune reconstitution inflammatory syndrome (PML-IRIS). METHODS: A blood draw was performed before and 7 days after the administration of IV CS to 24 patients with relapsing multiple sclerosis (MS). The phenotypic pattern of T cells was determined by CCR7 and CD45RA. To assess the impact of CS treatment on proliferative response of JCV-, influenza-, and Epstein-Barr virus (EBV)-specific T cells, a thymidine incorporation proliferation assay was performed. An intracellular cytokine staining assay was performed to determine the effect of CS treatment on the production of cytokine by virus-specific T cells. JCV T-cell assays were performed only in JCV-infected patients with MS as detected by serologies (Stratify) or detection of JCV DNA in the urine by PCR. RESULTS: CS led T cells, CD4+ and CD8+, toward a less differentiated phenotype. There was a significant decrease of EBV-, influenza-, and JCV-specific T-cell proliferative response upon CS treatment. There was a significant decrease in the frequency of interferon (IFN) γ- and tumor necrosis factor (TNF) α-producing JCV-specific CD8+ T cells, but not EBV- or influenza-specific CD4+ or CD8+ T cells. CONCLUSIONS: CS have a profound impact on the virus-specific T-cell response, especially on JCV, suggesting that when CS are considered, they should not be given before the onset of clinical or radiologic signs of IRIS. Studies addressing directly patients with MS with natalizumab-caused PML are warranted. CLASSIFICATION OF EVIDENCE: This study provides Class III evidence that methylprednisolone treatment decreases the frequency of JCV-specific CD8+ T cells producing IFN-γ and TNFα, impairing control of JCV, suggesting this should be used to treat but not to prevent PML-IRIS. No clinical outcomes were measured.

Asynchronous expression of myeloid antigens in leukemic cells in a PML/RARalpha transgenic mouse model

Acute promyelocytic leukemia (APL) is characterized by the expansion of blasts that resemble morphologically promyelocytes and harbor a chromosomal translocation involving the retinoic acid receptor a (RARa) and the promyelocytic leukemia (PML) genes on chromosomes 17 and 15, respectively. The expression of the PML/RARa fusion gene is essential for APL genesis. In fact, transgenic mice (TM) expressing PML/RARa develop a form of leukemia that mimics the hematological findings of human APL. Leukemia is diagnosed after a long latency (approximately 12 months) during which no hematological abnormality is detected in peripheral blood (pre-leukemic phase). In humans, immunophenotypic analysis of APL blasts revealed distinct features; however, the precise immunophenotype of leukemic cells in the TM model has not been established. Our aim was to characterize the expression of myeloid antigens by leukemic cells from hCG-PML/RARa TM. In this study, TM (N = 12) developed leukemia at the mean age of 13.1 months. Morphological analysis of bone marrow revealed an increase of the percentage of immature myeloid cells in leukemic TM compared to pre-leukemic TM and wild-type controls (48.63 ± 16.68, 10.83 ± 8.11, 7.4 ± 5.46%, respectively; P < 0.05). Flow cytometry analysis of bone marrow and spleen from leukemic TM identified the asynchronous co-expression of CD34, CD117, and CD11b. This abnormal phenotype was rarely detected prior to the diagnosis of leukemia and was present at similar frequencies in hematologically normal TM and wild-type controls of different ages. The present results demonstrate that, similarly to human APL, leukemic cells from hCG-PML/RARa TM present a specific immunophenotype.

Interactions protéiques et relation dynamique entre phosphorylation / sumoylation / ubiquitination des protéines TIF1α, β et PML: détection in vivo par BRET

Trois protéines de la famille TRIM (Motif TRIpartite), TIF1α, β (Transcriptional Intermediary Factor 1) et PML (ProMyelocytic Leukaemia¬), font l’objet de cette étude. TIF1α est connu comme un coactivateur des récepteurs nucléaires et TIF1β comme le corépresseur universel des protéines KRAB-multidoigt de zinc dont le prototype étudié ici est ZNF74. PML possède divers rôles dont le plus caractérisé est celui d’être l’organisateur principal et essentiel des PML-NBs (PML-Nuclear Bodies), des macrostructures nucléaires très dynamiques regroupant et coordonnant plus de 40 protéines. Il est à noter que la fonction de TIF1α, β et PML est régulée par une modification post-traductionnelle, la sumoylation, qui implique le couplage covalent de la petite protéine SUMO (Small Ubiquitin like MOdifier) à des lysines de ces trois protéines cibles. Cette thèse propose de développer des méthodes utilisant le BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfert) afin de détecter dans des cellules vivantes et en temps réel des interactions non-covalentes de protéines nucléaires mais aussi leur couplage covalent à SUMO. En effet, le BRET n’a jamais été exploré jusqu’alors pour étudier les interactions non-covalentes et covalentes de protéines nucléaires. L’étude de l’interaction de protéines transcriptionnellement actives est parfois difficile par des méthodes classiques du fait de leur grande propension à agréger (famille TRIM) ou de leur association à la matrice nucléaire (ZNF74). L’homo et l’hétérodimérisation de TIF1α, β ainsi que leur interaction avec ZNF74 sont ici testées sur des protéines entières dans des cellules vivantes de mammifères répondant aux résultats conflictuels de la littérature et démontrant que le BRET peut être avantageusement utilisé comme alternative aux essais plus classiques basés sur la transcription. Du fait de l’hétérodimérisation confirmée de TIF1α et β, le premier article présenté ouvre la possibilité d’une relation étroite entre les récepteurs nucléaires et les protéines KRAB- multidoigt de zinc. Des études précédentes ont démontré que la sumoylation de PML est impliquée dans sa dégradation induite par l’As2O3 et dépendante de RNF4, une E3 ubiquitine ligase ayant pour substrat des chaînes de SUMO (polySUMO). Dans le second article, grâce au développement d’une nouvelle application du BRET pour la détection d’interactions covalentes et non-covalentes avec SUMO (BRETSUMO), nous établissons un nouveau lien entre la sumoylation de PML et sa dégradation. Nous confirmons que le recrutement de RNF4 dépend de SUMO mais démontrons également l’implication du SBD (Sumo Binding Domain) de PML dans sa dégradation induite par l’As2O3 et/ou RNF4. De plus, nous démontrons que des sérines, au sein du SBD de PML, qui sont connues comme des cibles de phosphorylation par la voie de la kinase CK2, régulent les interactions non-covalentes de ce SBD mettant en évidence, pour la première fois, que les interactions avec un SBD peuvent dépendre d’un évènement de phosphorylation (“SBD phospho-switch”). Nos résultats nous amènent à proposer l’hypothèse que le recrutement de PML sumoylé au niveau des PML-NBs via son SBD, favorise le recrutement d’une autre activité E3 ubiquitine ligase, outre celle de RNF4, PML étant lui-même un potentiel candidat. Ceci suggère l’existence d’une nouvelle relation dynamique entre phosphorylation, sumoylation et ubiquitination de PML. Finalement, il est suggéré que PML est dégradé par deux voies différentes dépendantes de l’ubiquitine et du protéasome; la voie de CK2 et la voie de RNF4. Enfin une étude sur la sumoylation de TIF1β est également présentée en annexe. Cette étude caractérise les 6 lysines cibles de SUMO sur TIF1β et démontre que la sumoylation est nécessaire à l’activité répressive de TIF1β mais n’est pas impliquée dans son homodimérisation ou son interaction avec la boîte KRAB. La sumoylation est cependant nécessaire au recrutement d’histones déacétylases, dépendante de son homodimérisation et de l’intégrité du domaine PHD. Alors que l’on ne connaît pas de régulateur physiologique de la sumoylation outre les enzymes directement impliquées dans la machinerie de sumoylation, nous mettons en évidence que la sumoylation de TIF1β est positivement régulée par son interaction avec le domaine KRAB et suggérons que ces facteurs transcriptionnels recrutent TIF1β à l’ADN au niveau de promoteur et augmentent son activité répressive en favorisant sa sumoylation.

Etudes structurales et fonctionnelles des interactions de SUMO avec des proteines d'echafaudage modeles: TIF1beta, PIAS1 et PML

L’adaptation des cellules à leur environnement externe repose sur la transduction adéquate de signaux régulés par une pléthore d'événements moléculaires. Parmi ces événements moléculaires, les modifications post-traductionnelles (MPT) de protéines aident à intégrer, à traduire et à organiser de façon spatiotemporelle ces signaux pour que les cellules puissent réagir aux stimuli externes. Parmi les modifications post-traductionnelles, les petites protéines de la famille de l’Ubiquitine (Ublps, Ubiquitin-like proteins) jouent un rôle majeur dans presque toutes les voies de signalisation. Cette thèse rapporte des études fonctionnelles et structurales des interactions covalentes et non covalentes entre SUMO (Small Ubiquitin related MOdifier), un membre de la famille des Ublps, et trois protéines d'échafaudage, TIF1beta, le corépresseur universel des protéines KRAB-multidoigt de zinc, PIAS1, une ligase E3 pour SUMO et PML, un suppresseur de tumeur. La première étude rapporte l'identification et la caractérisation biochimique des sites de SUMOylation de TIF1beta. Nous avons déterminé que la modification covalente de six résidus lysine par SUMO est essentielle à l’activité de répression de la transcription induit par TIF1beta. En outre, nous présentons des évidences indiquant que la SUMOylation de TIF1 exige non seulement sa capacité à homo-oligomériser, mais est aussi positivement régulée par son interaction avec le domaine KRAB des protéines à doigts de zinc. Partant de ce constat, nous postulons que les protéines KRAB-multidoigt de zinc recrutent leur corépresseur TIF1betaà des gènes cibles, mais aussi accentuent son activité répressive grâce à l'augmentation de sa SUMOylation. Notre seconde étude révèle qu’en plus de réprimer la transcription en tant que MPT covalente, SUMO joue aussi un rôle important dans la répression en tant que partenaire non covalent d’interactions protéine-protéine. Nous avons montré que SUMO interagit simultanément avec deux enzymes de la machinerie de SUMOylation, l’unique enzyme de conjugaison E2, UBC9, et la ligase E3 PIAS1 au sein d’un complexe ternaire répresseur. En outre, nous révélons que la formation du complexe ternaire PIAS1:SUMO:UBC9 est modulée par le niveau de phosphorylation de résidus sérine juxtaposés à un motif d’interaction avec SUMO (SIM) dans PIAS1. Ainsi, SUMO agit comme un adaptateur spécifique qui stabilise les interactions UBC9 E2: E3 PIAS1. Partant de ce constat, nous proposons que les enzymes E2 et E3 des autres systèmes Ublps exploitent des mécanismes similaires dans le cadre de leur fonction Enfin, notre troisième étude explore la régulation des interactions non covalentes de SUMO par la phosphorylation. En utilisant une combinaison d'études in vivo et in vitro, nous démontrons que l'interaction entre SUMO1 et PML est régi par la phosphorylation dépendant de CK2 sur quatre résidus sérine de PML. Les structures cristallographiques des complexes PML-SIM:SUMO1 révèlent que les phospho-sérines de PML contactent des résidus de la région basique de SUMO1. Sachant que la kinase CK2 peut être induite par des kinases activables par le stress, ces résultats suggèrent que les interactions non-covalentes avec SUMO sont modulées par le stress cellulaire. Sur la base de cette constatation, nous postulons que des événements analogues affectent des protéines contenant des séquences SIM ciblées par CK2. En résumé, cette étude révèle qu’en plus de son rôle de MPT, SUMO peut fonctionner comme un adaptateur permettant des interactions spécifiques entre protéines tel que pour les enzymes E3 et E2.

Rôle des suppresseurs de tumeur PML et CHES1 dans la régulation de la sénescence et de la prolifération cellulaire

La sénescence est un mécanisme de défense antiprolifératif dont la cellule est munie afin de prévenir l’accumulation de mutations pouvant mener à sa transformation et l’éventuel développement d’une tumeur. Ce programme consiste en un arrêt permanent du cycle cellulaire. Il peut être activé par de nombreux stimuli tels que le raccourcissement des télomères, le stress oxydatif, ou l’expression d’un oncogène constitutivement actif. Sa régulation requiert l’activation de protéines appelées des suppresseurs de tumeur dont les plus importants sont p53 et RB. De manière plus spécifique, les sénescences induites par l’expression des oncogène RASV12 ou STAT5A(1*6) sont respectivement caractérisées par l’augmentation de l’expression des protéines PML et CHES1/FOXN3. Le but de cette thèse est, dans un premier temps, de mettre en évidence le mécanisme de régulation de la sénescence par PML. PML est un suppresseur de tumeur dont l’expression dans des cellules diploïdes normales est suffisante pour induire la sénescence. Cette protéine forme des corps nucléaires sphériques au sein desquels est recruté, parmi d’autres molécules, la protéine du rétinoblastome RB. RB est un régulateur négatif du cycle cellulaire capable de lier et inhiber les facteurs de transcription E2F dont les gènes cibles sont nécessaires à la prolifération. Nos travaux démontrent que le mécanisme d’induction de la sénescence par PML implique le recrutement du complexe RB/E2F aux corps de PML afin de renforcer l’inhibition de l’activité des E2F par RB. Également, les E2F sont recrutés aux corps de PML en compagnie de leurs promoteurs ce qui favorise la formation d’hétérochromatine au niveau de ces gènes, aidant à leur répression et donc à l’établissement de la sénescence. D’autre part, cette thèse a pour but de caractériser le rôle de CHES1/FOXN3 dans la régulation du cycle cellulaire. CHES1 est un facteur de transcription de la famille des Forkheads. Son expression dans des cellules cancéreuses provoque un ralentissement de leur prolifération. Afin de comprendre son mécanisme de fonctionnement, une analyse sur micropuce d’ADN de l’expression des gènes de cellules cancéreuses exprimant CHES1 a été réalisée. Cette analyse a montré que, dans la cellule, CHES1 joue un rôle de répresseur transcriptionnel. Plus précisément, CHES1 réprime, entre autres, l’expression de gènes nécessaires à la synthèse des protéines tels que PIM2 et DYRK3. De manière intéressante, la réexpression de PIM2 dans des cellules cancéreuses exprimant CHES1 permet de rétablir partiellement la prolifération cellulaire. Également, l’analyse sur micropuce a révélé que CHES1 régule l’expression de nombreux gènes impliqués dans la formation des cilia dont l’une des fonctions semble être de moduler la synthèse protéique. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que le mécanisme antitumoral de CHES1 consiste en une inhibition de la synthèse de protéines.

The PML for rough surface scattering

In this paper we investigate the use of the perfectly matched layer (PML) to truncate a time harmonic rough surface scattering problem in the direction away from the scatterer. We prove existence and uniqueness of the solution of the truncated problem as well as an error estimate depending on the thickness and composition of the layer. This global error estimate predicts a linear rate of convergence (under some conditions on the relative size of the real and imaginary parts of the PML function) rather than the usual exponential rate. We then consider scattering by a half-space and show that the solution of the PML truncated problem converges globally at most quadratically (up to logarithmic factors), providing support for our general theory. However we also prove exponential convergence on compact subsets. We continue by proposing an iterative correction method for the PML truncated problem and, using our estimate for the PML approximation, prove convergence of this method. Finally we provide some numerical results in 2D.(C) 2008 IMACS. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.