Development of HIF-1α/HIF-1β heterodimerization inhibitors using a novel bioluminescence reporter assay system for in vitro high throughput screening and in vivo imaging

Tumor growth often outpaces its vascularization, leading to development of a hypoxic tumor microenvironment. In response, an intracellular hypoxia survival pathway is initiated by heterodimerization of hypoxia-inducible factor (HIF)-1α and HIF-1β, which subsequently upregulates the expression of several hypoxia-inducible genes, promotes cell survival and stimulates angiogenesis in the oxygen-deprived environment. Hypoxic tumor regions are often associated with resistance to various classes of radio- or chemotherapeutic agents. Therefore, development of HIF-1α/β heterodimerization inhibitors may provide a novel approach to anti-cancer therapy. To this end, a novel approach for imaging HIF-1α/β heterodimerization in vitro and in vivo was developed in this study. Using this screening platform, we identified a promising lead candidate and further chemically derivatized the lead candidate to assess the structure-activity relationship (SAR). The most effective first generation drug inhibitors were selected and their pharmacodynamics and anti-tumor efficacy in vivo were verified by bioluminescence imaging (BLI) of HIF-1α/β heterodimerization in the xenograft tumor model. Furthermore, the first generation drug inhibitors, M-TMCP and D-TMCP, demonstrated efficacy as monotherapies, resulting in tumor growth inhibition via disruption of HIF-1 signaling-mediated tumor stromal neoangiogenesis.

Dissecting cell cycle protein complexes using the pptimized yeast cytosine deaminase protein-fragment complementation assay “You too can play with an edge”

Les protéines sont les produits finaux de la machinerie génétique. Elles jouent des rôles essentiels dans la définition de la structure, de l'intégrité et de la dynamique de la cellule afin de promouvoir les diverses transformations chimiques requises dans le métabolisme et dans la transmission des signaux biochimique. Nous savons que la doctrine centrale de la biologie moléculaire: un gène = un ARN messager = une protéine, est une simplification grossière du système biologique. En effet, plusieurs ARN messagers peuvent provenir d’un seul gène grâce à l’épissage alternatif. De plus, une protéine peut adopter plusieurs fonctions au courant de sa vie selon son état de modification post-traductionelle, sa conformation et son interaction avec d’autres protéines. La formation de complexes protéiques peut, en elle-même, être déterminée par l’état de modifications des protéines influencées par le contexte génétique, les compartiments subcellulaires, les conditions environmentales ou être intrinsèque à la croissance et la division cellulaire. Les complexes protéiques impliqués dans la régulation du cycle cellulaire sont particulièrement difficiles à disséquer car ils ne se forment qu’au cours de phases spécifiques du cycle cellulaire, ils sont fortement régulés par les modifications post-traductionnelles et peuvent se produire dans tous les compartiments subcellulaires. À ce jour, aucune méthode générale n’a été développée pour permettre une dissection fine de ces complexes macromoléculaires. L'objectif de cette thèse est d'établir et de démontrer une nouvelle stratégie pour disséquer les complexes protéines formés lors du cycle cellulaire de la levure Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae). Dans cette thèse, je décris le développement et l'optimisation d'une stratégie simple de sélection basée sur un essai de complémentation de fragments protéiques en utilisant la cytosine déaminase de la levure comme sonde (PCA OyCD). En outre, je décris une série d'études de validation du PCA OyCD afin de l’utiliser pour disséquer les mécanismes d'activation des facteurs de transcription et des interactions protéine-protéines (IPPs) entre les régulateurs du cycle cellulaire. Une caractéristique clé du PCA OyCD est qu'il peut être utilisé pour détecter à la fois la formation et la dissociation des IPPs et émettre un signal détectable (la croissance des cellules) pour les deux types de sélections. J'ai appliqué le PCA OyCD pour disséquer les interactions entre SBF et MBF, deux facteurs de transcription clés régulant la transition de la phase G1 à la phase S. SBF et MBF sont deux facteurs de transcription hétérodimériques composés de deux sous-unités : une protéine qui peut lier directement l’ADN (Swi4 ou Mbp1, respectivement) et une protéine commune contenant un domain d’activation de la transcription appelée Swi6. J'ai appliqué le PCA OyCD afin de générer un mutant de Swi6 qui restreint ses activités transcriptionnelles à SBF, abolissant l’activité MBF. Nous avons isolé des souches portant des mutations dans le domaine C-terminal de Swi6, préalablement identifié comme responsable dans la formation de l’interaction avec Swi4 et Mbp1, et également important pour les activités de SBF et MBF. Nos résultats appuient un modèle où Swi6 subit un changement conformationnel lors de la liaison à Swi4 ou Mbp1. De plus, ce mutant de Swi6 a été utilisé pour disséquer le mécanisme de régulation de l’entrée de la cellule dans un nouveau cycle de division cellulaire appelé « START ». Nous avons constaté que le répresseur de SBF et MBF nommé Whi5 se lie directement au domaine C-terminal de Swi6. Finalement, j'ai appliqué le PCA OyCD afin de disséquer les complexes protéiques de la kinase cycline-dépendante de la levure nommé Cdk1. Cdk1 est la kinase essentielle qui régule la progression du cycle cellulaire et peut phosphoryler un grand nombre de substrats différents en s'associant à l'une des neuf protéines cycline régulatrice (Cln1-3, Clb1-6). Je décris une stratégie à haut débit, voir à une échelle génomique, visant à identifier les partenaires d'interaction de Cdk1 et d’y associer la cycline appropriée(s) requise(s) à l’observation d’une interaction en utilisant le PCA OyCD et des souches délétées pour chacune des cyclines. Mes résultats nous permettent d’identifier la phase(s) du cycle cellulaire où Cdk1 peut phosphoryler un substrat particulier et la fonction potentielle ou connue de Cdk1 pendant cette phase. Par exemple, nous avons identifié que l’interaction entre Cdk1 et la γ-tubuline (Tub4) est dépendante de Clb3. Ce résultat est conforme au rôle de Tub4 dans la nucléation et la croissance des faisceaux mitotiques émanant des centromères. Cette stratégie peut également être appliquée à l’étude d'autres IPPs qui sont contrôlées par des sous-unités régulatrices.

Searching for novel gene functions in yeast : identification of thousands of novel molecular interactions by protein-fragment complementation assay followed by automated gene function prediction and high-throughput lipidomics

La compréhension de processus biologiques complexes requiert des approches expérimentales et informatiques sophistiquées. Les récents progrès dans le domaine des stratégies génomiques fonctionnelles mettent dorénavant à notre disposition de puissants outils de collecte de données sur l’interconnectivité des gènes, des protéines et des petites molécules, dans le but d’étudier les principes organisationnels de leurs réseaux cellulaires. L’intégration de ces connaissances au sein d’un cadre de référence en biologie systémique permettrait la prédiction de nouvelles fonctions de gènes qui demeurent non caractérisées à ce jour. Afin de réaliser de telles prédictions à l’échelle génomique chez la levure Saccharomyces cerevisiae, nous avons développé une stratégie innovatrice qui combine le criblage interactomique à haut débit des interactions protéines-protéines, la prédiction de la fonction des gènes in silico ainsi que la validation de ces prédictions avec la lipidomique à haut débit. D’abord, nous avons exécuté un dépistage à grande échelle des interactions protéines-protéines à l’aide de la complémentation de fragments protéiques. Cette méthode a permis de déceler des interactions in vivo entre les protéines exprimées par leurs promoteurs naturels. De plus, aucun biais lié aux interactions des membranes n’a pu être mis en évidence avec cette méthode, comparativement aux autres techniques existantes qui décèlent les interactions protéines-protéines. Conséquemment, nous avons découvert plusieurs nouvelles interactions et nous avons augmenté la couverture d’un interactome d’homéostasie lipidique dont la compréhension demeure encore incomplète à ce jour. Par la suite, nous avons appliqué un algorithme d’apprentissage afin d’identifier huit gènes non caractérisés ayant un rôle potentiel dans le métabolisme des lipides. Finalement, nous avons étudié si ces gènes et un groupe de régulateurs transcriptionnels distincts, non préalablement impliqués avec les lipides, avaient un rôle dans l’homéostasie des lipides. Dans ce but, nous avons analysé les lipidomes des délétions mutantes de gènes sélectionnés. Afin d’examiner une grande quantité de souches, nous avons développé une plateforme à haut débit pour le criblage lipidomique à contenu élevé des bibliothèques de levures mutantes. Cette plateforme consiste en la spectrométrie de masse à haute resolution Orbitrap et en un cadre de traitement des données dédié et supportant le phénotypage des lipides de centaines de mutations de Saccharomyces cerevisiae. Les méthodes expérimentales en lipidomiques ont confirmé les prédictions fonctionnelles en démontrant certaines différences au sein des phénotypes métaboliques lipidiques des délétions mutantes ayant une absence des gènes YBR141C et YJR015W, connus pour leur implication dans le métabolisme des lipides. Une altération du phénotype lipidique a également été observé pour une délétion mutante du facteur de transcription KAR4 qui n’avait pas été auparavant lié au métabolisme lipidique. Tous ces résultats démontrent qu’un processus qui intègre l’acquisition de nouvelles interactions moléculaires, la prédiction informatique des fonctions des gènes et une plateforme lipidomique innovatrice à haut débit , constitue un ajout important aux méthodologies existantes en biologie systémique. Les développements en méthodologies génomiques fonctionnelles et en technologies lipidomiques fournissent donc de nouveaux moyens pour étudier les réseaux biologiques des eucaryotes supérieurs, incluant les mammifères. Par conséquent, le stratégie présenté ici détient un potentiel d’application au sein d’organismes plus complexes.

Development of a binary positive and negative protein fragment complementation assay using yeast cytosine deaminase

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Development of a binary positive and negative protein fragment complementation assay using yeast cytosine deaminase

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

SFRP4 regulation of Wnt7a signaling and cellular proliferation in the endometrium

In the endometrium, hormonal effects on epithelial cells are often elicited through stromal hormone receptors via unknown paracrine mechanisms. Several lines of evidence support the hypothesis that Wnts participate in stromal-epithelial cell communication and thus mediate hormone action. Characterization of specific Wnt signaling components in the endometrium was performed using cellular localization studies and evaluating hormone effects in a rat model. Wnt7a was expressed in the luminal epithelium, whereas the extracellular Wnt modulator, SFRP4, was localized to the endometrial stroma. SFRP4 expression is significantly decreased in endometrial carcinoma and aberrant Wnt7a signaling has been shown to cause uterine defects and contribute to the onset of disease. The specific Fzds and SFRPs that bind Wnt7a and the particular signal transduction pathway each Wnt7a-Fzd pair activates have not been identified. Additionally, the function of Wnt7a and SFRP4 in the endometrium has not been addressed. A survey of all Wnt signaling proteins expressed in the endometrium was conducted and Fzd5 and Fzd10 were identified as two receptors capable of transducing the Wnt7a signal. Biologically active recombinant Wnt7a and SFRP4 proteins were purified for quantitative biochemical studies. In Ishikawa cells, Wnt7a binding to Fzd5 activated β-catenin/canonical Wnt signaling and increased cellular proliferation. Wnt7a signaling mediated by Fzd10 induced a non-canonical/JNK-responsive pathway. SFRP4 suppressed Wnt7a action in both an autocrine and paracrine manner. Treatment with SFRP4 protein and overexpression of SFRP4 inhibited endometrial cancer cell growth and induced apoptosis in vitro. A split-eGFP complementation assay was developed to visually detect Wnt7a-Fzd interactions and subsequent pathway activation in cells. By employing a unique ELISA-based protein-protein binding technique, it was demonstrated that Wnt7a binds to SFRP4 and Fzd5 with equal nanomolar affinity. The development of these novel biological tools could lead to a better understanding of Wnt-protein interactions and the identification of new modulators of Wnt signaling. This study supports a mechanism by which the nature of the Wnt7a signal in the endometrium is dependent upon the Fzd repertoire of the cell and can be regulated by SFRP4. The potential tumor suppressor function of SFRP4 suggests it may serve as a therapeutic target for endometrial carcinoma. ^

Choice of an adequate promoter for efficient complementation in Saccharomyces cerevisiae: a case study.

Conservation of the function of open reading frames recently identified in fungal genome projects can be assessed by complementation of deletion mutants of putative Saccharomyces cerevisiae orthologs. A parallel complementation assay expressing the homologous wild type S. cerevisiae gene is generally performed as a positive control. However, we and others have found that failure of complementation can occur in this case. We investigated the specific cases of S. cerevisiae TBF1 and TIM54 essential genes. Heterologous complementation with Candida glabrata TBF1 or TIM54 gene was successful using the constitutive promoters TDH3 and TEF. In contrast, homologous complementation with S. cerevisiae TBF1 or TIM54 genes failed using these promoters, and was successful only using the natural promoters of these genes. The reduced growth rate of S. cerevisiae complemented with C. glabrata TBF1 or TIM54 suggested a diminished functionality of the heterologous proteins compared to the homologous proteins. The requirement of the homologous gene for the natural promoter was alleviated for TBF1 when complementation was assayed in the absence of sporulation and germination, and for TIM54 when two regions of the protein presumably responsible for a unique translocation pathway of the TIM54 protein into the mitochondrial membrane were deleted. Our results demonstrate that the use of different promoters may prove necessary to obtain successful complementation, with use of the natural promoter being the best approach for homologous complementation.

Étude de la dynamique des interactions des constituants du complexe de biosynthèse et d’insertion de la sélénocystéine dans la traduction des sélénoprotéines in vivo

Les sélénoprotéines sont des protéines auxquelles des sélénocystéines, soit le 21e acide aminé, sont incorporées durant leur traduction. Plus précisément, la sélénocystéine (Sec) est un dérivé métabolique de la sérine, mais structurellement équivalent à une cystéine dont on a remplacé l'atome de soufre par du sélénium. Elle se distingue des autres acides aminés puisqu’elle possède sa propre synthétase qui sert à convertir la sérine en Sec alors que le résidu est déjà fixé à l’ARNt. La position d’une Sec sur l’ARNm est indiquée par le codon UGA étant habituellement un signal STOP introduisant le concept de recoding. Grâce à une machinerie métabolique spécifique à l'ARNtSec et à la présence d’un SecIS (Selenocystein Insertion Sequence) sur l’ARNm, ce codon permet la présence d'une Sec dans la protéine. Il est connu que la synthèse débute avec l’acétylation de l’ARNt[Ser]Sec par la seryl-ARNt synthétase (SerRS) afin de donner la seryl-ARNt[Ser]Sec. Cette dernière est subséquemment phosphorylée par l’O-phosphoséryl-ARNt[Ser]Sec kinase (PSTK) qui donnera l’O-phosphoséryl-ARNt[Ser]Sec. Par la suite, un complexe de plusieurs protéines et cofacteurs, agissant comme machinerie pour l’incorporation des Sec durant la traduction, s’associe avec l’ARNt[Ser]Sec puis l’ARNm et, finalement, les composantes du ribosome. Parmi ces protéines, SepSecS catalyse l’étape finale de la synthèse des Sec en convertissant le O-phosphoseryl-ARNt[Ser]Sec en selenocysteinyl-ARNt[Ser]Sec utilisant le sélénophosphate comme source de sélénium. Des études récentes montrent que l’association avec SECp43 serait nécessaire pour que SepSecS joue son rôle et soit ségrégée au noyau pour s’associer à la machinerie de biosynthèse des sélénoprotéines, soit le complexe moléculaire qui reconnaît le codon UGA. Parmi les protéines de la machinerie de biosynthèse des sélénoprotéines que nous avons analysées, il y a eEFSec, RPL30, SPS2, SPS1, SBP2 et NSEP1. Nos résultats d’analyse de la dynamique de l’interaction entre les constituants de la machinerie de biosynthèse et d’incorporation des Sec, confirment plusieurs données de la littérature, mais remettent en question le modèle jusqu’à maintenant établi. Une meilleure compréhension de la dynamique des interactions entre ses constituants et la régulation de cette dynamique permet d’émettre des hypothèses quant au rôle de la machinerie de biosynthèse des sélénoprotéines et de l’importance de sa complexité. Nous avons analysé les interactions in vivo dans des cellules HEK293T au moyen de la technique de Protein-Fragment Complementation Assay (PCA) en couplant, par un clonage moléculaire, les gènes de chacune des protéines d’intérêt avec des fragments des gènes de la protéine luciférase (hRluc). Nous avons ainsi réalisé une fusion en N-terminal et en C-terminal des fragments de luciférase pour chacune des protéines d’intérêt. Puis, nous avons analysé la dynamique des interactions avec les composantes de la machinerie de biosynthèse des Sec. D’autres travaux seront essentiels afin de bâtir sur les résultats présentés dans cette recherche.

Interazioni tra le glicoproteine D, B, H ed L critiche per la fusione indotta dal virus Herpes simplex

Four glycoproteins (gD, gB, gH, and gL) are required for herpes simplex virus (HSV) entry into the cell and for cell-cell fusion in transfected cells. gD serves as the receptor-binding glycoprotein and as the trigger of fusion; the other three glycoproteins execute fusion between the viral envelope and the plasma or endocytic membranes. Little is known on the interaction of gD with gB, gH, and gL. Here, the interactions between herpes simplex virus gD and its nectin1 receptor or between gD, gB, and gH were analyzed by complementation of the N and C portions of split enhanced green fluorescent protein (EGFP) fused to the glycoproteins. Split EGFP complementation was detected between proteins designated gDN + gHC, gDN + gBC, and gHN + gBC + wtgD, both in cells transfected with two or tree glycoproteins and in cells transfected with the four glycoproteins, commited to form syncytia. The in situ assay provides evidence that gD interacts with gH and gB independently one of the other. We further document the interaction between gH and gB. To elucidate which portions of the glycoproteins interact with each other we generated mutants of gD and gB. gD triggers fusion through a specialised domain, named pro-fusion domain (PFD), located C-terminally in the ectodomain. Here, we show that PFD is made of subdomains 1 and 2 (amino acids 260–285 and 285–310) and that each one partially contributed to herpes simplex virus infectivity. Chimeric gB molecules composed of HSV and human herpesvirus 8 (HHV8) sequences failed to reach the cell surface and to complement a gB defective virus. By means of pull down experiments we analyzed the interactions of HSV-HHV8 gB chimeras with gH or gD fused to the strep-tag. The gB sequence between aa residues 219-360 was identified as putative region of interaction with gH or critical to the interaction.

Substantial narrowing of the Niemann–Pick C candidate interval by yeast artificial chromosome complementation

Niemann–Pick disease type C (NP-C) is an autosomal recessive lipidosis linked to chromosome 18q11–12, characterized by lysosomal accumulation of unesterified cholesterol and delayed induction of cholesterol-mediated homeostatic responses. This cellular phenotype is identifiable cytologically by filipin staining and biochemically by measurement of low-density lipoprotein-derived cholesterol esterification. The mutant Chinese hamster ovary cell line (CT60), which displays the NP-C cellular phenotype, was used as the recipient for a complementation assay after somatic cell fusions with normal and NP-C murine cells suggested that this Chinese hamster ovary cell line carries an alteration(s) in the hamster homolog(s) of NP-C. To narrow rapidly the candidate interval for NP-C, three overlapping yeast artificial chromosomes (YACs) spanning the 1 centimorgan human NP-C interval were introduced stably into CT60 cells and analyzed for correction of the cellular phenotype. Only YAC 911D5 complemented the NP-C phenotype, as evidenced by cytological and biochemical analyses, whereas no complementation was obtained from the other two YACs within the interval or from a YAC derived from chromosome 7. Fluorescent in situ hybridization indicated that YAC 911D5 was integrated at a single site per CT60 genome. These data substantially narrow the NP-C critical interval and should greatly simplify the identification of the gene responsible in mouse and man. This is the first demonstration of YAC complementation as a valuable adjunct strategy for positional cloning of a human gene.

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Expression and cellular localization of microRNA-29b and RAX, an activator of the RNA-dependent protein kinase (PKR), in the retina of streptozotocin-induced diabetic rats

Purpose: The apoptosis of retinal neurons plays a critical role in the pathogenesis of diabetic retinopathy (DR), but the molecular mechanisms underlying this phenomenon remain unclear. The purpose of this study was to investigate the cellular localization and the expression of microRNA-29b (miR-29b) and its potential target PKR associated protein X (RAX), an activator of the pro-apoptotic RNA-dependent protein kinase (PKR) signaling pathway, in the retina of normal and diabetic rats. Methods: Retinas were obtained from normal and diabetic rats within 35 days after streptozotocin (STZ) injection. In silico analysis indicated that RAX is a potential target of miR-29b. The cellular localization of miR-29b and RAX was assessed by in situ hybridization and immunofluorescence, respectively. The expression levels of miR-29b and RAX mRNA were evaluated by quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR), and the expression of RAX protein was evaluated by western blot. A luciferase reporter assay and inhibition of endogenous RAX were performed to confirm whether RAX is a direct target of miR-29b as predicted by the in silico analysis. Results: We found that miR-29b and RAX are localized in the retinal ganglion cells (RGCs) and the cells of the inner nuclear layer (INL) of the retinas from normal and diabetic rats. Thus, the expression of miR-29b and RAX, as assessed in the retina by quantitative RT-PCR, reflects their expression in the RGCs and the cells of the INL. We also revealed that RAX protein is upregulated (more than twofold) at 3, 6, 16, and 22 days and downregulated (70%) at 35 days, whereas miR-29b is upregulated (more than threefold) at 28 and 35 days after STZ injection. We did not confirm the computational prediction that RAX is a direct target of miR-29b. Conclusions: Our results suggest that RAX expression may be indirectly regulated by miR-29b, and the upregulation of this miRNA at the early stage of STZ-induced diabetes may have a protective effect against the apoptosis of RGCs and cells of the INL by the pro-apoptotic RNA-dependent protein kinase (PKR) signaling pathway.

Effects of rosiglitazone and linoleic acid on human preadipocyte differentiation

Background Peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARgamma) is a ligand-activated transcription factor known to be central to both adipose tissue development and insulin action. Growth of adipose tissue requires differentiation of preadipocytes with acquisition of specific cellular functions including insulin sensitivity, leptin secretion and the capacity to store triglyceride. Dietary fatty acids and members of the thiazolidinedione class of compounds have been reported to influence adipogenesis at the transcriptional level. Here, we compare the effects of a dietary fatty acid, linoleic acid, and a thiazolidinedione, rosiglitazone, on biochemical and functional aspects of human preadipocyte differentiation in vitro . Materials and methods Human omental and subcutaneous preadipocytes were subcultured 2-3 times and subsequently differentiated for 21 days in the presence of either linoleic acid or rosiglitazone. Differentiation was assessed using a number of biochemical and functional parameters. Results Omental and subcutaneous preadipocytes differentiated in the presence of linoleic acid showed marked cytoplasmic triacylglycerol accumulation however, no biochemical markers of differentiation (LPL expression, G3PDH gene expression and enzyme activity and leptin expression or secretion) were detected. In contrast, treatment of these cells with rosiglitazone induced full biochemical differentiation as judged by all markers assessed, despite comparatively little lipid accumulation. The rosiglitazone effects were subcutaneous depot-specific. Cells treated with linoleic acid showed decreased glucose uptake cf rosiglitazone-treated cells. A luciferase reporter assay demonstrated that rosiglitazone potently activates h-peroxisome proliferator activated receptor gamma while linoleic acid had no effect. Conclusions These studies demonstrate that (a) human preadipocytes have the potential to accumulate triacylglycerol irrespective of their stage of biochemical differentiation; (b) while omental preadipocytes are refractory to biochemical differentiation in vitro , they are able to accumulate triacylglycerol; and (c) rosiglitazone and linoleic acid may exert their effects via different biochemical pathways.