Στα έντομα, η κυτταροφαγία, διεργασία ανάλογη με αυτή των θηλαστικών, είναι μια σημαντική ανοσολογική απόκριση στην εισβολή παθογόνων και ρυθμίζεται από μια σειρά σηματοδοτικών μορίων. Στη μύγα της Μεσογείου έχει βρεθεί ότι συμμετέχουν οι κινάσες FAK, Src, MAPK και ο μεταγραφικός παράγοντας Elk-1. Στην εργασία αυτή, δείχτηκε με ανοσοκατακρήμνιση και συνεστιακή μικροσκοπία ότι η φωσφορυλιωμένη μορφή του Elk-1 συμπλοκοποιείται και συνεντοπίζεται μόνο με τη φωσφορυλιωμένη μορφή της FAK στη θέση Tyr925. Με ανάλογα πειράματα διαπιστώθηκε ότι οι κινάσες JNK και p38 συμπλοκοποιούνται και συγκατακρημνίζονται με την FAK, χωρίς όμως να συνεντοπίζονται. Με τον ίδιο τρόπο διαπιστώθηκε ότι η JNK και η p38 συμπλοκοποιούνται με την ERK1/2, χωρίς όμως να συνεντοπίζονται. Προφανώς τα μόρια αυτά δεν βρίσκονται σε άμεση επαφή μεταξύ τους και συμπλοκοποιούνται είτε μέσω της FAK, είτε μέσω τρίτων μορίων και όλα μαζί προσδένονται στην FAK. Τα φαγοκύτταρα των θηλαστικών, μακροφάγα και ουδετερόφιλα, καθώς και τα αιμοκύτταρα των εντόμων, παράγουν δραστικές μορφές οξυγόνου κατά την κυτταροφαγία, οι οποίες δρουν ως δεύτερα μηνύματα. Με κυτταρομετρία ροής διαπιστώθηκε ότι η E. coli επάγει τη σύνθεση Η2Ο2 από τα αιμοκύτταρα της μύγας της Μεσογείου. Ο ρυθμιστικός ρόλος του Η2Ο2 επιβεβαιώθηκε με τη χρήση αναστολέων των ενζύμων παραγωγής Ο2- και Η2Ο2, όπου παρατηρήθηκε αύξηση της κυτταροφαγίας. Με πειράματα ανοσοκατακρήμνισης, ανοσοαποτύπωσης και ανοσοφθορισμού φάνηκε ότι το ένζυμο σύνθεσης του Η2Ο2, η δεσμουτάση του υπεροξεικού ανιόντος (SOD), υπάρχει στο κυτταρόπλασμα και στην πλασματική μεμβράνη. Η αποσιώπηση της SOD με siRNA, αύξησε την κυτταροφαγία. Με ανοσοαποτύπωση διαπιστώθηκε ότι η αναστολή της παραγωγής του Η2Ο2 αύξησε τη φωσφορυλίωση της ERK1/2. Τέλος, με συνεστιακή μικροσκοπία φάνηκε ότι η SOD δεν συνεντοπίζεται με τη β υπομονάδα των ιντεγκρινών. Φαίνεται λοιπόν το Η2Ο2 να εμποδίζει την κυτταροφαγία μέσω ελέγχου της φωσφορυλίωσης της ERK1/2. / Phagocytosis is an important innate immune response against pathogen, with similar mechanisms in insects and mammals and is regulated by many different signalling molecules. In medfly Ceratitis capitata, focal adhesion kinase (FAK), Src, MAP kinases and Elk-1 transcription factor regulate this process. Co-immunoprecipitation and confocal microscopy analysis showed that pTyr925FAK associates and co-localizes with pElk-1, during phagocytosis of E. coli and S. aureus, by medfly haemocytes. Moreover, the physical association between JNK and p38 MAP kinases with FAK, was confirmed by immunoprecipitation, but confocal analysis revealed no co-localisation. Similar experiments for JNK and p38 with ERK1/2, revealed an association between JNK, p38 and ERK1/2 and no co-localisation. Apparently, these molecules do not interact directly but they appear to associate with each other indirectly, via FAK molecule or a third molecule and thus all together associate with FAK. Hydrogen peroxide (Η2Ο2) participates as a second messenger in cell signalling in either macrophages and polymorphonuclear cells or insect haemocytes. In this work, the role of Η2Ο2 was investigated, in E. coli phagocytosis by the medfly haemocytes. Block of H2O2 synthesis by specific enzymic inhibitors, namely N-ethylmaleimide (ΝΕΜ) for NADPH oxidase and diethyldithiocarbamate (DDC) for SOD, resulted in the increase of E. coli phagocytosis. Immunoblot analysis, flow cytometry and confocal microscopy, revealed the constitutive expression of SOD, in the medfly haemocytes. Phagocytosis increased by small interfering RNA (siRNA) for SOD, revealing the active involvement of SOD and Η2Ο2. Immunoblot analysis showed an increase of the ERK1/2 phosphorylation, in the presence of the above H2O2 synthesis enzymic inhibitors. In addition, confocal microscopy showed no co-localization of SOD with β integrin subunit. It appears that SOD participates in the regulation of bacterial phagocytosis, due to involvement of the produced Η2Ο2 in the differential phosphorylation of MAP kinases.

Η HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide) είναι ένας αυξητικός παράγοντας ο οποίος εμφανίζει πλειάδα βιολογικών δράσεων εμπλεκόμενος στη διαφοροποίηση, τον πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση πολλών τύπων κυττάρων, καθώς και στην αγγειογένεση και την ανάπτυξη όγκων. Η HARP έχει χρονοειδικό και ιστοειδικό πρότυπο έκφρασης, υπερεκφράζεται όμως σε καρκινικές κυτταρικές σειρές, σε ανθρώπινους καρκινικούς όγκους και βρίσκεται σε υψηλή συγκέντρωση στον ορό του αίματος ασθενών με διάφορες μορφές καρκίνου. Η HARP ασκεί τις βιολογικές της δράσεις μετά από δέσμευση στους διαμεμβρανικούς υποδοχείς, SDC3, ALK και RPTPβ/ζ. Οι βιολογικές της δράσεις προσδιορίζονται από τη συνισταμένη των δράσεων που έχει κάθε υποδοχέας της, αντικατοπτρίζοντας τον περίπλοκο μηχανισμό δράσης της. Στη συγκεκριμένη εργασία μελετήσαμε τον τρόπο με τον οποίο η SDC3 διαμεσολαβεί τις βιολογικές δράσεις της HARP σε κύτταρα DU145 και PC3, κυτταρικές σειρές από καρκίνο ανθρώπινου προστάτη. Χρησιμοποιώντας την RNAi τεχνολογία, διαμολύναμε παροδικά τα κύτταρα με siRNA ειδικά σχεδιασμένο έναντι της SDC3, μειώνοντας τα επίπεδα έκφρασης της. Καλλιεργήσαμε κύτταρα, φυσιολογικά και μετασχηματισμένα, επιδράσαμε εξωγενώς με HARP και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και στις δύο καρκινικές κυτταρικές σειρές, η SDC3 είναι θετικός ρυθμιστής της επαγόμενης από τη HARP κυτταρικής προσκόλλησης και μετανάστευσης. Παράλληλα, μελετήσαμε την ενεργοποίηση μορίων που εμπλέκονται στο μονοπάτι μεταγωγής σήματος της SDC3 όπως της Src, Fak, Akt, Pten και Erk1/2. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ενεργοποίησή της SDC3 από τη HARP οδηγεί στην αύξηση των επιπέδων των pSrc, pFak, pAkt και p Erk1/2, ενώ, βρέθηκε ότι μειώνεται η φωσφορυλίωση της Pten. Συμπερασματικά, στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η συμμετοχή της συνδεκάνης 3 στις βιολογικές δράσεις της HARP, καθώς και μόρια του σηματοδοτικού μονοπατιού μεταγωγής σήματος του υποδοχέα αυτού. Βρέθηκε ότι η HARP προσδενόμενη στον υποδοχέα αυτό, επάγει την προσκόλληση και μετανάστευση των κυττάρων, δράσεις που συνδέονται με την ανάπτυξη όγκων και τη μετάσταση καρκινικών κυττάρων. / HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide), also known as Pleiotrophin, is a growth factor involved in several biological actions such as induction of cellular proliferation, migration and angiogenesis. Elevated concentrations of this growth factor are found in many tumours, as well as in the plasma of patients with different types of cancer. HARP exerts its actions after binding to the transmembrane receptors RPTP β/ζ, ALK and N-Syndecan (SDC3). In the present work, we studied the role of the transmembrane receptor SDC3 in the biological actions of HARP. We used DU145 and PC3 transiently transfected with specific siRNA to downregulate the accumulation of SDC3. Our results show that HARP binds to SDC3 and induces the cell adhesion and migration of DU145 and PC3 cells. We also studied the signal transduction through SDC3 receptor and the activation of signaling molecules such as Src, Fak, Akt, Pten and Erk 1/2. Our results revealed that HARP induces the phosphorylation of Src kinase, Fak and Erk1/2 after binding to SDC3 in both DU145 and PC3 cells. Also, HARP increases Akt signaling cascade in PC3 cells, while it suppresses the signaling cascade induced by PTEN in DU145 cells. Consequently, HARP interaction with SDC3, results in the activation of SDC3, which in turn triggers a signal transduction pathway that leads to specific biological cell responses activates other cytoplasmic effectors. Therefore, there starts a signaling cascade that targets specific genes and cell response. In conclusion, our results indicate that SDC3 contributes, as a positive regulator, to HARP-dependent cell adhesion and migration in both DU145 and PC3 cells.

Οι οπιοειδείς υποδοχείς (OR), μ, δ, κ και NOP, είναι μέλη των επταελικοειδών υποδοχέων που συζεύγνυνται με G πρωτεΐνες (7ΤΜ ή GPCR), οι οποίοι αποτελούν τη μεγαλύτερη υπεροικογένεια υποδοχέων και έναν από τους κύριους φαρμακολογικούς στόχους λόγω της υψηλής φυσιολογικής τους σημασίας. Οι OR ρυθμίζουν μια ποικιλία φυσιολογικών αποκρίσεων στο νευρικό σύστημα, με κυριότερη την αναλγησία. Τα οπιοειδή φάρμακα είναι τα πιο ισχυρά και αποτελεσματικά αναλγητικά έναντι στον οξύ πόνο, όμως η παρατεταμένη χρήση τους οδηγεί σε φαινόμενα ανοχής και εξάρτησης. Γι’ αυτό υπάρχει έντονο ενδιαφέρον στην αποσαφήνιση των μηχανισμών που εμπλέκονται στα φαινόμενα αυτά προκειμένου να σχεδιαστούν πιο αποτελεσματικά φάρμακα χωρίς τέτοιες παρενέργειες. Η σηματοδότηση των οπιοειδών υποδοχέων γίνεται κυρίως μέσω της ενεργοποίησης των Gi/o πρωτεϊνών που με τη σειρά τους ρυθμίζουν κατάλληλους τελεστές. Πέρα όμως από αυτούς τους κλασσικούς αλληλεπιδρώντες εταίρους οι OR έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν και με πολλές άλλες πρωτεΐνες κυρίως μέσω των περιοχών της τρίτης ενδοκυτταρικής τους θηλιάς (i3L) και του καρβοξυτελικού τους άκρου (CT) (Georgoussi et al., 2006- Georgoussi, 2008- Georgoussi et al., 2012). Οι αλληλεπιδράσεις αυτές επηρεάζουν όχι μόνο την σηματοδότηση των OR αλλά και την εν γένει εύρυθμη λειτουργία τους. Μια σημαντική πρωτεϊνική οικογένεια που ελέγχει τη μεταγωγή σήματος από τις G πρωτεΐνες βρέθηκε να είναι οι πρωτεΐνες Ρυθμιστές της κυτταρικής Σηματοδότησης μέσω G πρωτεϊνών ή RGS πρωτεΐνες (Regulators of G protein signaling, RGS). Ο πρωταρχικός τους ρόλος είναι η αλληλεπίδραση τους με τις Gα υπομονάδες των G πρωτεϊνών και η επιτάχυνση της υδρόλυσης του GTP από τις τελευταίες οδηγώντας στη μείωση της σηματοδότησης των GPCR. Μέλη της οικογένειας των RGS πρωτεϊνών είχε δειχθεί ότι πέρα από τις Gα πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν επίσης με υποδοχείς GPCR, τελεστές αλλά και με άλλες ρυθμιστικές πρωτεΐνες, προσδίδοντας τους έναν ιδιαίτερο οργανωτικό ρόλο στη λειτουργία του κυττάρου και καθιστώντας τις RGS πρωτεΐνες μόρια υψηλού φαρμακολογικού ενδιαφέροντος. Παρελθόντα πειράματα in vitro συγκατακρήμνισης, του εργαστηρίου Κυτταρικής Σηματοδότησης και Μοριακής Φαρμακολογίας, με τη χρήση GST-χιμαιρικών πεπτιδίων των καρβοξυτελικών άκρων των μ-OR και δ-OR (μ-CT και δ-CT αντίστοιχα) και της τρίτης ενδοκυτταρικής θηλιάς του δ-OR (δ-i3L), έδειξαν ότι η RGS4, ένα μέλος της B/R4 υποοικογένειας, αλληλεπιδρά και με τους δυο υποδοχείς στις περιοχές αυτές (Georgoussi et al., 2006- Leontiadis et al., 2009). Η αλληλεπίδραση της RGS4 στα καρβοξυτελικά άκρα των υποδοχέων αυτών γίνεται στην περιοχή που σχηματίζει μια 8η αμφιπαθική α-έλικα (έλικα VIII), σημείο επαφής των OR και για άλλες πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις όπως αυτή των STAT5A/B ((Mazarakou and Georgoussi, 2005- Georganta et al., 2010), της σπινοφιλίνης (Fourla et al., 2012) και άλλων πρωτεϊνών (Georgoussi et al., 2012). Βρέθηκε επίσης ότι η RGS4 είναι αρνητικός ρυθμιστής της κυτταρικής σηματοδότησης των μ-OR και δ-OR (Georgoussi et al., 2006- Leontiadis et al., 2009). Τέλος, αποδείχθηκε για πρώτη φορά ότι η RGS4 παίξει το ρόλο «μοριακού φίλτρου» καθοδηγώντας τους μ-OR και δ-OR να αλληλεπιδράσουν με συγκεκριμένο διαφορετικό υποπληθυσμό Gα υπομονάδων των G πρωτεϊνών (Leontiadis et al., 2009). Καμία πληροφορία για τον ρόλο των RGS πρωτεϊνών δεν υπάρχει για τον κ-OR. Για τον λόγο αυτό σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να ελέγξουμε αν οι RGS πρωτεΐνες της Β/R4 υποοικογένειας αλληλεπιδρούν με τον κ-OR και αν ναι, ποιος είναι ο ρόλος τους στη σηματοδότηση του κ-OR και των G πρωτεϊνών με τις οποίες ο τελευταίος συζεύγνυται. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι ο κ-OR μπορεί να αλληλεπιδράσει και με την RGS4 και με την RGS2 τόσο in vitro όσο και in vivo. Η δημιουργία GST-χιμαιρικών πεπτιδίων του καρβοξυτελικού άκρου του κ-OR (κ-CT) έδειξε ότι η RGS4 αλληλεπιδρά επίσης εντός της έλικας VIII ενώ η RGS2 αλληλεπιδρά με το τελικό μη συντηρημένο άκρο του κ-CT όσο και του δ-CT. Επιπλέον η συνέκφραση της RGS4 ή της RGS2 σε κύτταρα 293F που εκφράζουν τον κ-OR έδειξε ότι και οι δυο RGS πρωτεΐνες προάγουν την επιλεκτική και διαφορική σύζευξη του κ-OR με συγκεκριμένο υποπληθυσμό των Gαi/o υπομονάδων. Σε ότι αφορά τον φυσιολογικό ρόλο των RGS4 και RGS2 στις ελεγχόμενες από τον κ-OR κυτταρικές αποκρίσεις βρήκαμε ότι τόσο η RGS4 όσο και η RGS2 ανέστειλαν την καταστολή της αδενυλικής κυκλάσης που ελέγχει ο κ-OR, αλλά όχι ο δ-OR, με την RGS2 να έχει ισχυρότερη επίδραση στο μονοπάτι αυτό. Επίσης οι RGS4 και RGS2 μείωσαν την ενεργοποίηση των ERK1,2 κινασών που σηματοδοτούσε ο κ-OR. Τέλος, βρήκαμε ότι παρόλο που καμία από τις δυο RGS δεν επηρεάζει την εσωτερίκευση του κ-OR, η RGS4 επιταχύνει την εσωτερίκευση του δ-OR. Τα ευρήματά μας καταδεικνύουν ότι οι RGS4 και RGS2 πρωτεΐνες είναι δυο νέοι αρνητικοί ρυθμιστές στην σηματοδότηση των κ-OR και δ-OR. Εμφανίζουν διαφορικό ρυθμιστικό ρόλο στα σηματοδοτικά μονοπάτια καθενός OR, με ρόλο κλειδί στην καθοδήγηση της σύζευξής τους με τις Gα υπομονάδες και μπορούν να αποτελέσουν ενδιαφέροντες φαρμακολογικούς στόχους για τον έλεγχο της δράσης των οπιοειδών. / Οpioid receptors (OR) (subtypes μ, δ, κ and NOP) belong to the superfamily of the Heptahelical G protein-coupled receptors (7TM or GPCRs), the largest class of receptors in the human genome and common targets for therapeutics. ORs mediate their responses in the nervous system via coupling to members of the Gi/Go proteins to regulate the activity of various effector systems. Opioids are the most potent analgesics but prolonged administration leads to phenomena of tolerance and dependence thus there is a great interest towards understanding of OR signalling in an effort to develop new drugs devoid of adverse effects. Extended observations have demonstrated that the cytoplasmic face of the ORs is critical in mediating their signal through interactions not only with G proteins but also with multiple other proteins. These regulatory proteins play distinct roles in the regulation of the OR signalling, and in the fine tuning of these receptors. Regulators of G protein signalling (RGS) proteins is a class of proteins that modulate G protein signalling events by directly interacting with Gα subunits and accelerating the GTP hydrolysis, thus reducing GPCR signalling towards their effectors. RGS can also interact with many GPCRs, effectors and auxiliary proteins thus playing a key role in the cell functions, making them highly attractive as pharmacological targets (Abramow-Newerly et al., 2006). Our previous in vitro studies have shown that a member of the B/R4 subfamily of RGS proteins such as RGS4 interacts directly with μ-OR and δ-OR within a conserved region in their C-termini (μ-CT and δ-CT), forming a helix VIII, as well as within the δ-third intracellular loop (δ-i3L). RGS4 associates with μ-OR and δ-OR in living cells and forms selective complexes with Gαi/o proteins in a receptor dependent manner. Expression of RGS4 in HEK293 cells attenuated adenylyl cyclase inhibition mediated by μ-OR and agonist-mediated ERK1,2 phosphorylation for both receptors (Georgoussi et al., 2006- Leontiadis et al., 2009), suggesting for the first time that RGS4 is a negative modulator of μ-OR and δ-OR signalling. To deduce whether similar effects also occur for the κ-opioid receptor (κ-ΟR) and define the ability of other members of the B/R4 subfamily of RGS proteins, such as RGS2, to interact with OR we generated fusion peptides encompassing the C-terminus of κ-OR (κ-CT). Results from pull down experiments indicated that RGS2 interacts with the κ-CT, the δ-CT and the δ-i3L but fails to interact with the μ-CT. RGS4-N-terminal domain is responsible for OR interaction. Mapping the sites of RGS2 interaction indicated that RGS2 interacts with the non conserved portion of the C-termini of ORs exhibiting a different docking site as compared to that of RGS4. Co-precipitation studies in living cells indicated that RGS2 and RGS4 associate with κ-ΟR constitutively and upon receptor activation and confer selectivity for coupling with a specific subset of G proteins in an RGS protein dependent manner. Expression of both RGS2 and/or RGS4, in 293F cells attenuated agonist mediated-adenylyl cyclase inhibition for κ-ΟR, but not δ-OR, with RGS2 exhibiting a more robust effect. RGS4 and RGS2 reduced κ-ΟR-mediated ERK1,2 phosphorylation whereas, RGS4 accelerated agonist-induced internalization of the δ-OR but not of the κ-OR. Collectively, our observations demonstrate that RGS2 and RGS4 are novel interacting partners and negative modulators of κ-ΟR and δ-OR signalling. These two RGS proteins display a differential modulatory effect in each signalling pathway tested and play a key functional role by conferring selectivity for both κ-OR and δ-OR coupling with a specific subset of G proteins. Therefore they can be considered as attractive new pharmacological targets to manipulate opioid receptors signalling.