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Subcellular compartmentalization of Akt contributes to signaling intensity

Song, Jingwen January 2013 (has links)
Background: In the Current Model of Akt activation, a key event is its recruitment to the plasma membrane, where it is fully activated subsequent to sequential phosphorylation at positions Ser473 and Thr308. The distribution of Akt into various subcellular compartments may contribute to the different signaling pathways which it influences. There is evidence of compartment-specific regulators in plasma membrane (PM) and endosomes. Previous experiment in our laboratory showed that Akt achieved greater specific activity in PM compared to cytosol after insulin treatment. This raised the question whether Akt hyperactivity in PM is exclusively due to the high concentration in PM of activated Akt (theCurrent Model), or due to other factor (s) besides pSer473 and pThr308. Aim of study: The objective of our study was to assess the sequence and extent of the Akt activation state as a consequence of its subcellular localization. Therefore we compared the Akt activation state (Akt kinase activity / phosphorylation level, or Akt kinase activity/content) in two compartments (PM & cytosol) after insulin and EGF (Epidermal Growth Factor) administration. Results and conclusions: We found that Akt pThr308 correlates more closely to Akt kinase activity than pSer473; and concluded that Akt pThr308 is the important phosphorylation site determining Akt activity as stipulated in the Current Model. Second, Akt activity differed in PM vs cytosol with the activity in PM not fully explained by the levels of pSer473 and pThr308. We suggest that other regulator(s) exist in the plasma membrane which contributes to the up-regulation of Akt activity. Third, we found that the potential regulator(s) plays a comparable role to influence Akt activity in PM after both insulin and EGF administration. / Mise en contexte: Dans le modèle actuel d'activation de l'Akt, un événement clé est le recrutement de cette protéine à la membrane plasmique, où elle est complètement activée à la suite de la phosphorylation séquentielle des acides aminés aux positions Ser473 et Thr308. La distribution de l'Akt dans les divers compartiments subcellulaires pourrait contribuer aux différentes voies de signalisations. Il est rapporté que des régulateurs de compartiments spécifique dans la membrane plasmique (PM) et les endosomes contribuent à son recrutement. Des expériences précédentes dans notre laboratoire ont démontré que l'Akt a atteint un niveau d'hyperactivité dans la PM en comparaison avec le cytosol après avoir ajouté l'insuline. Ceci amène à la question de l'hyperactivité de l'Akt dans la PM est exclusivement dûe à la haute concentration d'Akt activés dans la PM (le modèle actuel) ou d'autre(s) facteur(s) additionnel (les) contribue (nt) à son activation. But de l'étude : L'objectif de cette étude est de déterminer la conséquence et l'ampleur du niveau d'activation de l'Akt en fonction de sa localisation subcellulaire. Ainsi, nous avons comparé le niveau d'activation de l'Akt (l'activité Akt kinase / niveau de phosphorylation, ou l'activité Akt kinase / contenu) dans deux compartiments (PM & cytosol) après l'administration d'insuline et d'EGF (Epidermal Growth Factor). Résultats et conclusions : Nous avons observé que l'Akt pThr308 est corrélée plus étroitement à l'activité de l'Akt kinase qu'à pSer473 et avons conclu que l'Akt pThr308 est le site significatif pour déterminer l'activité de l'Akt tel que défini dans le modèle actuel. De plus, l'activité de l'Akt est différente dans la PM versus cytosol. Également, l'activité de l'Akt dans la PM n'est pas complètementexpliquée par les niveaux de pSer473 et pThr308. Nous spéculons que d'autres facteurs régulateurs pourraient jouer un rôle comparable dans l'activité de l'Akt dans la PM après l'administration d'EGF et d'insuline.
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Role of the truncated form of the human growth hormone receptor in regulating growth hormone effects

Pagano, Christopher January 2013 (has links)
The binding of human Growth Hormone (GH) to its receptor (GHR) on target cells leads to activation of three major intracellular signaling pathways: JAK2/STAT5, PI3K/AKT and ERK/MAPK. However, in addition to the full length (FL) GHR, there exist two truncated (Tr) GHR isoforms, GHR1-279 and GHR1-277, that lack the majority of their intracellular domain as a result of alternative splicing of GHR mRNA. While both in vitro and in vivo studies suggest that the Tr GHR isoforms have a dominant negative effect on FL GHR by forming stable heterodimers, little is known about their normal physiological functions and their effects on the three major GH signaling pathways. We hypothesized that Tr GHR isoforms play a functionally significant role in human cells and tissues, fine-tuning the ability of GH to activate intracellular signaling and, thus, its biological effectiveness. In HEK293 cells, GH stimulation resulted in rapid and transient effects on pSTAT5b, pAKT and pERK1. Increasing the Tr/FL GHR ratios by transient transfection of a Tr GHR1-279 expression vector resulted in a significant dose-related inhibition of GH's ability to phosphorylate STAT5b, but with no significant inhibition of its ability to phosphorylate AKT and ERK1.These data suggest that Tr GHR can limit the target cell's STAT5b signaling in response to GH, while there is likely an alternative mechanism through which GH is able to activate AKT and ERK. This reveals a possible physiological role for Tr GHR in modulating GH's biological activity differentially in its target tissues. / La liaison de l'Hormone de Croissance humaine (GH) à son récepteur (GHR) sur les cellules cibles conduit à l'activation de trois voies de signalisation intracellulaires majeures: JAK2/STAT5, PI3K/AKT et ERK/MAPK. Cependant, en plus de la forme intégrale (FL) du GHR, il existe deux isoformes tronquées (Tr) du GHR, GHR1-279 et GHR1-277 qui ont perdu la majorité de leur domaine intracellulaire dû à l'épissage alternatif de l'ARNm du GHR. Alors que les études in vitro et in vivo suggèrent que les isoformes tronqués du GHR auraient un effet de dominant négatif sur le GHR FL en formant des hétérodimères stables, peu d'éléments sont connus au niveau de leurs fonctions physiologiques normales et de leurs effets sur les trois voies de signalisation majeure de GH. Nous avons émis l'hypothèse que les isoformes de GHR Tr auraient un rôle fonctionnel significatif dans les cellules et les tissus humains, en régulant de façon précise la capacité de GH à activer la signalisation intracellulaire et donc son efficacité biologique. Dans les cellules HEK293, la stimulation par GH a conduit à des effets rapides et transitoires sur pSTAT5b, pAKT and pERK1. L'augmentation des ratios Tr/FL du GHR par transfection transitoire du vecteur exprimant le GHR1-279 Tr a résulté en une inhibition significative et dépendante de la dose sur la capacité de GH à phosphoryler STAT5b, mais cependant sans inhibition significative sur sa capacité à phosphoryler AKT et ERK1. Ces données suggèrent que le GHR Tr peut limiter la signalisation par STAT5b dans la cellule cible en réponse à GH, tandis qu'il existerait probablement un mécanisme alternatif par lequel GH serait capable d'activer AKT et ERK. Cela révèle un possible rôle physiologique pour le GHR Tr dans la modulation de l'activité biologique de GH de façon différentielle dans ses tissus cibles.
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Aspects of insulin-like growth factor binding proteins in cancer

Mireuta, Matei January 2013 (has links)
The insulin-like growth factor (IGF) system is composed of two ligands (IGF-1 and IGF-2), two receptors (IGF-1R and IGF-2R) and six binding proteins (IGFBP-1 to -6). IGFs act as endocrine, paracrine and autocrine growth factors and stimulate cell growth, proliferation and metabolism. There is extensive evidence, both from in vitro and in vivo models as well as population studies, that IGF physiology is relevant to neoplasia. IGF-1R is the physiologic receptor for both ligands and its activation elicits a plethora of changes at the cellular level, such as activation of PI3K/AKT/mTOR and Ras/Raf/MAP kinase pathways. Given its role in the maintenance and promotion of neoplasia, the IGF system represents a potential target in the context of cancer therapy.Classically, IGFBPs have been described as carrier proteins for IGFs in the blood and other fluids. They can regulate IGF bioavailability both positively through increases in ligand half-life as well as negatively through competition with the IGF-1R for ligand binding. In addition to their classical roles, there is evidence suggesting that IGFBPs can act independently of IGFs by poorly characterized mechanisms. Additionally, epidemiologic studies have correlated overexpression of certain IGFBPs, in particular IGFBP-2, with poor prognosis in various cancers.Although the role of IGFBPs has been extensively studied in the context of both normal and malignant growth, this thesis describes several new aspects of IGFBPs in neoplasia. In the second chapter, we study the effect of the PI3K/AKT/mTOR cascade on IGFBP-2 gene expression in a breast cancer cell line in vitro. We demonstrate that activation of this pathway essentially leads to an Sp1-dependent increase in IGFBP-2 gene transcription. We further show that Sp-1 is phosphorylated upon PI3K/AKT/mTOR pathway activation and accumulates in the nucleus. In the third chapter, we study the effects of 2-deoxyglucose (2-DG) on IGF-1:IGFBP-3 complex formation. A recent publication suggested that 2-DG unexpectedly disrupted IGF-1:IGFBP-3 binding leading to increases in IGF-1R and AKT signaling in various cell lines. We show by three different techniques that neither 2-DG nor glucose affect IGF-1:IGFBP-3 complex formation. We additionally show that the 2-DG effects observed are not consistent between cell lines and likely the result of changes in intracellular signaling. In the fourth chapter, we study the effects of a novel therapeutic antibody (BI836845) with high affinity for both IGF-1 and IGF-2. In mouse serum samples ex vivo, we show that the addition of BI836845 leads to a shift of IGF-1 from the IGFBPs to the antibody. In vivo, we demonstrate that BI836845 binds the vast majority of IGF-1. Finally, we demonstrate that BI836845 induces a decrease in IGFBP-3 and an increase in growth hormone levels in C57 BL/6 mice. / L'ensemble du système de facteurs de croissance insulinomimétique (IGF) est composé de deux ligands (IGF-1 et IGF-2), de deux récepteurs (IGF- 1R et IGF-2R) et de six protéines de liaison (IGFBP-1 à 6). Les IGFs sont des hormones endocrines, paracrines et autocrines qui stimulent la croissance cellulaire, la prolifération et le métabolisme. Il existe un grand nombre d'études utilisant des approches épidémiologiques ou des modèles in vivo et in vitro qui démontrent l'importance des IGFs dans le contexte du cancer. Le IGF-1R est le récepteur physiologique des deux ligands et son activation mène à d'importants changements cellulaires tels que l'activation des voies de signalisation PI3K/AKT/mTOR et Ras/Raf/MAPK. Étant donné son rôle dans la promotion et dans la progression du cancer, le système des IGFs représente une cible potentielle pour le traitement du cancer. De façon classique, les protéines de liaison IGFBP ont été décrites comme de simples porteurs d'IGFs dans le sang et autres fluides. Les IGFBPs peuvent modifier la biodisponibilité des IGFs de façon positive en augmentant leur demi-vie ou de façon négative due à leur compétition avec le IGF-1R pour la liaison. En plus de leur rôle classique, il est de plus en plus évident que ces protéines peuvent agir de manière indépendante, mais les mécanismes impliqués restent flous. Également, il existe des études épidémiologiques qui ont corrélé la surexpression de IGFBPs, en particulier IGFBP-2, avec un pronostic défavorable dans plusieurs formes de cancer. Bien que le rôle des IGFBPs ait été largement étudié dans le contexte de la croissance normale et en néoplasie, la présente thèse révèle quelques nouveaux aspects de la physiologie des IGFBPs dans le contexte du cancer. En première partie, nous étudions l'effet de la voie de signalisation PI3K/AKT/mTOR sur l'expression du gène IGFBP-2 dans une lignée cellulaire de cancer du sein. Nous démontrons que l'activation de cette voie mène essentiellement à une augmentation de la transcription de ce gène de manière dépendante au facteur de transcription Sp-1. De plus, nous établissons que Sp-1 est phosphorylé par l'activation de la voie PI3K/AKT/mTOR et s'accumule dans le noyau. En deuxième partie, nous étudions les effets de la molécule 2-deoxyglucose (2-DG) sur la liaison entre IGF-1 et IGFBP-3. Un récent article avait suggéré un effet inhibitoire de cette molécule sur la formation de complexes IGF -1 :IGFBP-3. Nous démontrons par trois méthodes différentes que 2-DG ou la molécule apparentée glucose n'ont aucun effet sur la liaison entre IGF-1 et IGFBP-3. De plus, nous démontrons que les effets cellulaires de 2-DG sur l'activation de la voie PI3K/AKT/mTOR observées par les auteurs de l'article en question ne sont pas universels et sont probablement le résultat de signaux intracellulaires. Finalement, en dernière partie, nous étudions les effets d'un nouvel anticorps thérapeutique nommé BI836845 qui possède une grande affinité pour IGF-1 et IGF-2. Dans des échantillons de sérum de souris ex vivo, nous démontrons que l'ajout de BI836845 déplace IGF-1 des complexes naturels contenant les IGFBPs vers des complexes contenant l'anticorps. In vivo, nous démontrons que BI836845 lie la grande majorité d'IGF-1. Nous démontrons aussi que l'anticorps mène à une baisse de la concentration de IGFBP-3 et à une hausse de la concentration de l'hormone de croissance chez des souris C57 BL/6.
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The epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) regulates cell motility and cell-cell adhesion by inhibiting PKC signaling

Maghzal, Nadim January 2013 (has links)
Tissue cohesion is achieved in part by a large family of plasma membrane-bound cell adhesion molecules (CAMs). During morphogenesis, CAM-mediated interactions provide adhesive forces required for cells to aggregate and form tissues. CAM-mediated adhesions in developing cells are highly dynamic, which provides the fluidity required for cellular movements that drive morphogenesis. Xenopus laevis gastrulation is an established model to study morphogenetic movements. During this phase of development, the mesoderm moves inside the embryo through involution, and migrates along the inner surface of the ectoderm while remaining separated from this tissue. Members of the Fagotto lab have identified the Xenopus orthologue of the Epithelial Cell Adhesion Molecule (EpCAM) in a gain-of-function screen to find gene products that cause aberrant ectoderm/mesoderm tissue mixing in the gastrula. EpCAM is a well known tumor-associated antigen that is specifically expressed in epithelial tissues, where its overexpression often correlates with malignancy. The initial aim of this thesis was to understand the molecular mechanism through which EpCAM promotes ectoderm/mesoderm tissue mixing. Overexpression of EpCAM in cells at the boundary increases their "invasive" behavior via a signaling property of its cytoplasmic domain (EpTAIL) that inhibits PKC signaling to promote cell motility. The most important findings of this thesis are that 1) EpTAIL inhibits PKC activity to promote cell motility and cell-cell adhesion by acting as a PKC pseudosubstrate domain that binds the enzyme on its catalytic site, and 2) this previously unknown mode of PKC inhibition is not specific to EpCAM as other PKC pseudosubstrate-mimicking plasma membrane proteins were identified and could potentially play important roles in the regulation of PKC activity. The data presented in this thesis further our understanding of EpCAM biology and unravel a new mode of PKC regulation that is valuable as PKCs are one of the major families of cytoplasmic kinases in cells. / Les mécanismes de liaison cellulaire sont établis en partie par une vaste famille de protéines d'adhésion cellulaire ou CAMs. Lors de la morphogenèse, les interactions induites par les CAMs créent des forces d'adhésion nécessaires afin que les cellules puissent s'agréger et former des tissues. Les adhésions induites par les CAMs dans les cellules en développement sont très dynamiques et offrent ainsi la fluidité nécessaire aux mouvements cellulaires qui régissent la morphogenèse. La gastrulation chez la grenouille Xenopus laevis sert de modèle d'étude des mouvements morphogéniques. Durant ce stade de développement, le mésoderme se déplace vers l'intérieur de l'embryon via un mouvement d'involution et migre le long de la paroi interne de l'ectoderme tout en maintenant une séparation des deux tissues. Des membres du laboratoire de Dr. Fagotto ont réussi à identifier un orthologue de la protéine «Epithelial Cell Adhesion Molecule (EpCAM) » chez Xenopus dans un tri de gain de fonction permettent d'identifier des protéines pouvant être à l'origine d'aberrations au niveau du maintien de la séparation de l'ectoderme et du mésoderme durant la gastrulation. EpCAM est un antigène associé aux tumeurs exprimé dans les cellules épithéliales et dont la surexpression corrèle avec des tumeurs malignes. L'objectif initial de cette thèse était de découvrir les mécanismes moléculaires pouvant expliquer l'effet de EpCAM sur les aberrations entre la séparation des tissues de l'ectoderme et du mésoderme. Une surexpression de EpCAM dans les cellules à la bordure de l'ectoderme et du mésoderme cause une augmentation du comportement « invasif » entre les deux tissues, via la fonction de transduction du signal de son domaine cytoplasmique (EpTAIL), qui inhibe le signal de la protéine PKC afin de promouvoir le mouvement cellulaire. Les principales contributions de cette thèse ont été 1) EpTAIL inhibe l'activité de PKC en jouant le rôle d'un pseudosubstrat de PKC en interagissant avec le site catalytique de l'enzyme, et 2) ce mécanisme d'inhibition jusqu'à présent inconnu pour PKC n'est pas seulement spécifique à EpCAM, car d'autres protéines membranaires possède également cette capacité à imiter le pseudosubstrat de PKC et pourraient potentiellement avoir un rôle important à jouer au niveau de la régulation de l'activité de PKC. Les donnée présentées dans cette thèse contribuent à approfondir davantage notre connaissance d'EpCAM et dévoilent un nouveau mécanisme de régulation de PKC qui pourrait être important puisque les molécules PKC forment l'une des plus importantes familles de kinases cytoplasmiques dans les cellules.
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Effect of acetaminophen and nonsteroidal anti-inflammatory drugs on gene expression of human mesenchymal stem cells

Almaawi, Abdulaziz January 2013 (has links)
A major drawback of cartilage tissue engineering is that human mesenchymalStem cells (MSCs) from patients with osteoarthritis (OA) express high levels of type X collagen. Type X collagen is a marker of late stage chondrocyte hypertrophy, linked with endochondral ossification. Also, MSCs from OA patients express osteogenic marker genes such as alkaline phosphatase (ALK), bone sialoprotein (BSP), and osteocalcin (OC) as well as aggrecan (ACAN), a marker of chondrogenesis, but not type II collagen. OA patients, in an attempt to relieve pain and other symptoms, often take NSAIDs and pain relievers like acetaminophen. The aim of this present study was to determine how these drugs influence human MSC gene expression of different chondrogenic and osteogenic markers. MSCs isolated from the bone marrow of osteoarthritic patients or from normal donors were cultured in Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) without or with Acetaminophen (Acet) or non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), Ibuprofen (Ibu), Diclofenac (Dic), Naproxen (Npx) and Celecoxib (Cele). After 3 days of culture, the cells were collected and gene expression was measured using quantitative PCR for type X collagen (COL10A1), aggrecan (ACAN) and type 1 collagen,as well as osteogenic marker genes such as alkaline phosphatase (ALP), bone sialoprotein (BSP), osteocalcin (OC) and Runt-related transcription factor 2 (RUNX2). Acet and Npx supplementation led to a significant increase in COL10A1 & RUNX2 expression when compared to control. Furthermore, with Ibu, Acet and Npx supplementation, aggrecan message levels were decreased. In contrast, addition of Cele significantly increased aggrecan gene expression. Finally, Ibu, Acet and Npx decreased type I collagen expression while Cele had a tendency to increase type I collagen expression. The present study showed that NSAIDs and Acet could affect Osteogenic and chondrogenic differentiation of human MSCs. These are features that could interfere with intervertebral disc (IVD) or cartilage repair. Thus, caution must be exercised when using MSCs from OA patients in biological repair of articular cartilage or disc. / Un des principaux problèmes de l'ingénierie tissulaire du cartilage réside dans le fait que les cellules souches mésenchymateuses humaines (hCSMs) de patients osteoarthritiques (OA) expriment fortement le collagène de type X (Col X) qui est un marqueur de l'hypertrophie des chondrocvytes, hypertrophie qui est associée à l'ossification. Les hCSMs de patients OA expriment également des marqueurs de l'ostéogénèse tels que la phosphatase alcaline (ALK), une sialoprotéine de l'os (BSP) et l'ostéocalcine (OC), ainsi que l'aggrécane (AGG), un marqueur de la chondrogenèse. Dans le but de diminuer la douleur et autres symptômes reliés à leur maladie, les patients OA consomment des drogues anti-inflammatoires non-stéroïdiennes (NSAIDs). Le but de la présente étude était de déterminer si ces drogues pouvaient influencer l'expression de gènes associés à la chondrogenèse ou à l'ostéogénèse dans les hCSMs. Les CSMs isolées de la moelle osseuse de patients OA ou de donneurs normaux ont été cultivées dans du milieu Eagle modifié selon Dulbecco (DMEM) supplémenté avec 10% de sérum de veau fétal (SVF), sans ou avec Acétominophène (Acét), Ibuprofène (Ibu), Dichlorofenac (Dic), Naproxen (Npx) et Célécoxib (célé). L'expression des marqueurs ostéogéniques et du Col X a été mesurée par PCR quantitatif après 3 jours en culture. Les résultats montrent que l'Acét et le Npx induisaient significativement l'expression du Col X et diminuaient, tout comme l'Ibu, l'expression de l'AGG et du Col de type I (Col I). Cependant, Célé stimulait de façon significative l'expression de l'AGG et inhibait, mais de façon non significative, l'expression du Col I. En résumé, la présente étude montre que les NSAIDs peuvent moduler l'expression de gènes associés à l'ostéogénèse et à la chondrogenèse dans les hCSMs, indiquant qu'ils pourraient interférer dans la réparation du cartilage. L'utilisation de hCSMs de patients OA devrait donc être faite avec prudence pour la réparation biologique du cartilage articulaire et même du disque intervertébral.
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The investigation of growth-arrest-specific 2 protein functions in cell division and its cytoskeleton binding mechanisms

Zhang, Tong January 2013 (has links)
The eukaryotic cell cytoskeleton plays many important roles in cells and their coordination is crucial for these important biological processes. Their functions are partially achieved by the actin-microtubule (MT) cross-linking proteins. Growth-arrest-specific (Gas) 2 was originally identified in murine fibroblasts under growth-arrest conditions. Gas2 protein contains putative actin- and MT-binding domains, which makes it a strong candidate to be an actin-MT cross-linking protein. However, the mechanisms of Gas2 cytoskeleton binding and its roles in cell division are still unclear. This thesis is focused on these questions. In Chapter 2, we have determined the Gas2 protein functions in Xenopus laevis embryo cell division and oocyte wound healing process. We have found that the full-length (FL) Gas2 protein and its MT-binding Gas2 domain, but not the actin-binding calponin homology (CH) domain, inhibit cell division and result in multinucleated cells. The observation that Gas2 domain alone can arrest cell division suggests that FL-Gas2 function is mediated by binding MTs. To investigate the mechanism of Gas2-induced cell division arrest, we have used a wound-induced contractile array assay and showed that FL-Gas2 stabilizes MTs. In Chapter 3, we have further investigated the FL-Gas2 protein cytoskeleton binding mechanisms in HeLa cells. The Gas2 domain itself significantly changes MTs morphology into a long loop-like bundled network. The FL-Gas2 facilitates MT polymerization and changes the dynamic behaviors of MTs. There are three protein kinase C (PKC) phosphorylation sites in the FL-Gas2 protein, and phosphomimetic point mutations reveal that all three are involved in the FL-Gas2 protein functional changes. Size-exclusive chromatography finally reveals that the FL-Gas2 protein forms a dynamic complex, which presumably has an important role in its cytoskeleton binding properties. Taken together, our data suggest that the non-phosphorylated FL-Gas2 protein forms a dynamic complex to bundle MTs, but its ability to cross-link F-actin and MTs is achieved by the phosphorylated FL-Gas2 protein. We propose that Gas2 function is mediated by binding and bundling MTs, leading to cell division arrest. / Le cytosquelette participe à de nombreuses fonctions dans les cellules eucaryotes et sa bonne coordination est essentielle au bon fonctionnement de ces fonctions biologiques. Ces fonctions sont partiellement accomplies grâce aux protéines de liaisons des filaments actine-microtubule (MT). La protéine Gowth-arrest-specific (Gas) 2 a été originellement identifiée dans des fibroblastes murins en arrêt de croissance. Le fait que la protéine Gas2 contienne des domaines putatifs d'intéractions avec actine et les microtubules supporte l'hypothèse qu'elle agit comme protéine de liaison des filaments actine-microtubule. Cependant, les mécanismes que Gas2 utilise pour interagir avec le cytosquelette et participer à la division cellulaire ne sont pas connus. Cette thèse répond à ces questions.Dans le deuxième chapitre, nous avons démontré que la protéine Gas2 participe à la division cellulaire de l'embryon et à la cicatrisation de la plaie de l'ovocyte chez le Xenopus laevis. Nous avons trouvé que la protéine entière (FL) Gas2 et son domaine d'intéraction avec les microtubules, mais pas son domaine d'intéraction avec actine homologue a calponine (CH), inhibent la division cellulaire et résultent en la formation de cellules multinucléées. Nous déduisons du fait que le domaine de Gas2 puisse causer un arrêt de la division cellulaire à lui seul que la protéine entière FL-Gas2 fonctionne grâce à l'intéraction avec les microtubules. Pour étudier comment Gas2 induit l'arrêt de la division cellulaire, nous avons utilisé un essai d'induction de contraction par cicatrisation et démontré que FL-Gas2 stabilise les microtubules. Dans le troisième chapitre, nous avons étudié en détails comment la protéine FL-Gas2 interagit avec le cytosquelette dans les cellules HeLa. Le domaine de Gas2 change dramatiquement la morphologie des microtubules, celles-ci forme un réseau de boucles longues et regroupées. La protéine FL-Gas2 favorise la polymérisation des microtubules et change leur comportement dynamique. Il existe trois sites de phosphorylation par la protéine kinase C (PKC) dans FL-Gas2. Des points de mutations imitant la phosphorylation de ces trois sites ont démontré que les trois sites participent aux changements de fonctionnalité de FL-Gas2. La chromatographie par exclusion de taille a démontré que FL-Gas2 forme un complexe dynamique qui doit jouer un rôle important dans l'intéraction de la protéine avec le cytosquelette.En conclusion, nos résultats suggèrent que la protéine FL-Gas2 non-phosphorylée forme un complexe pour regrouper les microtubules, et qu'elle crée une liaison entre F-actine et les microtubules lorsqu'elle est phosphorylée. Nous formulons hypothèse que Gas2 agit en intéragissant et en regroupant les microtubules ce qui cause un arrêt de la division cellulaire.
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Lipid droplets under stressful conditions

Khatchadourian, Armen January 2013 (has links)
Lipid droplets (LDs) are phylogenetically conserved and ubiquitous organelles with many cellular functions. In the last two decades, our understanding of LD biology and of their roles in physiological processes has increased dramatically. In addition, increasing evidence suggests that LDs are highly involved in inflammatory processes, and in metabolic disorders such as type 2 diabetes mellitus (T2DM). Despite such advancement, many aspects of LD biology and of their roles in health and disease remain unknown.The core of LDs is highly enriched with neutral lipids and these can be mobilized to provide metabolic energy. The phospholipid monolayer surrounding the LD core is associated with a wide variety of proteins, including structural and signaling proteins, as well as metabolic enzymes. While LDs may be induced by physiological stimuli such as dietary fatty acids, they can also be formed under stressful conditions, in the absence of such fatty acids. However, exactly how cellular stress leads to LD accumulation remains unclear. Our main objective is to understand the regulation of LD formation under stressful conditions, specifically oxidative stress, inflammation, and metabolic stress. We first investigated LDs in cells exposed to environmental stressors, namely cytotoxic metallic nanoparticles and reactive oxygen species. LD formation and expression of perilipin-2, a key structural LD protein, were highly increased in rodent cells exposed to these stress agents. Interestingly, supplementation with antioxidant N-acetyl cysteine or pharmacological inhibition of p38 mitogen activated protein kinase (MAPK) reduced stress-induced LD accumulation, suggesting that oxidative stress and p38 MAPK activation play a role in the induction of LD formation. Inflammatory leukocytes and macrophages contain a large number of LDs. While this phenomenon has been widely investigated in peripheral immune cells, its explanation remains elusive in immune cells of the central nervous system. We therefore investigated LD dynamics and regulation in microglia, the resident immune cells in the brain. We found that stimulation of microglia with toll-like receptor 4 (TLR4) agonist, lipopolysaccharides (LPS), increased LD formation and perilipin-2 expression in an Akt and p38 MAPK-dependent manner. Interestingly, LPS-induced LDs extensively colocalized with cytosolic phospholipase A2-α (cPLA2-α), a key enzyme involved in the synthesis of eicosanoids, which are inflammatory lipid mediators. Collectively, these findings imply that LD formation may contribute to increased eicosanoid synthesis in activated microglia and could be microglial biomarkers of inflammation in the central nervous system. To gain a better insight into the role of LDs in human pathology, we sought to examine alterations in LD metabolism in pancreatic tissue obtained from T2DM and obese individuals. Immunohistochemical studies revealed increased islet and extra-islet perilipin-2 expression in tissues from lean or obese T2DM donors, but not in non-T2DM obese donors, suggesting that the diabetic status, but not the obesity status, is a requirement for increasing perilipin-2 expression and LD formation. Gene expression analysis by RT-qPCR confirmed the increase in perilipin-2 expression and revealed significant alterations in several genes related to islet function, metabolism and antioxidant defense. These alterations seem to be consistently associated with obesity and T2DM and imply an adaptive and compensatory response to insulin resistance and metabolic stress. In summary, our studies show that LDs are an integral part of the adaptive cellular response to oxidative, inflammatory and metabolic stress. Perhaps, the most important challenge in LD research in the upcoming decade will be to determine how the subcellular lipid and protein composition of this organelle affects its function in different cells. / Les gouttelettes lipidiques (GL) sont des organites phylogénétiquement conservées et impliquées dans plusieurs fonctions cellulaires. Durant les deux dernières décennies, notre compréhension des rôles biologiques et physiologiques des GL a augmenté de manière draconienne. Plusieurs observations suggèrent fortement que les GL jouent un rôle important dans l'inflammation, ainsi que dans les désordres métaboliques tels que le diabète de type 2 (DT2). Malgré cette avancée, plusieurs aspects de la biologie des GL et de leurs rôles dans des maladies demeurent méconnus.Le centre des GL est riche en lipides neutres qui peuvent se mobiliser et servir comme source d'énergie. La couche phospholipidique entourant le centre de la GL est associée à plusieurs protéines et enzymes métaboliques. Bien que les GL puissent être induites par des acides gras, elles peuvent aussi l'être dans des conditions de stress. Par contre, les mécanismes de l'accumulation de GL par des conditions de stress ne sont pas encore bien compris. Notre objectif principal est de comprendre la régulation de la formation de GL par le stress oxydatif, l'inflammation et le stress métabolique. Premièrement, nous avons investigué les GL dans des cellules exposées à des stresseurs tels que des nanocrystaux métalliques et des dérivés réactifs d'oxygène. La formation de GL et l'expression de perilipin-2, qui est une protéine structurelle des GL, ont tous deux augmenté dans les cellules stressées. De plus, une supplémentation en antioxydant (n-acétylcystéine) ou un traitement avec un inhibiteur de p38 MAPK a réduit l'accumulation de GL causée par le stress. Ces observations suggèrent que le stress oxydatif et p38 MAPK jouent un rôle dans l'accumulation de GL dans des cellules stressées. Il est bien connu que les leucocytes et macrophages qui sont engagés dans l'inflammation contiennent une grande quantité de GL. Même si ce phénomène a bien été exploré dans les cellules immunitaires périphériques, il reste inexploré dans le système nerveux central (SNC). Ce faisant, nous avons investigué la dynamique et la régulation des GL dans les microglies, les cellules résidentes immunitaires dans le cerveau. Nous avons trouvé que dans les microglies stimulées avec les lipopolysaccharides (LPS), les GL et l'expression de perilipin-2 ont augmenté d'une manière dépendante de l'activation de l'Akt et p38 MAPK. Dans ces cellules activées, la phospholipase cytosolique A2-α (PLC A2-α), une enzyme fonctionnant dans la synthèse d'éicosanoides, des médiateurs lipidiques inflammatoires, colocalisait avec les GL. Ensemble, ces résultats indiquent que la formation de GL pourrait contribuer à la synthèse d'éicosanoides dans les microglies activées et servir de biomarqueurs d'inflammation dans le SNC.Pour mieux comprendre le rôle des GL dans la pathologie humaine, nous les avons examinées dans des tissues pancréatiques provenant de patients obèses ou diabétiques T2. Nos études immunohistochimiques ont révélé une augmentation de perilipin-2 dans les îlots de Langerhans chez les patients diabétiques obèses ou maigres, mais pas dans ceux de patients non-diabétiques. Ceci suggère que le DT2, mais non l'obésité, est requis pour une augmentation de perilipin-2 dans le pancréas. L'analyse d'expression de gènes par RT-PCR a confirmé l'augmentation de perilipin-2 observé antérieurement dans les îlots et a également révélé des altérations dans des gènes reliés aux fonctions des îlots, au métabolisme, et aux défenses anti-oxydantes. Ces changements, qui sont souvent associés à l'obésité et au DT2, constituent un mécanisme d'adaptation à la résistance à l'insuline et au stress métabolique.Pour résumer, nos études démontrent que l'accumulation de GL fait partie intégrante de l'adaptation des cellules au stress. Durant la prochaine décennie, le plus grand obstacle dans la recherche sur les GL sera de déterminer comment la composition lipidique ou protéinique de ces organites affecte leurs fonctions biologiques.
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Cell cycle uncoupling, elimination, and functional modification of centrioles during C. elegans development

Lu, Yu January 2013 (has links)
Centrosome duplication is coupled with cell division to ensure that centrosome is duplicated only once per cell cycle. This coupling, however, can be altered in specific developmental contexts although how this uncoupling occurs remains generally unclear. In C. elegans, the larval intestinal and the hypodermal cells will endocycles, while germ line stem cells eventually exit mitosis and enter meiosis. We use these models to better understand how the centrosome is intimately coupled to the cell cycle and the mechanisms though which the duplication of the centrioles can be uncoupled from cell division during the course of development.By monitoring the levels of SPD-2, a protein that is critical for centriole duplication in C. elegans, we found that the centriole duplicates normally at the intestinal cell nuclear division, but does not re-duplicate during the first endocycle, Subsequently SPD-2 becomes diffuse within the nucleus before it is subsequently eliminated. These dynamic changes seem to be actively regulated since they are not observed in situations of un-quantized DNA re-replication. To test whether cell cycle regulators might regulate centrosome/cell cycle uncoupling and elimination, we generated phosphomimetic and non-phosphorylable variants of SPD-2. We found that altering the highly conserved CDK-phosphorylation site of Serine 545 uncouples the centriole duplication/cell cycle coupling, whereas mimicking PLK-mediated phosphorylation or reducing the activity of ubiquitylation pathway by RNAi leads to nuclear accumulation of SPD-2 potentially by stabilizing SPD-2 without affecting centrosome duplication and uncoupling. Overall our study reveals that phosphorylation of SPD-2 by key cell cycle kinases may regulate centrosome/cell cycle uncoupling and elimination during in C.elegans development.Secondly, we studied the role of RNF-1, a RING-domain protein that interacts with Cip/Kip family member CKI-2 in C. elegans. We found that RNF-1 mediates the ubiquitylation of CKI-2, which consequently results in its proteasome-dependent degradation. Consistent with this, RNF-1 reduces the embryonic lethality caused by misexpression of CKI-2. We also found that RNF-1 is localized at nuclear periphery, although the significance of this localization still requires further characterization.Finally, we analyzed the localization and the function of γ-tubulin during germ cell progression. We found that γ-tubulin undergoes a re-distribution from its association with the centriole to germ cell membrane at the onset of meiosis. This re-distribution causes the centriole to lose its microtubule nucleating capacity and appears to be triggered by signals that occur during the mitosis-meiosis transition. We are continuing a characterization of the significance and the mechanism of this re-distribution. / La duplication des centrosomes est couplé à la division cellulaire afin qu'elle n'ait lieu qu'une seule fois par cycle cellulaire. Cependant, lors de certains contextes développementaux, ce couplage n'a pas lieu et ceci reste mal compris à ce jour. Chez C. elegans, alors que les cellules hypodermales et intestinales font de l'endo-replication, les cellules souches germinales sortent de la mitose pour entrer en méiose. L'utilisation de ces différents modèles cellulaires, nous permet de mieux comprendre comment la duplication des centrosomes est dans la plupart des cas intimement couplée au cycle cellulaire, et d'étudier les mécanismes où la duplication des centrioles est indépendante à la division cellulaire au cours de contextes développementaux particuliers.SPD-2 est une protéine essentielle à la duplication des centrioles chez C.elegans. En observant ses niveaux d'expression, nous avons pu montré qu'alors que les centrioles sont correctement dupliqués lors de la division des cellules intestinales, ils ne se re-dupliquent pas au cours du 1er-cycle d'endo-replication. En effet, SPD-2 diffuse dans le noyau, avant d'être éliminé. Cette dynamique semble être activement régulée, car elle n'est pas observée dans des situations où l'ADN est très anormalement répliqué. Afin d'étudier l'importance des régulateurs du cycle cellulaire dans ce découplage centrosome/cycle cellulaire, nous avons généré des variants SPD-2, phosphomimétiques ou non-phosphorylables. De manière très intéressante, la modification de la serine 545, site très conservé pour la phosphorylation par CDK, entraine le découplage de la duplication du centriole par rapport au cycle cellulaire. Au contraire, en mimant la phosphorylation par PLK ou en diminuant l'activité de la voie de l'ubiquitylation, par ARNi, la protéine SPD-2 s'accumule dans le noyau. Cette accumulation est probablement due à la stabilisation de la protéine, mais elle n'affecte pas la duplication du centrosome. Notre étude révèle donc l'importance des phosphorylations de SPD-2 par différentes kinases clés du cycle cellulaire dans la régulation son activité. En effet, celles ci pourraient réguler le découplage de la duplication des centrosomes du cycle cellulaire et affecter leur élimination au cours du développement chez C. elegans.Parallèlement, nous nous sommes aussi intéressé au rôle de RNF-1, une protéine contenant des domaines RING qui interagit avec CKI-2, un membre de la famille Cip/Kip. Nous avons démontré que RNF-1 joue un rôle crucial dans l'ubiquitylation de CKI-2, qui est alors dégradé par la voie du protéasome. Ainsi, l'expression de RNF-1 réduit la létalité embryonnaire causée lors d'une mauvais expression de CKI-2. RNF-1 se localise à la périphérie du noyau, toutefois la fonction associée à cette localisation nécessite une étude plus approfondie.Finalement, nous avons etudié le rôle de la γ-tubuline au cours de la progression des cellules germinales. Nous avons trouvé que la γ-tubuline est redistribuée depuis sa localisation centriolaire vers la membrane cytoplasmique des cellules germinales pendant la méiose. Cette redistribution inhibe les capacités du centriole à générer la nucléation des microtubules, ceci résultant probablement de signaux transmis lors de la transition entre la mitose et la méiose. Nous continuons notre travail afin de comprendre le rôle et les mécanismes impliqués dans cette redistribution.
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Negative regulators of the Src family kinases in renal epithelial cells

Hooker, Erika January 2013 (has links)
The Src kinases are non-receptor tyrosine kinases involved in many epithelial processes in both normal and injured cells. Src was originally identified as a viral oncogene and has since been characterized as an important regulator of cellular proliferation, differentiation, and motility. Our lab has previously demonstrated that the Src kinases are important modifiers of gene expression in tubule cells of the kidney during ischemia-reperfusion injury. The signalling events that control and mediate the Src kinase transcriptional response in renal epithelial cells are not well understood. In this thesis, I have identified two novel negative regulators of the Src transcriptional response in renal epithelial cells. In Manuscript I and II, I demonstrate that the adapter protein Dok-4 can act as an inhibitor of Src-mediated transcription. Unlike most other adapter proteins, several members of the Dok family are primarily characterized by their inhibitory actions downstream of active tyrosine kinases. Despite being the most ubiquitously expressed Dok family member, Dok-4 function has remained elusive as few interacting proteins have been identified. In Manuscript I, we found that the previously defined boundaries of the Dok-4 PTB domain needed to be extended for proper function. We demonstrate that the PTB domain of Dok-4 contains an extended C-terminal alpha helix critical for canonical PTB-mediated interaction and identified the lipid phosphatase Ship1 as a novel partner of this redefined Dok-4 PTB domain. This interaction is greatly increased in the presence of active Src kinases and occurs through a canonical NPXpY motif present in the C-terminal region of Ship1. In contrast to the Dok-4-Ship1 interaction, in Manuscript II we present a non-canonical PTB-mediated interaction between Dok-4 and the nuclear transcription factor, Elk4. This interaction leads to relocalization of Elk4 from the nucleus to the cytoplasm and degradation of full-length Elk4. In renal cells, Dok-4 inhibits Src-mediated activation of Elk4 and represses expression of the immediate early genes, such as egr-1 and fos1, as well as some of their transcriptional targets. In agreement with this data, knock-down of Dok-4 was associated with increased proliferation of renal epithelial cells. During renal ischemia-reperfusion injury, where upregulation of immediate early genes is known to occur, we have for the first time detected a strong activation of the Src kinases and a delayed upregulation of Elk4, suggesting that Elk4 may be not only highly expressed, but also highly active. Dok-4, which is expressed in the kidney, may be essential for limiting damage to the kidney caused by Elk4-induced expression of the immediate early genes. In addition to activating transcription of the immediate early genes, we have previously shown that the Src kinases are responsible for transcriptionally upregulating the receptor tyrosine kinase, EphA2, during renal ischemia-reperfusion injury. In the preliminary manuscript presented here, we observed that while the Src kinases are highly active, the Stat proteins, downstream effectors of the Jak kinases, are dephosphorylated and inactive. As a corollary of this observation, overexpression of all three ubiquitous Jak family members, Jak1, Jak2 and Tyk2 could attenuate Src-mediated activation of the EphA2 promoter. Inhibition of endogenous Jak kinase by siRNA-mediated knock-down or incubation with the pharmacological inhibitor, Jak inhibitor I also activated EphA2 transcription. Surprisingly, Jak-mediated inhibition of EphA2 expression occurs independently of the Stat family and the cytokine receptors. Collectively, this thesis identifies two novel regulators of the Src kinase family in renal epithelial cells, the Dok-4 adapter protein and the family of Jak kinases. / Les kinases Src sont des tyrosine-kinases cytosoliques qui sont impliquées dans multiples processus dans les cellules épithéliales et autres. Originalement identifiée comme un oncogène viral, la kinase Src est maintenant caractérisée comme une régulatrice de la prolifération, la différenciation et la motilité cellulaire. Nous avons précédemment montré que les kinases Src sont capables de modifier l'expression génique dans les tubules des reins durant le domage rénal par ischémie et réperfusion. Cependant, les mécanismes de signalisation qui contrôle la réponse transcriptionelle des kinases Src ne sont pas bien compris. La présente thèse décrit deux nouveaux inhibiteurs endogènes de la famille de kinases Src dans les cellules rénale épithéliales.Les deux premiers manuscrits établissent que la protéine adaptatrice Dok-4 fonctionne comme un inhibiteur des kinases Src. Contrairement à la plus part de protéines adaptatrices, la famille Dok est caractérisée par des actions inhibitrices durant la signalisation par les tyrosines kinases. Malgré que Dok-4 soit le membre de la famille Dok exprimé de manière la plus ubiquitaire, sa fonction est encore mal connue. Le premier manuscrit que je présente (Manuscrit I) décrit le domaine PTB de Dok-4. On y a démontré que le domaine PTB contient une extension C-terminal consistant probablement en une hélice alpha et que celle-ci est essentielle pour les interactions canoniques du domaine PTB de Dok-4. De plus, nous avons identifié la phosphatase lipidique Ship1 comme un nouveau partenaire de ce domaine PTB redéfini. Cette interaction est augmentée quand les kinases Src sont actives et elle implique un motif NPXpY dans la région C-terminale de Ship1. Contrairement à l'interaction entre Dok-4 et Ship1, l'interaction décrite dans le deuxième manuscrit (Manuscrit II) entre Dok-4 et le facteur de transcription, Elk4, implique le domaine PTB, mais se fait dans une manière atypique. L'interaction entre Dok-4 et Elk4 induit la relocalisation d'Elk4 du noyau au cytoplasme et cause la dégradation de la protéine Elk4. Dans les cellules rénales, Dok-4 inhibe l'activation d'Elk4 par les kinases Src et réprime l'expression des gènes de réponse précoce ("immediate early genes"), comme egr-1 et fos, et quelques cibles transcriptionelles de ces gènes. En accord avec ces données, suppression de Dok-4 est associée avec une augmentation de prolifération. En utilisant un modèle in vivo d'ischémie-reperfusion rénale, où la surexpression de gène de réponse précoce a déjà été démontrée, nous avons détecté une forte activation des kinases Src suivie d'une augmentation retardée de l'expression d'Elk4 dans les lysates de reins. Ces données suggèrent que dans ce modèle Dok-4 pourrait être critique pour limiter les dommages aux reins causé par l'induction des gènes de réponse précoce par Elk4. En plus d'activer l'expression des gènes de réponse précoce, nous avons précédemment montré que les kinases Src sont impliquées dans l'induction transcriptionnelle du récepteur tyrosine-kinase, EphA2, durant l'ischémie-reperfusion rénale. Dans le manuscrit préliminaire que je présente, nous avons noté que dans un modèle de déplétion et réplétion d'ATP, les kinases Src sont activées et les protéines Stat, des effecteurs des kinases Jak, sont déphsophorylés et inactives. Comme corollaire de cette observation, la surexpression de trois membres de de la famille Jak inhibent l'activation du promoteur d'EphA2 par les Src kinases. En plus, l'inhibition des kinases Jak endogènes par traitement aux siRNA ou par un inhibiteur pharmacologique, Jak Inhibitor I, active le promoteur d'EphA2. Étonnement, l'inhibition de l'expression d'EphA2 par les kinases Jak se fait indépendamment des protéines Stat et les récepteurs à cytokines. Mises ensemble, les données de cette thèse démontrent deux nouveaux inhibiteurs de la famille Src dans les cellules rénales épithéliales, la protéine adaptatrice, Dok-4 et les kinases, Jak1 et Jak2.
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Polarized sorting of ion channels to the light-sensing cilia of mouse photoreceptor cells requires the endocytic protein Numb

Ramamurthy, Vasanth January 2013 (has links)
Cell physiology and survival critically depend on mechanisms that regulate the development and maintenance of polarity, which is manifested by the asymmetric distribution of proteins or organelles to specific sub-cellular compartments. A prime example of this is observed in mammalian photoreceptor cells, where the proteins involved in the phototransduction cascade are housed exclusively in a specialized primary cilium called the outer segment (OS). Despite the importance of polarized protein trafficking in photoreceptor physiology and disease, the mechanisms regulating this process remain largely unknown. Recent studies have shown that Numb, an endocytic adapter protein, is an essential regulator of directional protein trafficking in migrating cells and neurons, raising the possibility that it might be involved in OS protein sorting. Consistent with this idea, we find that Numb is expressed in the inner segment (IS) of rod photoreceptors, where proteins involved in phototransduction are synthesized. To study the role of Numb in photoreceptors, we used the Cre/lox system to generate double conditional knockout (dcKO) mouse in which the Numb and Numblike (Nbl, a homolog of Numb) genes are specifically inactivated in postmitotic rod photoreceptors. While rod OS disk membrane proteins traffick normally in Numb Nbl dcKO photoreceptors, the cyclic nucleotide-gated channel (CNGC), which normally localizes to the plasma membrane of rod OS, was also found localized to the IS plasma membrane. Since CNGC was also observed in this region in wildtype rod photoreceptors, albeit at much reduced levels, these results suggest a model in which the Numb/Nbl-mediated endocytosis of CNGC promotes trafficking to the OS. Consistent with this possibility, we found that Numb and CNGC physically interact both in vitro and in vivo, and that overexpressing Numb in a heterologous cell culture assay increases the pool of CNGC trafficked to early endosomes. Together, these results support a new model implicating polarized endocytosis in OS plasma membrane protein sorting in mouse rod photoreceptor cells. CNGC is critical for photoreceptor function in the retina and in addition, since Numb Nbl dcKO photoreceptors ultimately undergo progressive degeneration, our findings could have important implications in our understanding of the pathophysiology leading to retinal degeneration in humans. / Le fonctionnement et la survie de la cellule dépendent de mécanismes régulant le développement et le maintien de la polarité, laquelle se définit par la distribution asymétrique des protéines ou organelles à des compartiments cellulaires précis. Un excellent exemple de ceci peut être observé dans les photorécepteurs des mammifères. En effet, les protéines impliquées dans la cascade de phototransduction, qui est un processus essentiel à la vision, se retrouvent exclusivement dans un cilium primaire spécialisé nommé « segment externe ». Malgré son importance physiologique et son implication dans les troubles de la vision, les mécanismes contrôlant le triage directionnel et la polarisation des protéines demeurent peu connus. Toutefois, de récentes études ont démontré que Numb, une protéine adaptatrice endocytique, joue un rôle dans le contrôle directionnel du trafic des protéines dans les cellules en migration et les neurones, d'où l'idée qu'elle pourrait aussi être impliquée dans le triage des protéines du segment externe. Conformément à cette idée, nous avons trouvé que Numb est exprimée dans les segments internes des bâtonnets - un type de photorécepteurs – où les protéines impliquées dans la phototransduction sont synthétisées. Afin d'étudier le rôle de la protéine Numb dans les photorécepteurs, nous avons utilisé le système Cre/lox afin de produire une souris transgénique (conditional knock-out ou cKo) chez laquelle le gène Numb a été spécifiquement déplété dans les bâtonnets. Nos résultats démontrent que la vaste majorité des protéines membranaires du segment externe se déplacent normalement dans les bâtonnets de la souris Numb cKo. Toutefois, on dénote une accumulation de la protéine CNGC (cyclic nucleotide-gated channel, i.e. le canal à fonctionnement contrôlé par les nucléotides cycliques) au niveau du segment interne. Fait à noter, CNGC localise normalement au niveau de la membrane plasmique du segment externe des bâtonnets. Étant donné que le CNGC a aussi été observé - bien qu'à des niveaux largement réduits - dans cette région dans les bâtonnets des souris de type sauvages, ces résultats suggèrent l'existence d'un modèle selon lequel l'endocytose de CNGC par Numb pourrait favoriser le trafic vers le segment externe. Conformément à cette possibilité, nous avons trouvé que Numb et CNGC interagissent in vitro et in vivo, et que la surexpression de Numb dans un dosage de culture de cellules hétérologues augmente le niveau de CNGC situé dans les endosomes précoces. Conséquemment, ces résultats soutiennent un nouveau modèle selon lequel Numb régulerait la polarisation cellulaire via l'endocytose et le triage directionnel des protéines de la membrane plasmique des segments externe des bâtonnets des souris. Par ailleurs, puisque les photorécepteurs des souris Numb cKo subissent ultimement une dégénérescence progressive, cette étude pourrait avoir un impact important sur notre compréhension de la pathophysiologie menant à la dégénérescence maculaire chez l'humain.

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