EN CATALÀ DE LA TESI DOCTORAL"Importància de l'adhesió al substrat en la mecànica cel·lular: Implicacions en neutròfils i cèl·lules endotelials microvasculars".En organismes multicel·lulars complexos com els humans, el comportament de cèl·lules individuals ve dictat en gran mesura per les interaccions amb la matriu extracel·lular (ECM). La ECM és una xarxa de proteïnes filamentoses (com ara col·lagen, fibronectina o laminina) que proporciona un substrat físic per l'adhesió cel·lular. L'adhesió a la ECM està mitjançada bàsicament per les integrines, que són un tipus de proteïnes responsable de la transmissió a l'interior de la cèl·lula tant de senyals bioquímiques com de forces. El grau d'adhesió entre cèl·lules i el seu substrat, i la forma cel·lular que en resulta, han estat reconeguts com un factor determinant en l'expressió gènica i proteica i en funcions cel·lulars com la diferenciació o la proliferació. Remarcablement, s'ha determinat que aquesta regulació de la funció cel·lular depèn de la forma cel·lular independentment del grau d'enllaç entre integrines i ECM, suggerint que algun factor apart de la senyalització bioquímica és el responsable de llegir la informació associada amb l'adhesió cèl·lulasubstrat i de provocar una certa resposta en la funció cel·lular.Un factor que podria ser responsable de detectar l'adhesió cèl·lula-substrat és la mecànica cel·lular. Certament, s'ha vist que un increment en l'extensió cel·lular (àrea que ocupa una cèl·lula sobre un substrat) està associat amb un increment de la polimerització d'actina, de la fosforil·lació de la cadena lleugera de la miosina (MLC), de la duresa cel·lular i de la contractilitat. Les cèl·lules podrien doncs respondre a canvis en la forma cel·lular incrementant la tensió mecànica del citoesquelet i activant vies de mecanotransducció, probablement involucrant la familia de GTPases Rho. Tanmateix, aquesta hipòtesi no ha estat directament verificada, i altres paràmetres (com ara la forma del nucli) podrien estar involucrats. Addicionalment, encara no existeix un estudi global que analitzi com l'adhesió al substrat (i la forma cel·lular resultant) afecta la mecànica de les cèl·lules, i quines implicacions té això en la funció cel·lular.L'objectiu d'aquesta tesi ha estat l'estudi del paper de l'adhesió al substrat en la mecànica cel·lular per dos tipus cel·lulars relacionats amb el sistema respiratori, que constitueix l'àrea d'interès del nostre grup de recerca. El primer d'aquests tipus cel·lulars ha estat els neutròfils, un tipus de cèl·lules generalment no adherents però que s'activen i s'endureixen en contacte amb cèl·lules endotelials o amb un substrat com el vidre. La mecànica de neutròfils en els seus estats passiu i activat juga un paper clau a l'hora de determinar la funció dels neutròfils en resposta a estímuls inflamatoris. Tanmateix, actualment no està clar si la mecànica de neutròfils es correspon a la d'una gota líquida o si exhibeix esmorteïment estructural. Els canvis induïts per l'activació en la mecànica de neutròfils tampoc estan clars. Per clarificar aquestes qüestions, es va mesurar la reologia de neutròfils en funció de l'adhesió al substrat, posant èmfasi en les seves implicacions en la funció d'aquestes cèl·lules en els capil·lars de la microvasculatura dels pulmons. El segon tipus cel·lular estudiat va ser el de les cèl·lules endotelials, també provinents de capil·lars de la microvasculatura dels pulmons. En aquest cas, el treball es va orientar a entendre com la forma cel·lular (controlada a través de la tecnologia coneguda com a microestructuració o "micropatterning") afecta la mecànica i la proliferació cel·lular. La comprensió de com la forma cel·lular controla la proliferació es crucial per entendre el procés de l'aniogènesi o formació de nous vasos sanguinis, el qual es dóna essencialment durant la formació embrionària i en processos patològics com la formació de tumors. Aquest estudi ens va permetre avaluar el paper de la mecànica cel·lular en la proliferació de cèl·lules endotelials i determinar la seva importància relativa. En ambdós estudis, la mecànica cel·lular va ser avaluada mitjançant la mesura del mòdul complex elàstic G* amb microscopia de forces atòmiques (AFM) seguint un procediment ja descrit. G* proporciona informació tant sobre l'elasticitat cel·lular (duresa) com sobre la viscositat, i pot ser mesurat amb AFM per un ampli rang de freqüències. Això permet una caracterització precisa de la reologia cel·lular i una avaluació de la tensió interna del citoesquelet a través de la mesura de duresa.

A) INTRODUCCIÓ:Membres de la superfamilía de TGF-β regulen una varietat de processos biològics, com inhibició del creixement, diferenciació, formació del patró embriònic i inducció d'apoptosi. Aquest lligants secretats s'uneixen i activen uns receptors serin/threonin quinasa tipus I i II. Aquests receptors activats fosforilen i activen unes proteïnes SMADs intracel·lulars, les quals transloquen a nucli regulant l'exprressió de gens diana. A més, al TGF-beta se li ha atribuit un paper com a factor proangiogènic "in vivo". "In vitro", s'ha observat que TGF-beta inhibeix la proliferació de les cèl·lules endotelials en cultius de dues dimensions, però que indueix la formació de capilars quan les cèl·lules endotelials es cultiven en tres dimensions dins de gels de col·làgen.A partir de cèl·lules endotelials cultivades en tres dimensions es va generar una col·lecció de cDNAs, en absència (condicions basals) o en presència de TGF durant un tractament de 4 hores. Posteriorment, aquests gens es van seqüenciar i analitzar per Northern Blot en cèl·lules endotelials en condicions basals i tractades amb TGF-β. Mitjançant aquesta tècnica es va aconseguir aïllar gens induïts o reprimits per TGF-β. Entre aquests gens induïts es va trobar la F-box28.Una de les vies de degradació de proteïnes més comú és la via de la ubiquitina/proteasoma. Aquesta via està formada per tres enzims: l'E1, que és l'encarregat d'activar les molècules d'ubiquitina; l'E2, que és l'enzim conjugador de les molècules d'ubiquitina;, i les E3 ubiquitines lligases, la funció principal de les quals és la de reconèixer el substrat específic que serà ubiquitinat, i degradat posteriorment pel complexe del proteasoma. Dins de la família d'E3 ubiquitines lligases trobem el complex tipus SCF. Aquest complex proteic està format per quatre subunitats molt ben conservades: Cul1, Rbx1, Skp1 y una proteïna F-box. Rbx1 y Cul1 formen un centro catalític que participa en el reclutament d'E2. La proteïna F-box és qui reconeix específicament el substrat diana i l'uneix. Finalment, Skp1, és una proteïna adaptadora, la funció de la qual és la de unir la F-box a Cul1.En aquest treball, ens hem plantejat l'estudi d'una nova E3 ubiquitina lligasa, la F-box28, que es va identificar en un primer moment com un gen estimulat per TGF-β1 en cèl·lules endotelials 1G11. Aquest treball planteja la caracterizació d'aquesta proteïna, així com la identificació de la seva funció en relació a l'acció de TGF-β.B) OBJECTIUS1) Estudi de l'expressió d'F-box28 i la seva localització cel·lular.2) Estudi de la F-box28 com a E3 ubiquitina lligasa, de la seva regulació i de la seva vida mitja.3) Estudi de les possibles funcions d'F-box28 i la seva implicació en la regulació del cicle cel·lular.4) Estudi dels possibles substrats candidats de la F-box28.C) RESULTATS1) La proteïna identificada per PCR-substractiva com a F-box28 és una nova proteïna que pertany al complex E3 ubiquitina lligasa tipus SCF, ja que hem vist que interacciona con les proteïnes Cul1 y Skp1.2) La F-box28 presenta una expressió baixa en estat basal i la seva expressió és induïda pel factor TGF-β1, a nivell d'mRNA i de proteïna, en cèl·lules endotelials 1G11 i en cèl·lules HeLa.3) La F-box28 és una proteïna de localització nuclear gràcies a una seqüència NLS en el seu extrem C-terminal.4) La F-box28 és una proteïna inestable de 4-5 hores de vida mitja que és regulada a través del proteasoma. 5) La sobreexpressió d'F-box28 en cèl·lules HeLa causa una parada parcial en la fase G1 del cicle cel·lular. Aquest efecte requereix la seva localització nuclear i podria ser mediat per la seva interacció amb la ciclina A i la disminució dels nivells d'aquesta. / THESIS SUMMARY:"F-BOX28 CHARACTERIZATION: A NEW E3 UBIQUITIN LIGASE IMPLICATED IN THE CELL CYCLE REGULATION"A) INTRODUCTIONProteins are targeted for degradation by the ubiquitin/proteasome pathway by covalent modification that requires the coordinated reactions of three enzymes: the ubiquitin ligase which is referred to as an E3, and operates in conjunction with an E1 ubiquitin-activating enzyme and an E2 ubiquitin-conjugating enzyme. There is one major E1 enzyme, shared by all ubiquitin ligases, which uses ATP to activate ubiquitin for conjugation and transfers it to an E2 enzyme. The E2 enzyme interacts with a specific E3 partner and transfers the ubiquitin to the target protein. The E3, which may be a multi-protein complex, is, in general, responsible for targeting ubiquitination to specific substrate proteins.There are different ubiquitin ligase complexes involved in recognition and ubiquitination of specific target proteins. One of these is the SCF complex. SCF contains three core subunits, and a number of less critical components: the F-box, which recognizes specifically the target protein; Skp1 that is a bridging protein and is essential in the recognition and binding of the F-box; Cul1 that forms the major structural scaffold of the SCF complex; and Rbx1 which participate in the transferral of the ubiquitin to the target protein. The SCF complex has important roles in the ubiquitination of proteins involved in the cell cycle as well as having a role in the marking various other cellular proteins for destruction.In the present work we have studied a new E3 ubiquitin ligase, F-box28, which was identified as an stimulated gene by TGF-β1 in 1G11 endothelial cells. In this study we determine the characterization of F-box28 and their possible role regarding to TGF-β1.B) OBJECTIVES1) Expression study of F-box28 and their cellular localization.2) Study of F-box28 as an E3 ubiquitin ligase, their regulation and stability.3) Functional study of F-box28 and its role regarding regulation of cell cycle.4) Study of the F-box28 substrates.C) RESULTS1) F-box28 is a new protein that belongs to the ubiquitin ligase complex SCF.2) F-box28 mRNA and protein responds to TGF-β1 stimulation in 1G11 endothelial and HeLa cells.3) F-box28 is a nuclear protein with a NLS sequence in their C-terminal end. 4) F-box protein has an average life of 4-5 hours and it is regulated through the proteasome complex.5) The F-box28 overexpression in HeLa cells induce a partial G1 cell cycle arrest. This effect requires their nuclear localization and it could be mediated through their interaction with cyclin A and the decrease levels of this cyclin.

L’alteració anòmala de la resposta inflamatòria és la causa de moltes patologies com l’aterosclerosi, les malalties autoimmunes, la fibrosi pulmonar, l’asma o el rebuig en el trasplantament d’òrgans. Les cèl•lules endotelials i les cèl•lules dendrítiques (CDs) són són cèl•lules presentadores d’antigen (CPAs) claus en aquest procés. Les cèl•lules endotelials estan en contacte directe amb el sistema immune i són un component essencial de la vasculatura. Les CDs juguen un paper crític en la regulació de la resposta inmunitària adaptativa. Els principals objectius d'aquesta tesi han estat: 1) Realitzar una anàlisi comparativa dels perfils globals resultants de la interacció d’ambdues isoformes de CD40L (sCD40L i mCD40L) amb el receptor CD40 en cèl•lules endotelials. CD40 (TNFRSF5) és una proteïna de membrana que s’expressa en totes les CPAs. El seu lligand fisiològic, el CD40L s’expressa en limfòcits T activats. Existeixen dues isoformes, una forma transmembrana (mCD40L) i una forma soluble (sCD40L) provinent de la divisió proteolítica de la proteïna de membrana. Mitjançant un siRNA dirigit contra el receptor CD40 humà i la informativitat dels microarrays s’ha pogut confirmar que: -sCD40L produeix una activació endotelial anàloga a l’obtinguda amb mCD40L, encara que la magnitud d’activació de sCD40L és significativament menor, confirmant el seu paper com “activador” cel•lular regulant gens involucrats en la resposta immune i processos inflamatoris. -S’indueixen dos importants processos biològics preferentment via mCD40L: 1) Quimiotaxi (CXCL10, PLAU, CCL5, CXCL5, CX3CL1, CCL20 i CXCL11); i 2) catabolisme del triptòfan (IDO i KYNU). La regulació diferencial d’aquesta via metabòlica és molt interessant, ja que les cèl•lules que sobreexpressen l’enzim IDO indueixen una potent activitat immunosupressora a les cèl•lules T. 2) Analitzar la capacitat de C4BP i del factor H d’influir en el procés de diferenciació i/o maduració de les CDs induïdes in vitro a partir de monòcits de sang perifèrica. La cadena alfa de C4BP i el factor H semblen induir un estat semimadur en aquestes cèl•lules caracteritzades per una baixa expressió del marcador de maduració CD83 i de les molècules coestimuladores CD86, CD80 i CD1a, una reduïda internalització i processament d’antígens i un augment de la secreció de la citoquina inflamatòria IL-10 i reducció de la secreció de TNF-α, IFN-γ i IL-12, una disminució de la quimiotaxi i de l’expressió del receptor CCR7, implicat en la migració de les CDs cap als nòduls limfàtics i una disminució de la resposta al•logènica. Aquestes CDs semimadures podrien ser considerades CDs reguladores de la resposta immunitària. / Abnormal alteration of the inflammatory response is the cause of many diseases such as atherosclerosis, autoimmune diseases, pulmonary fibrosis, asthma or rejection in organ transplantation. Endothelial and dendritic cells are antigen-presenting cells (APCs) key in this process. Endothelial cells are in touch with the immune system and are an essential component of the vasculature. Dendritic cells play a critical role in the regulation of the adaptive immune response. The main goals of this work have been: 1) Comparative analysis of global profiles resulting from the interaction of two isoforms of CD40L (sCD40L and mCD40L) with CD40 receptor on endothelial cells. CD40 (TNFRSF5) is a membrane protein expressed in all APCs. Its physiological ligand, CD40L expressed on activated T lymphocytes, has two isoforms, a transmembrane form (mCD40L) and a soluble form (sCD40L) from the proteolytic division of the membrane protein. Using a siRNA directed against human CD40 receptor and the informativeness of the Microarray Technology it has been confirmed that: -sCD40L produces similar endothelial activation to obtained with mCD40L, although the magnitude of this activation is significantly lower, confirming its role as a "trigger" cellular genes involved in regulating the immune response and inflammation. -Two important biological processes are induced preferably via mCD40L: 1) chemotaxis (CXCL10, PLEASE, CCL5, CXCL5, CX3CL1, CCL20 and CXCL11), and 2) catabolism of tryptophan (IDO and KYNU). The differential regulation of this metabolic pathway is very interesting, because cells that overexpress IDO induce a potent immunosuppressive activity in T cells. 2) Analyze the ability of C4BP and factor H to influence the process of differentiation and/or maturation of DCs induced in vitro from peripheral blood monocytes. The alpha chain of C4BP and factor H induce a semimature state in these cells characterized by low expression of maturation marker CD83 and co-estimulative molecules CD86, CD80 and CD1a, increased secretion of inflammatory cytokine IL-10 and reduced secretion of TNF-α, IFN-γ and IL-12, a decrease in chemotaxis and the expression of CCR7 receptor, involved in the migration of CDs to the lymph nodes and a decrease in the allogeneic response. These semimature CDs could regulate the immune