In the last four years, seven new drugs have been FDA approved for the treatment of late stage melanoma, for the field of melanoma, this marks an incredibly exciting. Three of these new therapies, vemurafenib, dabrafenib and trametinib are small molecule kinase inhibitors that target the MAPK pathway and as such have been approved for the treatment of BRAFV600 mutant melanomas. Yet despite recent advances, mechanisms of intrinsic and acquired BRAF inhibitor resistance continue to undermine uniform and long-lasting therapeutic responses. Several studies have shown that the reactivation of MAPK signaling is a critical event leading to BRAF inhibitor resistance. These studies lead to the evaluation and subsequent FDA approval of frontline BRAF (dabrafenib) plus MEK (trametinib) inhibitors to delay drug resistance. Though this approach has meaningful clinical benefit, there are still a number of patients who do not respond to therapy or who, through unknown mechanisms, succumb to refractory disease. In an effort to identify drivers of MAPK inhibitor resistance, several studies have relied on traditional genomics methods. While gene-based approaches have guided precision medicine, they do not address the dynamics of the global signaling changes that occur following acquired resistance. The dissertation herein will describe our efforts to fill these gaps of knowledge and will expand upon the evolution and development of our understanding of intrinsic and acquired MAPK pathway inhibitor resistance. This work will elaborate on our early understanding of single agent BRAF inhibitor resistance, the use of genomic and proteomic approaches to further elucidate these mechanisms, and evidence based approaches to delay and overcome single agent BRAF inhibitor resistance. This work will describe global phosphoproteomic and bioinformatics methodologies to elucidate the underlying processes of both single (BRAF) and dual agent (BRAF plus MEK) inhibitor resistance as well as strategies to constrain dual agent BRAF plus MEK inhibitor resistance.

Ischemia-reperfusion injury (IRI) is a major cause of acute kidney injury in both native kidneys and renal allografts. Previous studies in our lab have shown that a subset of Eph family receptor tyrosine kinases, including EphA2, is strongly and persistently upregulated in renal tubular cells in both in vitro and in vivo models of the renal IRI. Src kinases are necessary and sufficient for upregulation of EphA2. We have proposed that IRI-induced EphA2 upregulation may serve as a necessary step in renal tubular remodelling. / In this study, we have further defined the mechanism of Src kinase-induced EphA2 upregulation by identifying the -145/+137 EphA2 promoter region as the minimal region required for basal and Src kinase-induced activation of the promoter. Moreover, we have identified within this region, at position -45, a canonical cAMP response element (CRE) (Nowakowski et al.), which is essential for EphA2 promoter activation. However, we also found that the prototypical CRE-binding transcription factor, CREB, was not necessary for activation of the EphA2 promoter, suggesting that CREB-related or -unrelated transcription factors are responsible for EphA2 upregulation.

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京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(薬科学) / 乙第13505号 / 論薬科博第6号 / 新制||薬科||18(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科薬科学専攻 / (主査)教授 木村 郁夫, 教授 中山 和久, 教授 石濱 泰 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

DNA nanostructures enable the attachment of functional molecules to nearly any unique location on their underlying structure. Due to their single-base-pair structural resolution, several ligands can be spatially arranged and closely controlled according to the geometry of their desired target, resulting in optimized binding and/or signaling interactions. Here, the efficacy of SWL, an ephrin-mimicking peptide that binds specifically to EphrinA2 (EphA2) receptors, increased by presenting up to three of these peptides on small DNA nanostructures in an oligovalent manner. Ephrin signaling pathways play crucial roles in tumor development and progression. Moreover, Eph receptors are potential targets in cancer diagnosis and treatment. Here, the quantitative impact of SWL valency on binding, phosphorylation (key player for activation) and phenotype regulation in EphA2-expressing prostate cancer cells was demonstrated. EphA2 phosphorylation was significantly increased by DNA trimers carrying three SWL peptides compared to monovalent SWL. In comparison to one of EphA2’s natural ligands ephrin-A1, which is known to bind promiscuously to multiple receptors, pinpointed targeting of EphA2 by oligovalent DNA-SWL constructs showed enhanced cell retraction. Overall, we show that DNA scaffolds can increase the potency of weak signaling peptides through oligovalent presentation and serve as potential tools for examination of complex signaling pathways.

Les ADAMs forment une sous-famille d'enzymes appelées "métalloprotéases". Elles sont impliquées dans de nombreux processus aussi bien physiologiques que pathologiques de par leur capacité à cliver un certain nombre de substrats tels que des facteurs de croissance, des cytokines ou des protéines d'adhérence. Malgré de nombreuses études sur l'activité des ADAMs, on ne connaît que très peu d'éléments de leur régulation.Les tétraspanines constituent une super-famille de protéines membranaires ayant en commun une structure particulière. Elles sont impliquées dans un grand nombre de processus biologiques fondamentaux tels que la migration, les interactions intercellulaires, la réponse immunitaire, la fusion des gamètes... Les tétraspanines interagissent non seulement entre elles mais aussi avec un certain nombre de partenaires protéiques à la membrane plasmique, formant ainsi un réseau multi-moléculaire appelé " réseau de tétraspanines " ou " tetraspanin web ". Les travaux précédents de notre laboratoire ont montré que la métalloprotéase ADAM10 est associée au réseau de tétraspanines. Cependant, la tétraspanine en association directe avec ADAM10 permettant à cette dernière d'être incluse dans le réseau n'avait jusqu'ici pas été identifiée.Tout d'abord, afin d'établir un modèle permettant une mesure de la modulation de l'activité d'ADAM10 par les tétraspanines, nous avons démontré que l'engagement des tétraspanines par des anticorps monoclonaux augmente le clivage d'E-cadhérine par ADAM10. De plus, l'activation d'un récepteur muscarinique à l'acétylcholine permet aussi une augmentation du clivage d'E-cadhérine mais de manière ADAM17-dépendante cette fois. La transactivation de l'EGFR n'est pas impliquée dans la régulation muscarinique du clivage de l'E-cadhérine alors que l'activation directe de l'EGFR par un de ses ligands conduit, elle, à une stimulation de ce clivage.Revenant à notre quête initiale des conséquences de l'interaction entre ADAM10 et les tétraspanines, nous avons démontré que la métalloprotéase ADAM10 interagit avec l'ensemble des membres de la sous-famille de tétraspanines à 8 cystéines " TspanC8 " regroupant Tspan5, Tspan17, Tspan14, Tspan15, Tspan10 et Tspan33. Ces interactions ainsi que l'expression relative de chacun des membres des TspanC8s influent sur la sortie d'ADAM10 du réticulum endoplasmique. ADAM10 et son interaction avec les TspanC8s sont conservées dans l'Evolution et jouent un rôle dans la régulation de la voie de signalisation Notch. Lorsque nous avons examiné plus en détail l'interaction entre la tétraspanine Tspan5 et ADAM10, nous avons découvert qu'elle avait un effet négatif sur les expressions membranaires et totales d'ADAM10. De plus, cette interaction semble impliquée dans la prolifération de la lignée cellulaire PC3 dérivée de cancer de la prostate. En effet, la surexpression de Tspan5 cause une croissance diminuée de cette lignée. Cette inhibition semble due à un ou plusieurs facteurs solubles qui pourraient être sécrétés moins efficacement par les cellules surexprimant Tspan5 que par leurs homologues sauvages. Egalement, de manière inattendue, les cellules PC3 surexprimant Tspan5 sont totalement insensibles aux drogues ciblant le récepteur à tyrosine-kinase EGFR alors que la croissance des PC3 sauvages est très réduite après de tels traitements. Ceci impliquant donc que la croissance de ces dernières est au moins partiellement dépendante de la signalisation EGFR. Enfin, nous montrons qu'un autre récepteur à tyrosine-kinase appelé EphA2 pourrait avoir un rôle important dans la régulation de la dépendance à la signalisation EGFR des cellules PC3.

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京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(生命科学) / 甲第19148号 / 生博第331号 / 新制||生||44(附属図書館) / 32099 / 京都大学大学院生命科学研究科高次生命科学専攻 / (主査)教授 根岸 学, 教授 豊島 文子, 教授 井垣 達吏 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy in Life Sciences / Kyoto University / DFAM