Oxaliplatin as an effective chemotherapeutic agent in FOLFOX regimens is using to treat colorectal cancer. In this study we investigate cytotoxicity of Oxaliplatin as single chemotherapeutic agent toHCT116P53+/- to identify molecular mechanism of Oxaliplatin action in induction of apoptosis pathway. Oxaliplatin exposure to HCT116P53+/- colorectal cell lines with deficiency of mismatch repair characteristic resulted to decrease the number of viable cells through apoptosis. Effective Oxaliplatin concentrations (IC50) which inhibit 50% of cell viability were determined using XTT method. Standard curve and time-dependent assay performed to confirm IC50 concentration. Western blot analysis demonstrated relocalization of Bax to mitochondria and induction of intrinsic apoptosis pathway resulted Oxaliplatin exposure. Inactivation of Bax in HCT116P53+/- will result significant reduction in number of viable cells following treatment with Oxaliplatin

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 septembre 2007). Bibliogr.

Parmi les métabolites secondaires extraits d'éponges marines, les produits présentant dans leur structure un fragment alcool propargylique C3-substitué chiral occupent une place particulière. Ils possèdent en effet des activités biologiques très variées, notamment antibiotiques, antivirales, ou plus généralement cytotoxiques. Dans ces composés, le motif alcool propargylique désigné ici sous le terme " alcynylcarbinol " (englobant plus explicitement les versions à centre carbinol substitué chiral), est la caractéristique principale de ces composés pouvant vraisemblablement jouer le rôle d'unité pharmacophore. Aucune étude systématique permettant de déterminer des relations structure-activité dans cette série de molécules n'avait cependant été entreprise jusqu'à récemment. Dans le but d'identifier un fragment pharmacophore minimal et de dégager des relations structure-activité, une variation structurale systématique a donc été envisagée dans le cadre de ce travail à partir du squelette archétypique d'un produit naturel isolé de l'éponge Cribrochalina Vasculum. Le premier chapitre est un résumé bibliographique décrivant la synthèse et l'activité biologique de molécules présentant un fragment alcool propargylique dans leur structure. Le second chapitre décrit une étude de relation structure-activité dans cette famille de composés à partir de la molécule de référence ((E)-icos-4-en-1-in-3-ol). La variation de quatre paramètres a été étudiée : la nature de chacune des deux insaturations, le configuration du centre asymétrique, et le longueur de la chaîne lipidique saturée. Le troisième chapitre porte sur l'étude complète de la synthèse de lipides à deux têtes pharmacophores de symétrie C2 et sur la caractérisation de composition stéréochimique des produits obtenus. Le quatrième chapitre est consacré à la description de la synthèse de produits dans lesquels une unité C2 acétylénique est remplacée par un fragment C4 butadiyne ou C3 allène. Le cinquième chapitre décrit la synthèse de lipides à pharmacophore dialkynylcarbinol portant des fluorophores pour l'imagerie cellulaire et les premiers tests de marquage cellulaire. Dans le sixième chapitre sont combinés les resultats des mesures d'activité cytotoxique des différentes séries de molécules synthétisées. Les composés synthétisés ont été soumis à des mesures de cytotoxicité vis-à-vis de la lignée cellulaire HCT116 et la plupart ont montré des niveaux d'activité biologique remarquables. Le septième et dernier chapitre réunit les méthodes de synthèse et les characterisations de tous les produits obtenus lors de ce travail. / Among naturally occurring secondary metabolites isolated from marine sponges the compounds with chiral propargyl alcohol unite occupy a special place. They have been shown to display the different types of biological activities, for example: antibiotic, antiviral, and more generally cytotoxic. In these compounds, the propargyl alcohol unit hereinafter as the "alkynylcarbinol" (including substituted chiral carbinol center), is the key characteristic that can have a pharmacophore fragment function. Nevertheless, no systematic study to determine structure-activity relationships in this series of molecules had been carried until recently. In order to identify a minimum pharmacophore unit and identify structure-activity relationships, systematic structural variation was therefore considered as part of this work from the archetypal structure of a natural product isolated from the sponge Cribrochalina vasculum. The first chapter is a bibliographic summary describing the synthesis and biological activity of molecules with a propargyl alcohol moiety in their structure. The second chapter describes a study of structure-activity relationship in a series of compounds from the reference molecule ((E) -icos-4-en-1-in-3-ol). The four parameter variation was studied: the nature of each of the two unsaturations, the configuration of the asymmetric center, and the length of the saturated lipid chain. The third chapter focuses on the complete study of the synthesis of lipids in two symmetrical pharmacophore heads C2 and stereochemical composition characteristics of the obtained products. The fourth chapter is devoted to the description of the synthetic products in which an acetylene C2 unit is replaced by a C4 butadiyne fragment or C3 one of allene. The fifth chapter describes the synthesis of pharmacophore dialkynylcarbinol lipids with fluorophore fragment for cell imaging and the first cell imaging tests. In the sixth chapter has combined the results of measurements of cytotoxic activity of different types of synthesized molecules. The obtained compounds were subjected to measurements of cytotoxicity against the cell line HCT116 and most of them have shown remarkable levels of biological activity. The seventh and final chapter brings together the methods of synthesis and characterizations of all products obtained during this work.

La protéine MDM2 lie la protéine suppresseur de tumeur p53 avec une grande affinité et module négativement son activité. Les Nutlins peuvent lier MDM2 en bloquant le compartiment de liaison pour p53 et ainsi activer la voie de p53 dans les cellules cancéreuses, menant à l'arrêt du cycle cellulaire et à l'apoptose. L'effet cytotoxique de la Nutlin a été confirmé dans différentes lignées tumorales du colon (HCT-116) portant un gène p53 sauvage, tandis qu'aucun effet n'est observé dans les cellules p53-/-. La Nutlin révèle un effet d'inhibiteur intermédiaire dans le clone HCT-116 p21-/-. Des analyses par FACS indiquent que la surexpression de p21 médiée par p53 active les voies pro-apoptotiques, tandis que l'action p21-indépendante du suppresseur de tumeur p53 détermine la mort cellulaire via la nécrose. La plupart des lignées cancéreuses traitées avec la Nutlin subissent un arrêt du cycle cellulaire en phases G1+G2. Cependant, un des clones HCT-116 montre un arrêt en phase G1. Des analyses par microarray ont été exécutées afin d'élucider les mécanismes moléculaires de l'action antiproliférative et cytotoxique de la Nutlin. Différents gènes impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire et la prolifération cellulaire sont sous-exprimés, alors que certains gènes de la voie pro-apoptotique p53 sont sur-exprimés. La comparaison de l'expression génique des cellules HCT-116 bloquant en G1+G2 avec celles bloquant en G1 a indiqué une implication possible de plusieurs gènes régulateurs du cycle cellulaire. Nos résultats confirment le fort potentiel thérapeutique de la Nutlin pour les tumeurs préservant une p53 de type sauvage.

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Folic acid is a B vitamin involved in DNA CpG methylation. Mandated dietary fortification has led to a subsequent increase in blood folate concentration which has been correlated to a simultaneous spike in colorectal cancer incidence in Canada and the US. Several human colorectal cancer cell lines were cultivated under low (0 mg/L), standard (4 mg/L), and high (16 mg/L) folate conditions for seven days, then assessed for DNA methyltransferase1 protein expression, changes in DNA methylation, and ability to generate colonospheres in culture. Low folic acid levels generally led to reduced DNMT1 protein expression, CpG hypomethylation, and reduced colonosphere yield. High folic acid levels led to increased DNMT1 protein expression, CpG hypermethylation, and maintained colonosphere yield. This data demonstrates that varying levels of folic acid in vitro can influence the methylation status and cancer stem cell self-renewal ability of human colorectal cancer cells. / Canadian Cancer Society

La protéine de liaison à l’ARN double-brin Staufen1 (STAU1) est exprimée dans les cellules de mammifères de manière ubiquitaire. STAU1 est impliqué dans la régulation post-transcriptionnelle de l’expression génique grâce à sa capacité de lier les ARN et moduler leur épissage, leur transport et localisation, leur traduction ainsi que leur dégradation. Des études récentes de notre laboratoire indiquent que l’expression de STAU1 est régulée durant le cycle cellulaire, ayant une abondance maximale au début de la mitose. En prométaphase, STAU1 est lié à des ARNm codant pour des facteurs impliqués dans la régulation de la prolifération, la croissance et la différenciation cellulaires. De plus, des analyses protéomiques menées sur des cellules humaines ont permis d’identifier STAU1 comme un composant de l’appareil mitotique. Cependant, l’importance de cette association n’a pas été investiguée. Par ailleurs, il a été montré qu’une défaillance dans l’expression ou les fonctions de STAU1 pourrait contribuer au développement et l’accélération de plusieurs maladies débilitantes, dont le cancer. Dans cette thèse, nous avons montré la localisation de STAU155 sur le fuseau mitotique dans les cellules de cancer colorectal HCT116 et les cellules non transformées hTERT-RPE1. Nous avons également caractérisé le déterminant moléculaire impliqué dans l’interaction entre STAU155 et les microtubules mitotiques, soit la séquence située dans les 88 premiers acides aminés N-terminaux de RBD2, un domaine qui n’est pas requis pour l’activité de liaison à l’ARN de STAU1. Nous avons ainsi montré que la fraction de STAU1 enrichie sur le fuseau colocalise avec des ribosomes dans des sites actifs de traduction. De plus, notre analyse transcriptomique du fuseau mitotique montre que 1054 transcrits (ARNm, pré-ARNr, lncRNA et snoRNA) sont enrichis sur l’appareil mitotique. De façon intéressante, le knockout de STAU1 entraine la délocalisation des pré-ARNr et de 154 ARNm codants pour des protéines impliquées dans l’organisation du cytosquelette d'actine et la croissance 4 cellulaire. Bien que STAU1 n’est pas essentiel pour la survie et la prolifération des cellules cancéreuses HCT116, nos résultats mettent clairement en évidence l’implication de STAU1 dans la régulation des ARN spécifiques en mitose et suggèrent un nouveau rôle de cette protéine dans la progression mitotique et la cytokinèse par la régulation de la maintenance des pré-ARNr, la ribogenèse et/ou la reconstitution de l’enveloppe nucléaire. / Staufen1 (STAU1) is a double-stranded RNA-binding protein that is ubiquitously expressed in mammals and known for its involvement in the post-transcriptional regulation of gene expression such as splicing, transport and localization, translation, and decay. It has been demonstrated that STAU1 protein expression level is modulated through the cell cycle with peak abundance by the onset of the mitotic phase after which it is degraded. Genome-wide analysis revealed that in prometaphase, STAU1 bound with mRNAs code for factors implicated in cell differentiation, cell growth as well as for cell proliferation. Interestingly, previous large-scale proteomic studies identified STAU1 as a component of the human mitotic spindle apparatus. Altering STAU1 expression patterns or functions may lead to several debilitating human diseases including cancer. In this thesis, we further elucidated the localization of STAU1 at the mitotic spindle of the colorectal cancer HCT116 and the non-transformed hTERT-RPE1 cells. Next, we characterized the molecular determinant required for STAU1/spindle association within the first 88 N-terminal amino acids, a domain that is not required for the RNA binding activity. RNA-Seq analysis of purified mitotic spindles reveals that 1054 mRNAs as well as the precursor ribosomal RNA, lncRNAs and snoRNAs are enriched on spindles compared to cell extracts. Spindle-associated STAU1 partly co-localizes with ribosomes and active sites of translation. Interestingly, the knockout of STAU1 delocalizes pre-rRNA and 154 mRNAs coding for proteins involved in actin cytoskeleton organization and cell growth. Our results highlighting a role for STAU1 in mRNA trafficking to the spindle. These data demonstrate that STAU1 controls the localization of sub-populations of RNA during cell division and suggests a novel role of STAU1 protein in mitotic progression and cytokinesis by regulating pre-rRNA maintenance, ribogenesis and/or nucleoli reassembly.

Yes / The NAD(+)-dependent deacetylase SIRT1 is involved in diverse cellular processes, and has also been linked with multiple disease states. Among these, SIRT1 expression negatively correlates with cancer survival in both laboratory and clinical studies. Active regulator of SIRT1 (AROS) was the first reported post-transcriptional regulator of SIRT1 activity, enhancing SIRT1-mediated deacetylation and downregulation of the SIRT1 target p53. However, little is known regarding the role of AROS in regulation of SIRT1 during disease. Here, we report the cellular and molecular effects of RNAi-mediated AROS suppression, comparing this with the role of SIRT1 in a panel of human cell lines of both cancerous and non-cancerous origins. Unexpectedly, AROS is found to vary in its modulation of p53 acetylation according to cell context. AROS suppresses p53 acetylation only following the application of cell damaging stress, whereas SIRT1 suppresses p53 under all conditions analysed. This supplements the original characterization of AROS but indicates that SIRT1 activity can persist following suppression of AROS. We also demonstrate that knockdown of AROS induces apoptosis in three cancer cell lines, independent of p53 activation. Importantly, AROS is not required for the viability of three non-cancer cell lines indicating a putative role for AROS in specifically promoting cancer cell survival.

Inositolpyrophosphate (PP InsPs) sind Signalmoleküle in eukaryotischen Zellen, die u.a. als Sensoren für ATP- und Phosphat fungieren, und insbesondere durch allosterische Regulation und posttranslationale Modifikationen (PTMs) wirken. Diese Arbeit ist in zwei Teile unterteilt, die sich auf zwei verschiedene ungewöhnliche Eigenschaften dieser Moleküle konzentrieren. Der erste Teil untersucht PP-InsPs in Lösung, mit Schwerpunkt auf ihrer Fähigkeit, abhängig von pH und Metallionen ihre Konformation zu ändern. Diese Eigenschaft ist einzigartig unter biologisch vorkommenden kleinen Molekülen. Drei eng verwandte Moleküle, InsP6, 5PP InsP5 und InsP8, wurden mittels NMR Spektroskopie charakterisiert, um herauszufinden, ob sie unter annähernd zytosolischen Bedingungen ihre Konformation ändern können. Dies war der Fall für InsP8, welches deshalb bezüglich Protonierung und Komplexbildung genauer untersucht wurde. Zu guter Letzt konnten ITC Experimente demonstrieren, dass eine Lösungsumgebung, die die Konformationsänderung von InsP8 begünstigt, auch seine Bindung an eine damit interagierende Proteindomäne verstärkt. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Pyrophosphorylierung von Proteinen, einer PTM, die nach derzeitigem Wissen non-enzymatisch von PP InsPs auf phosphorylierte Aminosäurereste übertragen wird – im Gegensatz zur enzymatischen Phosphorylierung durch Kinasen. Ein Probenvorbereitungsprotokoll zum Nachweis von endogener Pyrophosphorylierung in Zellen wurde entwickelt und mit synthetischen Standardpeptiden validiert. Anschließend wurde es an drei menschlichen Zelllinien erprobt, und konnte über einhundert Modifikationsstellen identifizieren, zumeist auf Proteinen im Zellkern. Dies beweist zum ersten Mal die Existenz von endogener Pyrophosphorylierung. Proteomics an Knockout-Zelllinien bestätigten die Hypothese, dass Pyrophosphorylierung von 5PP-InsP5 (InsP7) abhängig ist. Mikroskopie und qPCR-Experimente lieferten Hinweise auf eine Funktion in der Regulation der Ribosomenbiogenese. / Inositol pyrophosphates (PP-InsPs) are messenger molecules in eukaryotic cells, that serve as sensors of phosphate and ATP, among other functions, signaling e.g. through allosteric regulation and posttranslational modifications. This work is structured into two parts, focusing on two different unusual features of these molecules. The first part investigates PP-InsPs in solution, with emphasis on the messengers’ ability to undergo a pH and metal ion dependent conformational change, a feature unique among biological small molecules. Three closely related molecules, InsP6, 5PP InsP5 and InsP8 were characterized by NMR, to determine if they could change conformation under conditions approximating a cytosolic environment. This was the case for InsP8, which was therefore studied in more detail regarding protonation and complexation. Finally, ITC experiments showed that solution conditions favoring the conformational change of InsP8 also improved its binding to a known interacting protein domain. The second part of the thesis is concerned with protein pyrophosphorylation, a post-translational modification thought to be transferred non-enzymatically from PP InsPs to phosphorylated amino acid residues – opposed to the usual enzymatic phosphorylation through kinases. A sample preparation workflow for detection of endogenous pyrophosphorylation in cells has been developed and validated using synthetic standard peptides. It was then applied to three human cell lines, discovering more than one hundred modified sites, mostly on nuclear proteins, and proving for the first time the existence of endogenous pyrophosphorylation. Proteomics on knockout cell lines confirmed the hypothesis that pyrophosphorylation depends on 5PP-InsP5 (InsP7). Finally, microscopy and qPCR experiments suggested a regulatory role in ribosome biogenesis.