Background: Myocardial infarction (MI) results in severe biochemical, physiological, and cellular changes that lead to alterations in the structure and function of the myocardium. Oxidative stress potentiates this remodeling response and is associated with progressive worsening of cardiac function. Accordingly, we used a powerful antioxidant-based therapeutic strategy to improve cardiac health and study redox-dependent signaling. Methods: MI was surgically induced in rats by ligating the left anterior descending coronary artery. Subgroups of MI rats received resveratrol (i.p., 10 mg/kg/day for 28 days beginning immediately post-MI). Cardiac histology and biochemical analyses of genes and proteins implicated in cardiac fibrosis, hypertrophy, and apoptosis, and redox-dependent signaling were analyzed. Results: As expected, MI resulted in profound structural changes to the myocardium. Further, we observed a sharp reduction in nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and Krüppel-like factor 15 (KLF15), factors that are responsible for maintaining the endogenous antioxidant capacity and regulating cardiac gene expression, respectively. It is likely that disruption of normal KLF15 signaling permitted the expression of several cardiac genes associated with progressive cardiac remodeling. Importantly, daily treatment with resveratrol ameliorated cardiac remodeling, improved redox state, restored Nrf2 expression, and up-regulated KLF15 expression. Further, induction of KLF15 signaling following resveratrol treatment is associated with attenuated expression of several genes implicated in cardiac remodeling. Conclusions: Chronic oxidative stress potentiates cardiac remodeling post-infarct, in part, by suppressing Nrf2 and KLF15 expression. Importantly, we demonstrate that normal KLF15 signaling may be rescued with an antioxidant-based therapy, which may be an attractive therapeutic target to support cardiac health post-MI.

La dystrophie musculaire facioscapulohumérale (FSHD) est la troisième myopathie la plus fréquente en Europe. La maladie atteint progressivement les muscles du visage, des bras et des jambes. Les symptômes apparaissent dans la majorité des cas avant 20 ans et la maladie, souvent douloureuse, provoque fréquemment un handicap majeur qui nécessite de se déplacer en fauteuil roulant. J'ai démontré que la protéine KLF15 est surexprimée dans les tissus des patients FSHD et dans les myoblastes cultivés in vitro et prélevés sur des patients FSHD. Des résultats préliminaires indiquent que la surexpression du facteur KLF15 pourrait être expliquée par le stress oxydant induit par DUX4 et la surexpression de certains facteurs de myogenèse induits par DUX4c. J'ai démontré que KLF15 interagit directement avec les répétitions D4Z4 et contrôle leur fonction d'activation de transcription. Ainsi KLF15 sert de médiateur entre les répétitions D4Z4 et deux gènes dans la région 4q35: FRG2 et DUX4c ce que explique la surexpression de ces deux gènes dans la FSHD. La surexpression du gène DUX4c, homologue du DUX4, perturbe le programme de différentiation musculaire en activant certains facteurs de myogenèse (myomiRs ou microRNAs myogéniques). En somme, la découverte du rôle du facteur KLF15 dans la FSHD met en évidence une boucle de rétrocontrôle positif qui relie la surexpression du facteur KLF15 avec la surexpression des gènes codés dans la région 4q35. Le rôle central du facteur KLF15 dans ce nouveau modèle de la maladie permet d'envisager une nouvelle piste thérapeutique pour la dystrophie FSHD basé sur l'inhibition du facteur KLF15. / Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD), a dominant hereditary disease with a prevalence of 7 per 100,000 individuals, is associated with a partial deletion in the subtelomeric D4Z4 repeat array on chromosome 4q. The D4Z4 repeat contains a strong transcriptional enhancer that activates promoters of several FSHD-related genes. We here report that the enhancer within the D4Z4 repeat binds the Krüppel-like factor KLF15. KLF15 was found to be upregulated during myogenic differentiation induced by serum starvation or by overexpression of the myogenic differentiation factor MYOD. When overexpressed, KLF15 activated the D4Z4 enhancer and led to overexpression of DUX4c (Double homeobox 4, centromeric) and FRG2 (FSHD region gene 2) genes, whereas its silencing caused inactivation of the D4Z4 enhancer. In immortalized human myoblasts the D4Z4 enhancer was activated by the myogenic factor MYOD, an effect that was abolished upon KLF15 silencing or when the KLF15 binding sites within the D4Z4 enhancer were mutated, indicating that the myogenesis-related activation of the D4Z4 enhancer was mediated by KLF15. KLF15 and several myogenesis-related factors were found to be expressed at higher levels in myoblasts, myotubes and muscle biopsies from FSHD patients than in healthy controls. We propose that KLF15 serves as a molecular link between myogenic factors and the activity of the D4Z4 enhancer, and thus contributes to the overexpression of the DUX4c and FRG2 genes during normal myogenic differentiation and in FSHD.

Melanoma differentiation associated gene 7/Interleukin-24 (MDA-7/IL-24) is a secreted cytokine which acts as a tumor suppressor. It is capable of selectively killing cancer cells, regardless of anatomic origin, while sparing normal cells. miRNAs are master regulators of gene expression that can play two roles in cancer: tumor-suppression and oncogenesis. We identified a number of miRNAs that are regulated by MDA-7/IL-24 using a PCR plate array containing probes for miRNAs known to play a role in prostate cancer. We independently validated the array with qRT-PCR to identify three miRNAs which are downregulated by MDA-7/IL-24 treatment in DU145, PC3, and PC3ML prostate cancer lines. These miRNAs were miR-125a, miR-145, and miR-23b. Their gene targets were identified using TargetScan and confirmed to be regulated in our prostate cancer model. NLRC5, KLF4, and KLF15, respectively, were upregulated after treatment with MDA-7/IL-24. We focused on NLRC5 as a novel target of MDA-7/IL-24, which plays a role in immune evasion by cancer cells. NLRC5 is upregulated following inhibition of miR-125a. It is not downregulated by overexpression of miR-125a which suggests that more than one miRNA may be acting to regulate its expression. Finally, we determined that miR-125a is downregulated by MDA-7 through DICER, an important processing enzyme for miRNA biogenesis.

La dystrophie musculaire facioscapulohumérale (FSHD) est la troisième myopathie la plus fréquente en Europe. La maladie atteint progressivement les muscles du visage, des bras et des jambes. Les symptômes apparaissent dans la majorité des cas avant 20 ans et la maladie, souvent douloureuse, provoque fréquemment un handicap majeur qui nécessite de se déplacer en fauteuil roulant. J'ai démontré que la protéine KLF15 est surexprimée dans les tissus des patients FSHD et dans les myoblastes cultivés in vitro et prélevés sur des patients FSHD. Des résultats préliminaires indiquent que la surexpression du facteur KLF15 pourrait être expliquée par le stress oxydant induit par DUX4 et la surexpression de certains facteurs de myogenèse induits par DUX4c. J'ai démontré que KLF15 interagit directement avec les répétitions D4Z4 et contrôle leur fonction d'activation de transcription. Ainsi KLF15 sert de médiateur entre les répétitions D4Z4 et deux gènes dans la région 4q35: FRG2 et DUX4c ce que explique la surexpression de ces deux gènes dans la FSHD. La surexpression du gène DUX4c, homologue du DUX4, perturbe le programme de différentiation musculaire en activant certains facteurs de myogenèse (myomiRs ou microRNAs myogéniques). En somme, la découverte du rôle du facteur KLF15 dans la FSHD met en évidence une boucle de rétrocontrôle positif qui relie la surexpression du facteur KLF15 avec la surexpression des gènes codés dans la région 4q35. Le rôle central du facteur KLF15 dans ce nouveau modèle de la maladie permet d'envisager une nouvelle piste thérapeutique pour la dystrophie FSHD basé sur l'inhibition du facteur KLF15.