Using the genome database of the phytopathogenic fungus, Alternaria brassicicola, we identified a gene with high homology to the cell wall integrity-associated mitogen-activated protein (MAP) kinase, Slt2 in the yeast, Saccharomyces cerevisiae. This MAP kinase consists of a predicted 1,251-bp open reading frame, and encodes a 416-amino-acid protein weighing 47501 Da. This homolog was designated AbSlt2 (A. brassicicola Slt2) and gene disruption knockout (KO) mutants were generated in an A. brassicicola wild type background. Several altered phenotypes were found in the mutants compared to the wild type. During growth in various liquid and solid media, the abslt2 mutants displayed slightly aberrant hyphal growth and were unable to develop at the same rate as wild type. Furthermore, scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed the abslt2 mutants showed decreased penetration ability, underdeveloped appresoria, and altered morphology on the leaf surface of the host plant, Brassica oleracea (cabbage) when compared to wild type. Abslt2 mutant hyphae exhibited slower growth in planta ultimately resulting in highly reduced virulence. Complementation of the disruption mutant with the wild type gene fully restored pathogenicity. Therefore, AbSlt2 is a new pathogenicity and developmental factor in A. brassicicola. / Master of Science

Le développement tumoral nécessite une dérégulation des contrôles normaux de la prolifération et de la différenciation cellulaires. Il est bien connu que la voie de signalisation ERK/MAP kinase est impliquée dans ces processus de régulation cellulaire. De plus, un rôle essentiel dans la transformation cellulaire est attribué à MEK1 qui est un élément central de cette voie. Une meilleure compréhension de l'implication de MEK1 dans les voies de transduction devrait donc nous permettre de mieux comprendre le developpement cellulaire et la transformation morphologique. Mes travaux de recherche tentent d'élucider les mécanismes de régulation des protéines kinases MEK1 et MEK2 dans le but de mieux comprendre leur divergence fonctionnelle et leur implication dans les différentes réponses cellulaires. Ainsi, l'étude de la voie ERK/MAPK chez les fibroblastes embryonnaires mutants pour le gène Mek1 indique que la transduction du signal amorcée par un neuropeptide, la bombésine, passe spécifiquement par MEK1 et serait indépendant de MEK2. La région C-terminale de MEK1 semble médier la spécificité de la réponse à la bombésine. Le domaine MSS, qui est une insertion d'une séquence riche en proline unique à MEK1 et MEK2 pourrait être la clef de cette réponse spécifique. En outre, nos travaux de délétion et d'interactions protéiques suggèrent qu'une variation de la conformation de la région C-terminale de MEK1 pourrait avoir lieu entre l'état inactif et l'état actif de ces MAPKKs. En absence d'activation, la région en caboxy du domaine kinase semble interagir avec la boucle d'activation se trouvant au cœur du domaine kinase. Cette interaction intramoléculaire serait dépendante de l'état de phosphorylation de MEK1. Par contre, la région en carboxy ne semble pas être un domaine d'autoinhibition ou un pseudo substrat puisque sa délétion ne met pas la protéine dans un état constitutivement actif. Ainsi, il est possible que cette région soit essentielle du point de vue structural pour permettre, en fonction de son activité, la régulation des interactions de MEK1 (ou MEK2) avec ses activateurs, substrats ou protéines d'échafaudage.

Le cœur est un organe central au fonctionnement du système cardiovasculaire. Il est physiologiquement compartimenté et est constitué de cellules spécialisées qui régulent les impulsions électriques ainsi que la contraction du myocarde. Le cœur adapte le flux sanguin en fonction des besoins du corps. En condition pathologique, le cœur recourt toutefois à des mécanismes compensatoires. Au niveau physiologique, la compensation s’observe par l’hypertrophie des cardiomyocytes qui, bien que bénéfique à court terme, exacerbe à long terme la fonction cardiaque. L’activation des « mitogen activated protein kinases » (MAPK) contribue autant au maintien de la fonction physiologique qu’à la détérioration pathologique du myocarde et serait également une cause de l’hypertrophie observée. Parmi les 5 groupes de MAPK connues, la MAPK p38 est formée de 4 isoformes dont les sérine/thréonine kinases p38α et p38γ sont exprimées de façon prédominante dans le cœur. Les p38 partagent les mêmes activateurs, mais leurs effecteurs diffèrent. Bien que le rôle de p38α semble impliqué dans l’aggravement des troubles cardiaques, celui de p38γ ne semble pas redondant à p38α et demeure incompris. Cette isoforme possède un motif de liaison aux domaines PDZ, unique chez les MAP kinases. Également, chez les cellules cardiaques, elle transloque au noyau en condition de stress. Le but de l’étude ici est de comprendre le rôle de p38γ et de ses motifs uniques sur la structure et la taille des cardiomyocytes. Afin de répondre au but de l’étude, plusieurs mutants adénoviraux de p38 ont été conçus. Un des mutants ne possède pas le motif de liaison aux domaines PDZ, deux autres contrôlent la localisation cellulaire soit au noyau, soit au cytoplasme, et un autre mutant est muté au site de phosphorylation. Des cardiomyocytes en culture ont été infectés par les différents mutants en présence de leur activateur en amont ou de la β-galactosidase. Les réseaux d’α-actinine, ainsi que la taille des cardiomyocytes, ont été observés par microscopie. Les observations effectuées montrent que p38γ entraîne une désorganisation des réseaux d’α-actinine lorsqu’il est phosphorylé. Également, il facilite l’hypertrophie des cardiomyocytes en présence de son activateur s’il est forcé hors du noyau ou en l’absence de son motif de liaison aux domaines PDZ. En conclusion, les résultats obtenus suggèrent que p38γ exerce bel et bien un rôle dans le maintien structural des cardiomyocytes par l’intermédiaire de l’α-actinine.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Die c-Jun-N-terminale Kinase (JNK), ein Mitglied der Familie der MAP-Kinasen (Mi-togen Activated Protein Kinases), wirkt als signalübertragender Effektor, der den klei-nen GTPasen der Rho–Familie Rac und Cdc42 nachgeschaltet ist. Rho-GTPasen spielen eine Schlüsselrolle in der Regulation von zellulären Aktinstrukturen und steuern Prozesse in der Zelle, die Änderungen der Aktinstruktur erfordern, wie z.B. Änderungen der Zellmorphologie, Zellmigration, Wachstum und Differenzierung. Genetische Studien an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster konnten eine Rolle des Drosophila-JNK-Homologs DJNK(basket) in der Regulation von Zellbewegungen und Zellmorphologieänderungen während der Drosophila-Embryogenese zeigen. Inhibierung der Funktion von DJNK auf allen Stufen der DJNK-Signaltransduktions-kaskade führt zum sogenannten dorsal closure-Phänotyp der Embryonen mit fehlender Zellstreckung und fehlender Migration dorsaler Epithelzellen. Der molekulare Mechanismus, mit dessen Hilfe Rho-GTPasen Aktinstrukturen regu-lieren und wie JNK Einfluss auf Zellmorphologie und Zellbewegung nimmt, ist bisher nicht bekannt. Die Identifizierung neuer, mit JNK interagierender Proteine könnte zum besseren Verständnis der Funktion und Regulation von JNK führen. In dieser Arbeit wurde ein Yeast-Two-Hybrid-Screen mit dem Drosophila-Homolog DJNK/basket durchgeführt, der zur Entdeckung des Drosophila-Proteins p150-Spir als Interaktionspartner von DJNK führte. Der C-terminus des p150-Spir-Proteins enthält eine JNK-Interaktionsdomäne, ein DEJL-Motiv (Docking Site for Erk and JNK, LxL) und wird von aktivierten JNK-Proteinkinasen phosphoryliert. p150-Spir ist ein Multi-Domänen-Protein, das in seiner aminoterminalen Hälfte eine Aufeinanderfolge von vier WH2-Domänen (Wiskott Aldrich Homology Domain 2) enthält. WH2-Domänen binden monomeres Aktin, Proteine mit WH2 Domänen, wie z.B. WASP oder WAVE sind Aktinreorganisatoren. Die transiente Überexpression von p150-Spir in NIH3T3-Mausfibroblasten führt ebenfalls zu einer Aktinreorganisation. Eine weitere Domäne in p150-Spir ist eine modifizierte FYVE-Zinkfinger-Struktur (mFYVE) im zentralen Bereich des Proteins, die für die subzelluläre Lokalisation von p150-Spir von Bedeutung ist. Mutationen, welche die Zinkfingerstruktur zerstören, führen bei Überexpression in NIH3T3-Zellen zu einer zytoplasmatischen Lokalisation der mutierten p150-Spir-Proteine, während Wildtyp-p150-Spir perinukleär akkumuliert. Spir-Proteine sind evolutionär hoch konserviert. Es konnten Spir-ähnliche Sequenzen auf den humanen Chromosomen 16 und 18, in der Maus und in der Seescheide Ciona savignyi gefunden werden. Der höchste Grad an Konservierung besteht im Bereich der funktionellen Proteindomänen. Ein in allen Spir-Proteinen ent-haltenes, als Spir-Box bezeichnetes hoch konserviertes Sequenzmotiv befindet sich unmittelbar vor dem mFYVE-Zinkfinger. Die Spir-Box zeigt Strukturverwandschaft zur Rab-GTPase-Bindungsregion in Rabphilin 3A, einem Protein, das ebenfalls eine FYVE-Domäne besitzt. Rab-GTPasen sind wie FYVE-Domänenproteine in die Regulation zellulärer Vesikeltransportprozesse involviert. Das Vorhandensein beider Do-mänen in p150-Spir deutet auf eine Rolle des Proteins in zellulären Transportprozes-sen hin. Ein denkbares Modell wäre, daß p150-Spir unter der Kontrolle von JNK-Signalen zelluläre Aktinstrukturen reguliert, die für Transportprozessse in der Zelle von Bedeutung sind; p150-Spir fungiert damit möglicherweise als direktes Bindeglied zwischen MAPK-Signaltransduktionskaskaden und dem Aktinzytoskelett. / Summary c-Jun-N-terminal kinases (JNKs) are members of the MAPK family (mitogen activated protein kinases) and act as downstream effectors of Rho family-GTPases, Rac and Cdc42. Rho family GTPases are involved in the regulation of cellular actin structures and control cellular processes which require remodelling of the actin skeleton, such as morphological changes, migration, growth and differentiation. A role for the Drosophila JNK-homolog DJNK/basket in the regulation of cell move-ment and cell shape changes during Drosophila embryogenesis arises from its func-tion in the process of dorsal closure. Inhibition of the DJNK-cascade results in a mu-tant phenotyp, where the dorsal elongation and migration of the epithelial cells fails. However, a direct link between JNK signaling and actin reorganization has not yet been established. A Yeast-Two-Hybrid-Screen using DJNK as a bait led to the discovery of the new Drosophila protein p150-Spir. p150-Spir is a multi-domain protein with a stretch of acidic amino acids, a cluster of 4 WH2-domains (Wiskott Aldrich Homology Domain 2), a Spir-Box and a modified FYVE zinc-finger motif (mFYVE). In addition, the C-terminus of p150-Spir harbors a docking site for ERK and JNK, LXL (DEJL-motif) and is phosphorylated by JNK in vitro and in vivo. When coexpressed with p150-Spir in NIH3T3 cells, JNK translocates to and colocalizes with p150-Spir at discrete spots around the nucleus. In its N-terminal part p150-Spir possesses 4 WH2-Domains. WH2-domains bind monomeric actin and WH2-family proteins, such as WASP and WAVE are involved in actin reorganization. We can show that in NIH3T3 mouse fibroblasts, p150-Spir co-localizes with F-actin and its overexpression induces clustering of filamentous actin around the nucleus. A modified FYVE zinc-finger structure (mFYVE) is located in the central region of the protein. FYVE-fingers mediate cell membrane localization of proteins. Disruption of the p150-Spir mFYVE-structure by deletion mutagenesis or cysteine/serine substitu-tions shows that the mFYVE-domain determines the subcellular localisation of p150-Spir. In contrast to the perinuclear distribution of the wild type p150-Spir, the mutated protein exhibits a uniform cytoplasmic distribution. Spir-family proteins are highly conserved among different species. Comparison of Drosophila p150-Spir sequences to EST data bases identified similar sequences in human (on chromosomes 16 and 18), mouse and the ascidian Ciona savignyi. A con-served sequence motif found in all Spir proteins - called Spir-Box - is located in the N-terminus, next to the mFYVE domain. Close inspection of the Spir-Box sequence revealed homology to the GTPase binding region of Rabphilin 3A, a FYVE domain containing protein which binds the small GTPase Rab3a. Rab-GTPases are involved in the regulation of cellular vesicle trafficking processes. The presence of a mFYVE domain in p150-Spir protein and a Spir-Box - a possible Rab-GTPase binding motif - suggests a potential function of Spir proteins in vesicel transport. In a possible model Spir initiates remodelling processes of the actin cytoskeleton, necessary for cellular transport processes under the control of JNK signals and thereby provides a direct link between MAPK-signaling and the actin cytoskeleton.

C. elegans is as an extremely powerful model for the study of innate immunity. MAP kinase signaling pathways in C. elegans are involved in the response of C. elegans to infection by pathogenic bacteria. The yeast S. cerevisiae can infect C. elegans, producing pathogenic effects. In this project, we tested whether several MAP kinase pathways are important for C. elegans¡¯ resistance to yeast infection. We tested members of several MAP kinase pathways including tir-1, nsy-1, sek-1 and pmk-1 in the p38 pathway, mek-1, jnk-1 and kgb-1 in JNK pathway and mek-2 and mpk-1 in the ERK pathway. We used survival assays to compare the responses of mutants of components of these pathways to the control responses of wild-type C. elegans. In the survival assay, we found that mutants in all three MAP kinase pathways showed a decreased survival relative to wild type; therefore all three pathways are important for innate immunity against the yeast pathogen. With respect to the p38 pathway, mutations affected survival but not the deformed anal region (Dar) phenotype, a putative defensive response induced by yeast in wild-type C. elegans. This indicates that for the p38 pathway, survival depends on some other immune response besides Dar. Finally, we hypothesize that cross talk occurs between p38 and JNK MAPK pathways in the C. elegans immune responses.

La phosphorylation/déphosphorylation des protéines est un mécanisme de signalisation intracellulaire commun. Parmi les kinases végétales, les Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs) sont impliquées dans de nombreux processus biologiques importants, comme la réponse aux stress biotiques et abiotiques, le développement et la dynamique du cytosquelette. Chez Arabidopsis thaliana et ce malgré de nombreux efforts, les fonctions des kinases impliquées dans les cascades MAPK restent peu inconnues. L'activation des kinases en utilisant des mutations mimant la phosphorylation des sites normalement phosphorylés est une approchequi a fait ses preuves dans le cas de MAP2Ks et a largement contribué à élucider leurs fonctions. Cette stratégie s’est révélée impossible dans le cas des MAPKs, puisque les résidus à muter restent encore à identifier. Pour contourner ce problème, nous avons adapté un crible basé sur la complémentation fonctionnelle d’un mutant MAPK de levure avec des formes aléatoirement mutées de MPK6d’Arabidopsis dans le but d'identifier des mutants présentant une activité constitutive. Nous en avons identifiés plusieurs et avons montré que ces formes constitutivement actives (CA) de MPK6 sont actives sans phosphorylation par les MAP2Ks. Par ailleurs, les mutations des résidus équivalents dans d'autres MAPKs les rendent également hyperactives, ce qui indique que cette stratégie peut être utilisée comme approche générale pour activer les MAPKs afin d’en comprendre les fonctions. L’étude des interactions protéine-protéine et l’analyse des profils dephosphorylation indiquent que les MAPKs CA conservent leur spécificité envers leurs substrats et interacteurs. Comme preuve de concept, nous avons généré des formes actives du MPK4. La MPK4 CA exprimée sous son propre promoteur a parfaitement complémenté le mutant mpk4. La caractérisation des lignées exprimant MPK4 CA confirme le rôle négatif de cette kinase dans les réponses de défense aux pathogènes des plantes que ce soit dans la PTI (PAMP Triggered Immunity) ou dans la ETI (Effector Triggered Immunity). Globalement, ce travail permettra de fournir des informations directes sur les cibles des MAPKs et devrait contribuer à la compréhension globale de la transduction du signal chez les plantes. / Protein phosphorylations and dephosphorylations are common events occurring duringintracellular signaling processes. Among plant kinases, Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs) are involved in signaling of many important biological processes, including biotic and abiotic stresses, development and cytoskeleton organization. Despite an abundant literature on MAPKs, the exact roles and direct targets of many Arabidopsis thaliana MAPKs are not clear yet. The activation of kinases using phospho-mimicking mutations of the phosphorylated residues was a successful approach in the case of MAP2Ks, helping to elucidate their functions. This strategy failed in the case of MAPKs since the necessary residues to mutate remain unclear. To bypass this problem, we adapted a screen based on the functional complementation of a MAPK yeast mutant with randomly mutated Arabidopsis MPK6 in order to identify the ones mutants showing constitutive activity. We identified several clones and showed that these constitutively active (CA) of MPK6 candidates are indeed active without phosphorylation by MAP2Ks. Interestingly, mutations of the equivalent residues in other MAPKs triggered constitutive activity as well, indicating that this strategy may be used as a general approach to activate MAPKs and identify their functions. Interaction and phosphorylation assays indicatedthat CA MAPKs retain their substrate and interactor specificity. As proof-of-concept, we generated active versions of MPK4. CA MPK4 expressed under itsown promoter successfully complements mpk4 mutant plants. Characterization of CA MPK4 lines further confirmed the negative role of MPK4 in plant pathogen defense responses and its implication in both PTI (PAMP Triggered Immunity) and ETI (Effector Triggered Immunity). Overall, the work will help to provide direct information on all MAPK targets and should be an important contribution to the overall understanding of signal transduction in plants.

Chronische Aktivierung von b-Adrenorezeptoren (b-ARs) durch Katecholamine ist ein Stimulus für kardiale Hypertrophie und Herzinsuffizienz. Ebenso führt die Expression von b1-ARs oder Gas-Proteinen in genetisch modifizierten Mäusen zu Hypertrophie und Herzinsuffizienz. Allerdings führt die direkte Aktivierung dem Gas nachgeschalteten Komponenten des b-adrenergen Signalwegs wie z.B. die Aktivierung der Adenylylcyclase (AC) oder der Proteinkinase A (PKA) nicht im signifikanten Ausmaß zur Herzhypertrophie. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass zusätzlich zu dem klassischen Signalweg, auch weitere durch Gas-Proteine aktivierte Komponenten in die b-adrenerg vermittelte Hypertrophieentwicklung involviert sind. Interessanterweise wurde vor kurzem ein hypertropher Signalweg beschrieben, der eine direkte Involvierung von Gbg-Untereinheiten bei der Induktion von Herzhypertrophie durch die extrazellulär-regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) zeigt: Nach Aktivierung Gaq-gekoppelter Rezeptoren binden Gbg-Untereinheiten an die aktivierte Raf/Mek/Erk Kaskade. Die Bindung der freigesetzten Gbg-Untereinheiten an Erk1/2 führt zu einer Autophosphorylierung von Erk1/2 an Threonin 188 (bzw. Thr208 in Erk1; im folgenden ErkThr188-Phosphorylierung genannt), welche für die Vermittlung kardialer Hypertrophie verantwortlich ist. In dieser Arbeit konnte nun gezeigt werden, dass auch die Aktivierung von b-ARs in Mäusen sowie von isolierten Kardiomyozyten zur Induktion von ErkThr188-Phosphorylierung führt. Darüberhinaus führte die Überexpression von Erk2 Mutanten (Erk2T188S und Erk2T188A), die nicht an Threonin 188 phosphoryliert werden können, zu einer deutlich reduzierten Hypertrophieantwort von Kardiomyozyten auf Isoproterenol. Auch die kardiale Expression der Erk2T188S Mutante im Mäusen verminderte die Hypertrophieantwort auf eine 2-wöchige Isoproterenol-Behandlung deutlich: Die linksventrikuläre Wanddicke, aber auch interstitielle Fibrose und Herzinsuffizienzmarker wie z.B. BNP waren signifikant reduziert. Weiterhin konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass tatsächlich ein Zusammenspiel von Ga und Gbg-vermittelten Signalen zur Induktion von ErkThr188-Phosphorylierung und damit zur Induktion von b-adrenerg vermittelter Hypertrophie notwendig ist. Während die Hemmung von Gbg-Signalen mit dem C-Terminus der GRK2 oder die Hemmung von Adenylylzyklase eine ErkThr188-Phosphorylierung und eine Hypertrophieantwort nach Isoprenalingabe effektiv reduzierten, führt die alleinige Aktivierung von Adenylylzyklase nicht zu einer Hypertrophieantwort. Diese Ergebnisse könnten bei der Entwicklung neuer möglicher therapeutischen Strategien zur Therapie b-adrenerg induzierter Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz helfen. / b-adrenergic receptors (b-ARs) participate strongly in the development of cardiac hypertrophy and human heart failure. Stimulation of b-adrenergic receptors with catecholamines as well as cardiac overexpression of b1-ARs or of Gas-proteins in transgenic mice induces cardiac hypertrophy. However, direct activation of their downstream targets, such as adenylyl cyclase (AC) or protein kinase A do not promote a significant degree of cardiac hypertrophy. These findings suggest that additional events may occur and that these events require Gas-protein activation. A hypertrophic pathway involving Gaq-protein coupled receptors has recently been described. Upon activation of Gaq-coupled receptors Gbg-subunits are released from Gaq and bind directly to the activated Raf/Mek/Erk cascade. Direct interaction between bg-subunits and activated Erk1/2 leads to an additional autophosphorylation of Erk2 at threonine 188, which mediates cardiac hypertrophy. Murine hearts, as well as isolated cardiomyocytes present an increase in Erk2Thr188-phosphorylation upon b-AR activation. Similarly overexpression of phosphorylation deficient Erk2 mutants (Erk2T188S and Erk2T188A) reduces b-AR mediated cardiomyocyte hypertrophy. Increase in left ventricular wall thickness, fibrosis and up-regulation of natriuretic peptide synthesis, which are physiological features for cardiac hypertrophy, are strongly inhibited in transgenic mice with a cardiac expression of Erk2T188S after two weeks of sustained isoproterenol treatment. It could further be shown in this work that b-AR mediated cardiac hypertrophy requires two distinct pathways initiated by Gs-protein activation: the canonical phosphorylation of Erk1/2 via adenylyl cyclase and the direct interaction of released bg-subunits with activated Erk1/2. Coincidence of both events leads to Erk2Thr188-phosphorylation, which activates then different transcription factors responsible for cardiac hypertrophy. Sequestration of bg-subunits by overexpression of the C-terminus of GRK2 bark-ct and inhibition of adenylyl cyclase efficiently reduced the hypertrophic response to isoproterenol, whereas direct activation of AC by forskolin failed to induce Erk2Thr188-phosphorylation and cardiomyocyte hypertrophy. These findings may help to develop new therapeutic strategies for the prevention of cardiac hypertrophy and maladaptive remodeling of the heart.

Die Mechanismen in einer Zelle, die die Genexpression und somit den Stoffwechsel, das Wachstum und das gesamte Zellverhalten steuern, sind ebenso bedeutsam für das Verständnis der grundlegenden Biologie einer lebenden Zelle wie für die Vorgänge der Krebsentstehung. Dabei bilden hochvernetzte, und strikt regulierte Signaltransduktionswege die Basis für ein belastbares und zugleich hochflexibles regulatorisches Netzwerk. Die Störung solcher Signalkaskaden kann zum einen ursächlich aber auch modifizierend auf die Bildung von Tumoren wirken. Die von Rezeptortyrosinkinasen (RTK) und RAS abhängigen Signalwege, die zur Aktivierung von AKT und ERK1/2 führen, sind hierbei von besonderem Interesse für die Entstehung des malignen Melanoms. Mutationen in Komponenten dieser Wege (z.B. NRAS, BRAF oder PTEN), die die Signalstärke erhöhen kommen in Melanomen sehr häufig vor. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die unterschiedlichen und vielfältigen Funktionen von MKP2, einem Feedbackregulator des ERK1/2-Weges, unter verschiedenen zellulären Rahmenbedingungen, untersucht. Des Weiteren wird eine Funktion des zum AP1-Komplex gehörenden FOSL1, einem unter transkriptioneller Kontrolle des ERK1/2-Weges stehendem Transkriptionsfaktors, hinsichtlich der Steuerung der Zell-Proliferation gezeigt. Weiterhin habe ich Aspekte der direkten pharmakologischen Inhibition des ERK1/2-Weges hinsichtlich ihres Effekts auf die Auslösung von Apoptose untersucht. Aufgrund der Häufigkeit von Mutationen in Genen, die für Proteine des ERK1/2-Weges kodieren (z.B. NRASQ61K, BRAFV600E), gilt die Inhibition dieses Signalwegs als vielversprechende Strategie zur Behandlung des Melanoms. Auch wenn klinische Studien, die Inhibitoren für MEK oder RAF als Einzelmedikamente verwenden, bei mehrmonatiger Behandlung sehr erfolgreich sind, konnten so keine langfristigen Erfolge erzielt werden. Aus diesem Grund werden nun Kombinationstherapien, die einen Inhibitor des ERK1/2-Weges und eine weitere Form der Therapie kombinieren, untersucht. Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt, dass der spezifische MEK Inhibitor PD184352 Melanomzellen vor der Apoptosewirkung von Cisplatin schützen kann. Einzelbehandlung mit Cisplatin führt hierbei zur Akkumulation von DNA Schäden, die wiederum Caspase-abhängig Apoptose induzieren. Zusätzliche Anwendung des MEK Inhibitors verringerte jedoch in einigen Zelllinien das Potential von Cisplatin, Apoptose auszulösen. Diese Zellen zeigten eine verstärkte Aktivierung der Serin/Threonin-KInase AKT nach MEK Inhibition. Diese AKT Aktivierung führte zur Inaktivierung der FOXO Transkriptionsfaktoren, was wiederum die Expression des pro-apoptotischen BH3-only Proteins PUMA verringerte. PUMA selbst ist ein wichtiger Bestandteil der Apoptose Maschinerie, die durch Cisplatin aktiviert wird. Die im Rahmen dieser Arbeit erhaltenen Befunde deuten darauf hin, dass RTKs, im besonderen EGFR, bei diesem Crosstalk eine Rolle spielen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Inhibition des RAS/RAF/MEK/ERK Signalweges im Melanom nicht zwangsläufig von Vorteil sein muss, falls die Zellen gleichzeitig mit einem genotoxischen Medikament behandelt werden. Hier kann sie sogar die Überlebensfähigkeit von Melanomzellen unter Apoptose induzierenden Bedingungen verbessern. / The mechanisms that enable cells to regulate their gene expression and thus their metabolism, proliferation or cellular behaviour are not only important to understand the basic biology of a living cell, but are also of crucial interest in cancerogenesis. Highly interwoven and tightly regulated pathways are the basis of a robust but also flexible regulatory network. Interference with these pathways can be either causative for tumorigenesis or can modify its outcome. The receptor tyrosine kinase (RTK) and RAS dependent pathways leading to AKT or ERK1/2 activation are of particular interest in melanoma. These signaling modules are commonly activated by different mutations that can be found in various pathway components like NRAS, BRAF or PTEN. The first part of this work deals with the diverse and versatile functions of the ERK1/2 pathway feedbackregulator MKP2 in different cellular, melanoma relevant settings. In addition, a functional role of the AP1-complex member FOSL1, an ERK1/2 transcriptional target being implicated in the regulation of proliferation, is demonstrated. Secondly, aspects of direct pharmacological inhibition of the ERK1/2 pathway with regard to the induction of apoptosis have been analysed. Due to the high frequency of melanoma related mutations occurring in the RAS/RAF/MEK/ERK pathway (e.g. NRASQ61K, BRAFV600E), inhibition of this signaling cascade is deemed to be a promising therapeutic strategy for the treatment of malignant melanoma. However, although in clinical trials mono-therapeutic treatment with MEK- or RAF inhibitors was successful in the short run, it failed to show satisfactory long-lasting effects. Hence, combination therapies using a MAPK pathway inhibitor and an additional therapy are currently under investigation. I was able to demonstrate that inhibition of MEK using the highly specific inhibitor PD184352 can have a protective effect on melanoma cells with regard to their susceptibility towards the apoptosis inducing agent cisplatin. Single application of cisplatin led to strong DNA damage and the induction of caspase-dependent apoptosis. Additional administration of the MEK inhibitor, however, strongly reduced the apoptosis inducing effect of cisplatin in several melanoma cell lines, These cells displayed an increased activation of the serine/threonine kinase AKT after MEK inhibition. This AKT activation concomitantly led to the phosphorylation of FOXO transcription factors, attenuating the cisplatin induced expression of the BH3-only protein PUMA. PUMA in turn was important to mediate the apoptosis machinery after cisplatin treatment. My results also indicate a participation of RTKs, in particular EGFR, in mediating MEK inhibitor induced activation of AKT. These results demonstrate that inhibition of the RAS/RAF/MEK/ERK signaling pathway in melanoma cell lines does not necessilary have favourable effects in a cytotoxic co-treatment situation. Instead, it can even enhance melanoma survival under pro-apoptotic conditions.