L'acide gras synthétase (FAS) est une enzyme clé dans la synthèse de novo des lipides. Son inhibition représente donc une approche intéressante dans la réduction de la lipogenèse. En présence de NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), cette enzyme synthétise la palmitate à partir de l'acétyl-CoA et du malonyl-CoA. Des facteurs hormonaux tels que l'insuline et la triiodothyronine (T3) et nutritionnels tels que les acides gras à chaîne moyenne (MCFAs) régulent l'activité de la FAS au niveau de la transcription. Toutefois, l'interaction entre ces facteurs est peu connue et mérite d'être explorée afin de comprendre la régulation de la FAS. Dans un premier temps, nous avons testé l'effet des MCFAs, hexanoate ou octanoate (1mM), sur l'activité enzymatique de la FAS sur des hépatocytes de poulet de 19 jours stimulés à la T3 (1 ,6 µM), à l'insuline (100 µM), et aux deux hormones sur une période de 24 heures. Deux inhibiteurs de protéine kinase, la H7 et la génistéine, ont également été utilisés pour déterminer l'impact de la phosphorylation sur la régulation de la FAS. L'activité enzymatique de la FAS a été déterminée dans ces différentes conditions de culture par mesure de la dégradation de NADPH à 340 nm par spectrophotométrie. La capacité des hépatocytes à capter les MCFAs ainsi que leur métabolisme intracellulaire ont également été évalués par des études de captation au C¹⁴ et de profil lipidique. Individuellement, l'insuline et la T3 stimulent faiblement l'activité de la FAS. Un effet synergique important est observé lorsque les cellules sont stimulées simultanément aux deux hormones. L'incubation avec la H7 réduit fortement l'activité de la FAS indépendamment des conditions de stimulation tandis que la génistéine a un faible potentiel inhibiteur. Ensemble, ces résultats suggèrent une coopération entre l'insuline et la T3 ainsi que l'existence d'une voie de signalisation impliquant une serine/ thréonine kinase dans la régulation de la FAS. L'insuline est impliquée dans le métabolisme des MCFAs, toutefois, l'inhibition n'est observée qu'en présence de la T3. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : FAS, Acides gras à chaîne moyenne, Insuline et triiodothyronine, Phosphorylation, Estérification.

Durant la progression du cancer, les cellules tumorales doivent envahir les tissus afin de se propager dans l'organisme. Pour ce faire, elles sécrètent ou expriment à leur surface des métalloprotéases matricielles, des enzymes capables de dégrader les composants de la matrice extracellulaire. Parmi ces enzymes, la métalloprotéase matricielle de type membranaire 1 (la MTI-MMP) joue un rôle primordial dans la progression tumorale. La MTI-MMP dégrade de nombreux composants de la matrice extracellulaire et des protéines de surface. Grâce à son activité protéolytique, la MTI-MMP joue un rôle important dans les différentes étapes de la progression tumorale. En effet, la MTl-MMP est importante dans l'angiogenèse tumorale, la formation de nouveaux capillaires à partir de vaisseaux pré-existants, car elle permet aux cellules endothéliales d'envahir la matrice extracellulaire. La MTI-MMP est également impliquée dans l'invasion tumorale et la formation de métastases. Bien que l'activité protéolytique de la MTI-MMP soit importante pour ses fonctions, plusieurs études ont démontré la participation de la séquence cytoplasmique de l'enzyme dans la migration et l'invasion tumorales. Toutefois, les mécanismes par lesquels le domaine intracellulaire de la MTI-MMP contribue aux fonctions de l'enzyme n'ont pas encore été élucidés. La présente thèse avait pour objectif principal d'étudier les mécanismes menant à l'implication du domaine cytoplasmique de la MTI-MMP dans la progression tumorale. Le premier objectif des travaux de recherche présentés dans cette thèse était d'identifier et de caractériser la phosphorylation de la MTI-MMP dans sa portion cytoplasmique. Pour ce faire, nous avons utilisé la mutagenèse dirigée afin d'identifier le site de phosphorylation de la MTI-MMP. Nos résultats démontrent que la MTI-MMP est phosphorylée sur son unique résidu tyrosine 573 situé dans la portion intracellulaire de l'enzyme. Cette phosphorylation a été confirmée par l'utilisation d'anticorps reconnaissant spécifiquement les formes phosphorylées de la MTI-MMP. De plus, la phosphorylation de cette enzyme requiert la présence de la kinase Src. La stimulation des cellules tumorales avec un facteur chimioattracteur induit la phosphorylation de la MTI-MMP endogène dans les cellules tumorales et endothéliales. Nous avons également montré que la phosphorylation de la MTI-MMP sur son résidu tyrosine intracellulaire est importante pour la migration des cellules tumorales et endothéliales. Le second objectif de cette thèse était d'étudier l'implication de la phosphorylation de la MTI-MMP dans la prolifération des cellules dans des matrices tridimensionnelles in vitro ainsi que dans la croissance tumorale in vivo. Nous avons constaté que la phosphorylation est importante pour la croissance des cellules tumorales dans des matrices tridimensionnelles alors qu'elle ne l'est pas dans des matrices en deux dimensions. Également, la phosphorylation de la MTI-MMP est nécessaire aux propriétés tumorigènes des cellules tumorales, à savoir la capacité de ces dernières à envahir de denses barrières de collagène fibrillaire et à former des colonies dans l'agar mou. Fait intéressant, nous avons constaté que l'inhibition de la phosphorylation de la MTI-MMP empêche la formation de xénogreffes chez la souris, suggérant que la MTl-MMP phosphorylée joue un rôle essentiel dans les mécanismes menant au développement tumoral. Le troisième objectif de cette thèse était de vérifier si la MTI-MMP phosphorylée était nécessaire pour la progression tumorale au niveau clinique. Nous avons donc étudié des spécimens provenant de biopsies de patients atteints de neuroblastome. Nos résultats ont démontré que la MTI-MMP phosphorylée était exprimée surtout dans les cas de neuroblastome avec un mauvais pronostic, alors que les cas qui avaient un bon pronostic exprimaient peu la MTI-MMP. Ces données indiquent que la phosphorylation de la MTI-MMP pourrait jouer un rôle important dans le développement du neuroblastome. Compte tenu du rôle majeur de la MTI-MMP phosphorylée dans la progression tumorale, le quatrième objectif de ces travaux de recherche était de concevoir une molécule pouvant inhiber la phosphorylation de la MTl-MMP afin de réduire le développement tumoral. Nous avons donc développé l'ACM-14, un peptide correspondant à la séquence cytoplasmique de la MTl-MMP dans laquelle la tyrosine a été remplacée par une phénylalanine et couplé à une séquence perméable aux cellules. Nos résultats démontrent que ACM-14 réduit la phosphorylation de la MTl-MMP et retarde par conséquent la croissance tumorale in vivo. En somme, les travaux présentés dans cette thèse apportent de nouvelles informations quant à l'implication du domaine intracellulaire de la MTI-MMP dans la progression tumorale. Les résultats présentés vont contribuer au développement et à l'élaboration de nouvelles stratégies afin d'inhiber le développement du cancer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cancer, Invasion tumorale, MTI-MMP, Phosphorylation, Traitement du cancer.

The initiation of cancer metastasis usually requires Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT), by which tumor cells lose cell-cell interactions and gain the ability of migration and invasion. Previous study demonstrated that p68 RNA helicase, a prototypical member of the DEAD-box RNA helicases, functions as a mediator to promote platelet-derived growth factor (PDGF)-induced EMT through facilitating nuclear translocation of β-catenin in colon cancer cells. In this context, p68 RNA helicase was found to be phosphorylated at the tyrosine 593 residue (referred as phosphor-p68) by c-Abl kinase, and this phosphorylation is required for the activation of β-catenin signaling and the consequent EMT. The phosphor-p68 RNA helicase-mediated EMT was characterized by the repression of an epithelial marker, E-cadherin, and the upregulation of a mesenchymal marker, Vimentin. E-cadherin, a major cell-cell adhesion molecule that is involved in the formation of adherens junctions, has been shown to sequester β-catenin at the cell membrane and thus inhibit its transcriptional activity. The functional loss of E-cadherin is the fundamental event of EMT. Despite the role of phosphor-p68 RNA helicase in regulating nuclear translocation of β-catenin, whether phosphor-p68 is involved in the regulation of E-cadherin remains unknown. Here, our data indicated that phosphor-p68 RNA helicase initiated EMT by transcriptional upregulation of Snail1, a master transcriptional repressor of E-cadherin. The data suggest that phosphor-p68 RNA helicase displaced HDAC1 from the chromatin remodeling MBD3:Mi-2/NuRD complex at the Snail1 promoter, thereby activating the transcription of Snail1. In the xenograft tumor model, abolishing the phosphorylation of p68 RNA helicase by the expression of Y593F mutant resulted in a significant reduction of metastatic potential in human colon cancer cells. Analyses in the colon cancer tissues also revealed that the tyrosine 593 phosphorylation level of p68 RNA helicase is substantially enhanced in the tumor tissues comparing to that in the corresponding normal counterparts, suggesting a correlation of phosphor-p68 and tumor progression. In conclusion, we showed that tyrosine phosphorylation of p68 RNA helicase positively correlated to the malignant status of colon cancer progression. The molecular basis behind this correlation could be partly through the transcriptional regulation of Snail1.

This study was initiated to investigate a possible strategy to alter an enzyme deficiency in a mouse model. The enzyme investigated is a multifunctional nucleoside kinase from Drosophila melanogaster (Dm-dNK). This enzyme has special features in that it has higher enzymatic activity than any other known nucleoside kinases and still has similar substrate specificity as the human nucleoside kinases. The deficiency where the Dm-dNK transgenic mice model will be used is a TK2 deficient model with severe phenotype caused by mitochondrial DNA depletion. The Dm-dNK transgenic mice model will be used as a way to rescue the TK2 deficient mice. The results from the present study show that Dm-dNK expression in mice results in a substantial increase of thymidine phosphorylation in several investigated tissues. The mice were otherwise normal as judged by life span, weight and behavior. The mitochondrial DNA was also detected at normal levels. In conclusion, the Dm-dNK mouse model is promising as a way to rescue the severe phenotype of the TK2 deficient mice.

Triacylglycerols are the predominant molecules of energy storage in eukaryotes. Triacylglycerol synthesis is catalyzed by acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase (DGAT) enzymes, DGAT1 and DGAT2. Although the use of molecular tools, including targeted disruption of either DGAT enzyme, has shed light on their metabolic functions, little is known about the mechanisms responsible for regulating DGAT activity. Several lines of evidence from previous studies have suggested that DGAT1, but not DGAT2, is subject to regulation by phosphorylation and that protein kinase A (PKA)-dependent pathways are likely involved. In this study, the role of PKA in regulating DGAT activity and triacylglycerol synthesis during lipolysis was investigated. By using 3T3-L1 adipocytes, in vitro DGAT activity was shown to increase 2 fold during lipolysis. This data suggests that PKA might phosphorylate and activate DGAT1 during lipolysis to promote the recycling/re-esterification of excessive free fatty acids into triacylglycerols before they reach toxic levels within the cell. Additionally, high-performance liquid chromatography electrospray ionization mass spectrometry/mass spectrometry was exploited to identify PKA phosphorylation sites of DGAT1, and serine-17, -20 and -25 were identified as potential PKA phosphorylation sites using this methodology. The functional importance of these three potential phosphorylation sites was examined. Mutations of these sites to alanines (to prevent phosphorylation) or aspartates (to mimic phosphorylation) gave rise to enzymes functioning similarly to wild-type DGAT1. These phosphorylation sites appeared to be functionally silent as they were not involved in regulating DGAT1 activity, multimer formation, or enzyme stability. However, PKA phosphorylation at these three sites seemed to play a role in affinity of DGAT1 for its diacylglycerol substrate. These results indicate the existence of other unidentified, functionally active PKA phosphorylation sites or phosphorylation sites of other kinases, which are involved in regulating DGAT1.

Open Access Article

ABSTRCT In mammals protein tyrosine phosphorylation plays an important role in the activation of programmed cell death. However, tyrosine phosphorylation involved in cell death has not been examined in plants. These studies demonstrated that D-mannose induced cell death and DNA fragmentation in rice suspension cells. In the presence of mannose for 24 hours, tyrosine phosphorylation of two proteins, 20 kDa and 43 kDa markedly increased. After incubating 3 days, the level of phosphotyrosine accumulation declined in bands of 16 and 20 kDa. In addition, the occurrence of DNA fragmentation and two tyrosine-phosphorylated proteins, 26 kDa and 40 kDa, were detected in aged suspension-cultured cells. The expression of genes that encode mitogen-activated protein kinase (MAPK) kinase (MEK)/MAPK signalling pathway, OsMEK and OsMAPK2, are up regulated during D-mannose treatment. The results provide evidence that protein tyrosine phosphorylation as well as MEK/MAPK signalling pathway is associated with cell death in rice.

Diatoms are unicellular photosynthetic algae that display intricately patterned cell walls made of amorphous silicon dioxide (silica). Long-chain polyamines and highly phosphorylated proteins, silaffins and silacidins, are believed to play an important role in biosilica formation. The phosphate moieties on silaffins and silacidins play a significant role in biomineral formation, yet no kinase has been identified that phosphorylates these biomineral forming proteins. This dissertation describes the characterization of a novel kinase from the diatom Thalassiosira pseudonana, tpSTK1, which is upregulated during silica formation. A recombinantly expressed histidine-tagged version of tpSTK1 was capable of phosphorylating recombinant silaffins but not recombinant silacidin in vitro. Through establishing methods for subcellular fraction of T. pseudonana membranes in combination with antibody inhibition assay, it was discovered that native tpSTK1 phosphorylates silaffins but not silacidins in vitro (i.e. it exhibits the same substrate specificity as recombinant tpSTK1). As tpSTK1 is an abundant protein in the ER lumen (~ 0.5 % of total ER protein) it seems highly likely to function as a silaffin kinase in vivo. TpSTK1 lacks clear sequence homologs in non-diatom organisms and is the first molecularly characterized kinase that appears to be involved in biomineralization. The predicted kinase domain (KD) of tpSTK2, the only T. pseudonana homolog of tpSTK1, was recombinantly expressed and tested for phosphorylation activity. Recombinant tpSTK2-KD and native tpSTK2 exhibited detectable activity with myelin basic protein, but did not phosphorylate silaffins or silacidins in vitro. Western blot analysis demonstrated that native tpSTK2 was not present in the ER, but associated with the cytosol and Golgi membrane containing subcellular fractions.

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2008. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains vii, 110 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 94-107).

Proefschrift--Universiteit Leiden, 2003. / Bibliogr. en fin de chap.