Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Hydratationsverhaltens von alkylsubstituierten Aminen und deren korrespondierenden Ammoniumionen mit Hilfe von Car-Parrinello-Moleküldynamik Simulationen (CPMD). Dabei konnten Fragestellungen hinsichtlich der Koordinationszahlen, des Lösungsmittelaustausches und der molekülspezifischen pKB-Werte beantwortet werden. Des Weiteren lässt die Arbeit Aussagen über einen Zusammenhang von Hydratation und anormaler Basiszitätsreihenfolge der Amine zu und ermöglicht zusätzlich die Beschreibung von Systemen mit mehreren Aminfunktionen durch die Anwendung der gewählten Bedingungen. Zur Simulation des Hydratationsverhaltens wurden Wasser enthaltende Lösungsmittelboxen erstellt, bei denen das zu untersuchende Molekül zentral angeordnet war. Nach dem Ausschluss dimensionsabhängiger Effekte durch die Equilibrierung auf Grundlage einer kraftfeldbasierten Moleküldynamik, konnte eine geeignete Boxgröße bestimmt werden, die neben der Berechnung der ersten Hydratationssphäre auch die Beschreibung einer möglichen zweiten Hydratationssphäre erlaubt. Anhand der erhaltenen CPMD-Trajektorien aus den erfolgreichen Simulation wurden Verteilungsfunktionen berechnet. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit experimentell bekannten Werten und Berechnungen an reinem Wasser zeigte, dass das System real vorliegende Bedingungen wiedergibt. Die ermittelten gNO(r) -Verteilungsfunktionen der Amine bzw. deren korrespondierender Ammoniumionen weisen signifikante Unterschiede auf und spiegeln einen grundsätzlich verschiedenen Aufbau der Hydratationssphären wieder. Dabei besitzen alle freien Amine eine starke Wasserstoffbrückenbindung unter Einbeziehung des freien Elektronenpaares am Stickstoffatom, während sich an den Aminwasserstoffatomen nur sehr schwache Wechselwirkungen beobachten ließen. Abgesehen vom Trimethylamin sind die Hydratationssphären der Amine wenig strukturiert und der Wasseraustausch zwischen erster und zweiter Hydratationssphäre verläuft sehr schnell. Im Gegensatz dazu ist die Umgebung der Ammoniumionen stark strukturiert. Alle Ammoniumwasserstoffatome sind in Wasserstoffbrückenbindungen einbezogen und es existiert ein vergleichsweise langlebiger Käfig aus Wassermolekülen um das Ammoniumion. Zusätzlich befindet sich zeitweise ein weiteres, wesentlich mobileres Wassermolekül in der ersten Hydratationssphäre, das in der Lage ist einen Wasseraustausch einzuleiten. Dabei konnten für das Ammoniumion und das Methylammoniumion konkrete Mechanismen des Wasseraustausches bestimmt werden. Die Berechnung der pKB- bzw. pKA -Werte für die untersuchten Systeme war ein weiterer Bestandteil der Arbeit. Dazu wurde ein statistischer Ansatz zur Ermittlung der freien Energie herangezogen, bei dem die Mittelwerte der Verteilungsfunktionen verwendet werden, so dass die zu erwartende Genauigkeit eng mit der Simulationszeit verknüpft ist. Auf Grundlage von Strukturoptimierungen an Ammoniumionen, die mit wenigen Wassermolekülen umgeben waren, konnten unter Variation der NH-Bindungslängen Energiegradienten ermittelt werden, die eine Aussage über die möglichen Übergangszustände bei der Deprotonierung lieferten. Als gute Näherung des Übergangszustandes kann demnach für alle Methylammoniumionen eine NH-Bindungslänge von 1,22 Ǻ in Betracht gezogen werden. Mit Hilfe dieser Bindungslänge wurde die Wahrscheinlichkeit der Deprotonierung für alle Ammoniumionen berechnet, wobei Simulationen bei denen ein spontaner Protonenübergang auftrat keine Berücksichtigung fanden. Die Ergebnisse der methylsubstituierten Amine zeigen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Werten mit einer Abweichung von maximal +0,3 pK-Einheiten. Diese Abweichung entspricht in etwa 1,5 kJ/mol, was für theoretische Arbeiten einen sehr kleinen Fehler darstellt. Auf Grund der gewählten Bedingungen ist beim Ammoniumion die Wahrscheinlichkeit für die Deprotonierung unterschätzt wurden. Dadurch ist der entsprechende pKB -Wert kleiner als der experimentell ermittelte Wert. Im Verlauf der Arbeit konnte weiterhin gezeigt werden, dass das Verfahren und die gewählten Bedingungen auch für ethylsubstituierte Alkylamine und deren korrespondierende Ammoniumionen angewendet werden können. Die Genauigkeit der Ergebnisse hängt dabei hauptsächlich von der Simulationszeit ab. Ein entscheidender Punkt der Arbeit ist der Nachweis, das mit Hilfe dieser Moleküldynamik-Simulationen auch Moleküle mit mehreren Aminfunktionen berechnet werden können. Es ist somit möglich Differenzierungen in der Protonierung und Hydratation der einzelnen Aminfunktionen vorherzusagen.

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

The present study deals with the nature of the New Order Government policies toward the Indonesian Chinese ethnic group and the role of Bakom PKB in assisting the New Order Government to formulate and implement the pembauran policy. This study will consider the policy communication framework toward the Indonesian Chinese ethnic group in Indonesia, and discuss the New Order Government policies, and the role of the Bakom PKB within this framework. Two case studies are used to iluminate the role of Bakom PKB in channeling the pembauran policy from the government to the society vice versa. In the case of settling the citizenship status of Chinese descent, the role of Bakom PKB in assisting the New Order Government in formulating and implementing the pembauran policy is obvious right from its establishment. While in the case of the development and implementation of kemitraan (partnership) policy, the Bakom PKB only has a public relation function. The development and implementation of kemitraan policy is carried out by the organisation/association/institutions which are included in the pembauran policy communication networks. There are also discussions on the New Order Government policies concerning the Indonesian Chinese in the period 1966 - 1996, and the communication networks that existed amongst the Bakom PKB, Pokja Inlerdep and private institutions in disseminating the idea of pembauran in the frame of national integration.

Deregulated cell proliferation, resulting from disruption of cell cycle control, is characteristic of many cancers. In normal cells, cell cycle progression is mediated by a family of cyclin dependent kinases (Cdks) that are positively regulated by associated cyclins. The activities of these cyclin-Cdk complexes are regulated by two protein families: the inhibitors of Cdk4 (INK4) and the kinase inhibitor proteins (KIP). p27 is a KIP family member that can inhibit cyclin E-Cdk2 activity. It also plays a role in the assembly and nuclear import of cyclin D-Cdk4 in early G1. p27 has been shown to be deregulated in human cancers by accelerated proteolysis, sequestration in cyclin D-Cdk complexes, and mislocalization to the cytoplasm. The causes of these alterations are not fully understood, but result, at least in part, from changes in signal transduction pathways that alter p27 phosphorylation and function. Activation of both the Ras/Raf/ mitogen activated protein kinase (MAPK) and the phospho-inositol 3' kinase (PI3K) pathways have been shown to alter p27 function and to activate p27 degradation in different cell types. In this thesis, I have investigated the roles played by two kinases downstream of PI3K, protein kinase B (PKB) and p90 ribosomal S6 kinase (RSK1), in regulation of p27 function. I observed that PKB-mediated phosphorylation of p27 promotes p27-cyclin D1-Cdk4 assembly. p27 phosphorylation by RSK1 alters the interaction of p27 with cytoskeleton proteins to promote cell motility. I observed that PKB activation and the appearance of p27pT157 and p27pT198 in early G1 precede p27-cyclin D1-Cdk4 assembly. PI3K/PKB inhibition dissociates cellular p27-cyclin D1-Cdk4 and p27T157A, p27T198A and p27T157A/T198A bind cellular cyclin D1 and Cdk4 poorly. Cellular p27pT157 and p27pT198 co-precipitate with Cdk4 but not Cdk2. p27 phosphorylation by PKB increases the ability of p27 to assemble cyclin D1-Cdk4 in vitro, but yields inactive Cdk4. While Src does not affect p27's ability to assemble cyclin D1-Cdk4, Src treatment yields catalytically active p27-cyclin D1-Cdk4. Thus, while PKB dependent p27 phosphorylation promotes p27-cyclin D1-Cdk4 assembly, tyrosine phosphorylation of p27 is required for activation of p27-cyclin D1-Cdk4 complexes. Constitutive activation of PKB and Abl or Src family kinases in cancers would drive p27 phosphorylation, increase cyclin D1-Cdk4 assembly and activation, and reduce the cyclin E-Cdk2 inhibitory function of p27. Combined therapy with both Src and PI3K/PKB inhibitors may reverse this process. While RSK1 has been shown to phosphorylate p27, the key phosphorylation sites and the consequence of this phosphorylation event were not fully elucidated. I have shown that RSK1 activation in early G1 precedes p27 phosphorylation at T157 and T198 in synchronized cell populations. Overexpression of RSK1 causes resistance to G1 arrest by TGF-â. Moreover, cells overexpressing RSK1 show an increase in p27 phosphorylation at T198, increased p27 stability, and an increase in p27 binding to Cdk4. In addition, RSK1-transfectants have increased cytoplasmic p27, associated with increased cell motility and inhibition of RhoA. p27 phosphorylation by recombinant RSK1 increases p27 binding to RhoA, while p27T157A/T198A shows reduced association with RhoA in cells. Thus, phosphorylation of p27 at T198 by RSK1 promotes its binding to RhoA and loss of actin stress fiber stability. Oncogenic RSK1 activation may promote increased cancer cell migration and cancer metastasis. Taken together our results indicate that oncogenic activation of the PI3K pathway can contribute to loss of cyclin E-Cdk2 inhibitory action of p27 by at least two mechanisms. Activation of PKB and RSK1 signaling would promote cytoplasmic mislocalization of p27, p27-RhoA binding and inhibition of the RhoA pathway to augment cell motility. In addition, these phosphorylation events on p27 would increase the assembly of p27-cyclin D1-Cdk4 as a first step in a chain of events that would promote that nuclear import and activation of D-type cyclin Cdk complexes, shifting the equilibrium away from the Cdk2 inhibitory action of p27.

Clathrin-mediated endocytosis is the process whereby specific cargoes are internalized into coated vesicles from the plasma membrane. Numerous clathrin adaptors facilitate this process by linking the coat protein clathrin to the plasma membrane by associating with PI(4,5)P2 and binding to membrane-bound cargo. Here, I investigated the role of two clathrin adaptors, APβ1/2 and Hip1r, in clathrin-mediated endocytosis. I found that Dictyostelium APβ1/2 functions in both the AP1 and AP2 complexes, unlike vertebrates, which have distinct β subunits for each AP complex. I found that APβ1/2 function is required for several clathrin-dependent processes, including cytokinesis, development and osmoregulation. I also uncovered a role for APβ1/2 in the stability other subunits of the AP1 and AP2 complexes. Finally, phenotypic comparisons of APβ1/2 mutant cells with cells missing subunits that are specific to the AP1 or AP2 complex allowed me to distinguish between endocytic defects and endosomal trafficking defects in clathrin mutants. My investigation of Hip1r centered on the known requirement for Hip1r in actin dynamics during endocytosis and a possible role for Hip1r phosphorylation in regulating actin. To determine how phosphorylation contributes to Hip1r function, I identified a specific serine residue that serves as a Hip1r phosphorylation site. I also identified a novel role for the kinase PKB in Hip1r phosphorylation. I determined that phosphorylation is not required for Hip1r localization to the plasma membrane. Similar to Hip1r, PKB is required for proper actin dynamics during endocytosis. My results support a model in which epsin recruits Hip1r to the plasma membrane during formation of clathrin-coated vesicles. Here, Hip1r functions as both a clathrin adaptor and a negative regulator of actin polymerization. I propose that phosphorylation of Hip1r by PKB triggers a reduction in the affinity of Hip1r for clathrin, which may stimulate actin polymerization and tethering of clathrin-coated vesicles with the actin cytoskeleton. / text

Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Hydratationsverhaltens von alkylsubstituierten Aminen und deren korrespondierenden Ammoniumionen mit Hilfe von Car-Parrinello-Moleküldynamik Simulationen (CPMD). Dabei konnten Fragestellungen hinsichtlich der Koordinationszahlen, des Lösungsmittelaustausches und der molekülspezifischen pKB-Werte beantwortet werden. Des Weiteren lässt die Arbeit Aussagen über einen Zusammenhang von Hydratation und anormaler Basiszitätsreihenfolge der Amine zu und ermöglicht zusätzlich die Beschreibung von Systemen mit mehreren Aminfunktionen durch die Anwendung der gewählten Bedingungen. Zur Simulation des Hydratationsverhaltens wurden Wasser enthaltende Lösungsmittelboxen erstellt, bei denen das zu untersuchende Molekül zentral angeordnet war. Nach dem Ausschluss dimensionsabhängiger Effekte durch die Equilibrierung auf Grundlage einer kraftfeldbasierten Moleküldynamik, konnte eine geeignete Boxgröße bestimmt werden, die neben der Berechnung der ersten Hydratationssphäre auch die Beschreibung einer möglichen zweiten Hydratationssphäre erlaubt. Anhand der erhaltenen CPMD-Trajektorien aus den erfolgreichen Simulation wurden Verteilungsfunktionen berechnet. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit experimentell bekannten Werten und Berechnungen an reinem Wasser zeigte, dass das System real vorliegende Bedingungen wiedergibt. Die ermittelten gNO(r) -Verteilungsfunktionen der Amine bzw. deren korrespondierender Ammoniumionen weisen signifikante Unterschiede auf und spiegeln einen grundsätzlich verschiedenen Aufbau der Hydratationssphären wieder. Dabei besitzen alle freien Amine eine starke Wasserstoffbrückenbindung unter Einbeziehung des freien Elektronenpaares am Stickstoffatom, während sich an den Aminwasserstoffatomen nur sehr schwache Wechselwirkungen beobachten ließen. Abgesehen vom Trimethylamin sind die Hydratationssphären der Amine wenig strukturiert und der Wasseraustausch zwischen erster und zweiter Hydratationssphäre verläuft sehr schnell. Im Gegensatz dazu ist die Umgebung der Ammoniumionen stark strukturiert. Alle Ammoniumwasserstoffatome sind in Wasserstoffbrückenbindungen einbezogen und es existiert ein vergleichsweise langlebiger Käfig aus Wassermolekülen um das Ammoniumion. Zusätzlich befindet sich zeitweise ein weiteres, wesentlich mobileres Wassermolekül in der ersten Hydratationssphäre, das in der Lage ist einen Wasseraustausch einzuleiten. Dabei konnten für das Ammoniumion und das Methylammoniumion konkrete Mechanismen des Wasseraustausches bestimmt werden. Die Berechnung der pKB- bzw. pKA -Werte für die untersuchten Systeme war ein weiterer Bestandteil der Arbeit. Dazu wurde ein statistischer Ansatz zur Ermittlung der freien Energie herangezogen, bei dem die Mittelwerte der Verteilungsfunktionen verwendet werden, so dass die zu erwartende Genauigkeit eng mit der Simulationszeit verknüpft ist. Auf Grundlage von Strukturoptimierungen an Ammoniumionen, die mit wenigen Wassermolekülen umgeben waren, konnten unter Variation der NH-Bindungslängen Energiegradienten ermittelt werden, die eine Aussage über die möglichen Übergangszustände bei der Deprotonierung lieferten. Als gute Näherung des Übergangszustandes kann demnach für alle Methylammoniumionen eine NH-Bindungslänge von 1,22 Ǻ in Betracht gezogen werden. Mit Hilfe dieser Bindungslänge wurde die Wahrscheinlichkeit der Deprotonierung für alle Ammoniumionen berechnet, wobei Simulationen bei denen ein spontaner Protonenübergang auftrat keine Berücksichtigung fanden. Die Ergebnisse der methylsubstituierten Amine zeigen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Werten mit einer Abweichung von maximal +0,3 pK-Einheiten. Diese Abweichung entspricht in etwa 1,5 kJ/mol, was für theoretische Arbeiten einen sehr kleinen Fehler darstellt. Auf Grund der gewählten Bedingungen ist beim Ammoniumion die Wahrscheinlichkeit für die Deprotonierung unterschätzt wurden. Dadurch ist der entsprechende pKB -Wert kleiner als der experimentell ermittelte Wert. Im Verlauf der Arbeit konnte weiterhin gezeigt werden, dass das Verfahren und die gewählten Bedingungen auch für ethylsubstituierte Alkylamine und deren korrespondierende Ammoniumionen angewendet werden können. Die Genauigkeit der Ergebnisse hängt dabei hauptsächlich von der Simulationszeit ab. Ein entscheidender Punkt der Arbeit ist der Nachweis, das mit Hilfe dieser Moleküldynamik-Simulationen auch Moleküle mit mehreren Aminfunktionen berechnet werden können. Es ist somit möglich Differenzierungen in der Protonierung und Hydratation der einzelnen Aminfunktionen vorherzusagen.

Bradykinin (BK) acts through eNOS to reduce MAPK-mediated feedback inhibition of insulin signalling. Preliminary data suggest that the sGC-cGMP-PKG pathway, a prominent NO target, is involved. Our present study aimed to support the role of this pathway with atrial natriuretic peptide (ANP), which uses a receptor associated GC (NPR-A) to generate cGMP. We found that treating adipocytes with ANP mimicked BK effects on insulin-stimulated glucose uptake, Tyr-IRS-1 and Akt/PKB phosphorylation, as well as JNK and ERK1/2 inhibition. These outcomes depended on GC-cGMP-PKG signalling since A71915 (NPR-A antagonist), and KT-5823 (PKG inhibitor), completely abrogated them, while zaprinast (phosphodiesterase inhibitor), prolonged ANP actions. Furthermore, decreased MAPK phosphorylation was independent of upstream kinase activity, suggesting that MAPK phosphatases may be involved. These data indicate that BK and ANP act through the GC-cGMP-PKG pathway to potentiate insulin signalling via attenuated feedback inhibition. Stimulating the GC-cGMP-PKG pathway may, therefore, be a promising therapy for T2DM.

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

<p>Integrins are a protein family of cell surface receptors, expressed in all cell types in the human body, except the red blood cells. Besides their importance in mediating physical connections with the surrounding environment, the integrin family members are also vital signalling mediators. They have no intrinsic kinase activity; instead the signals are transduced through conformational changes. </p><p>In this thesis, work is presented which is focused on molecular mechanisms of integrin signal transduction. The signal transduction was first studied from a structural point of view, determining the transmembrane domain borders of a few selected integrin family members and ruling out a signalling model involving a “piston-like” movement. </p><p>Then, downstream signalling events involved in the beta1 integrin-induced activation of Akt via the PI3kinase family were characterized. Our results identify a novel pathway for PI3K/Akt activation by beta1 integrins, which is independent of focal adhesion kinase (FAK), Src and EGF receptor. Furthermore, both beta1 integrins and EGF receptors induced phosphorylation of Akt at the regulatory sites Thr308 and Ser473, but only EGF receptor stimulation induced tyrosine phosphorylation of Akt.</p><p>Finally, signals from beta1 integrins underlying the morphologic changes during cell spreading were studied. A rapid integrin-induced cell spreading dependent on actin polymerisation was observed by using total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. This integrin-induced actin polymerisation was shown to be dependent on PI3K p110alpha catalytic subunit and to involve the conserved Lys756 in the beta1-integrin membrane proximal part.</p>

The control of phosphatidylinositol 3, 4, 5-trisphosphate [PtdIns(3,4,5)P3] level depends on the activities of both PI kinase and PtdIns(3,4,5)P3 phosphatases: 5-phosphatase like SHIP1 and SHIP2, and 3-phosphatase like PTEN. The ubiquitous SH2 domain containing inositol 5-phosphatase SHIP2 contains both a series of protein interacting domains and the ability to dephosphorylate PtdIns(3,4,5)P3. Previous reports obtained in SHIP2 deficient mice have shown that SHIP2 is involved in the control of insulin sensitivity and reducing weight gain on fatty diet. Since SHIP2 is a lipid phosphatase as well as a docking protein, the initial aim that emerged in the lab was to measure the inositol lipid levels in SHIP2 +/+ and deficient cells and compare the levels of 3-phosphoinositides PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(3,4)P2. At first, we developed mouse embryonic fibroblasts (MEF) as a cellular model. Amongst various stimuli tested, surprisingly, only serum showed an obvious difference in terms of PtdIns(3,4,5)P3 level. This lipid was significantly up regulated in SHIP2 -/- cells but only after short-term (i.e. 5-10 min) incubation with serum. The difference in PtdIns(3,4,5)P3 levels in heterozygous fibroblast cells was intermediate between the +/+ and -/- cells. Serum stimulated PI3K activity appeared to be comparable between +/+ and -/- cells. Moreover, PKB, but not MAP kinase activity, was also potentiated in SHIP2 deficient cells stimulated by serum. The up regulation of PKB activity in serum stimulated cells was totally reversed in the presence of the PI3K inhibitor LY-294002, in both +/+ and -/- cells. Reactive oxygen species (ROS) have emerged as physiological mediators of many cellular responses. H2O2 mimics some effects of insulin in a number of cell culture systems. It also inactivates tyrosine phosphatase activities including PTEN. In addition, in Swiss 3T3 fibroblasts, Gray et al reported that exposure of the cells to H2O2 resulted a huge increase in PtdIns(3,4)P2 level. The authors suspected that the effect was attributed to a inositol 5-phosphatase activity. We thus exposed our cells to H2O2 in order to address the question of the role of SHIP2 in response to oxidative stress. We worked on the same SHIP2 MEF model, stimulated by H2O2: at 15 min, PtdIns(3,4,5)P3 was markedly increased in SHIP2 -/- cells as compared to +/+ cells. In contrast, no significant increase in PtdIns(3,4)P2 could be detected at 15 or 120 min incubation of the cells with H2O2 (0.6 mM). PKB activity was upregulated in SHIP2 -/- cells in response to H2O2 and therefore follows the regulation of PtdIns(3,4,5)P3. As for serum, the PI3K activity appeared to be comparable between +/+ and -/- cells. The levels of PTEN and type I 4-phosphatase [an enzyme that acts on PtdIns(3,4)P2] remained unchanged between the two types of cells. SHIP2 add back experiments in SHIP2 -/- cells confirm its critical role in the control of PtdIns(3,4,5)P3 level in response to H2O2: the decrease in PtdIns(3,4,5)P3, observed in SHIP2 expressing cells, was no longer seen in cells infected with a catalytic mutant of this enzyme.