Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2008. / The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Vita. "May 2008" Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Nevada, Reno, 2002. / Includes bibliographical references. Online version available on the World Wide Web.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2004. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 106-122).

Thesis (Ph. D.)--Lunds universitet, 2005. / Title from title screen. Description based on contents viewed May 20, 2005. Includes bibliographical references (p. [36]-[48]).

Thesis (Ph.D. in Pharmacology) -- University of Colorado Denver, 2008. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 100-118).

Thesis (Ph.D. in Cell and Developmental Biology) -- University of Colorado at Denver and Health Sciences Center, 2005. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 123-141). Free to UCDHSC affiliates. Online version available via ProQuest Digital Dissertations;

Ο αγγειακός ενδοθηλιακός παράγοντας (VEGF) επάγει την παραγωγή του μονοξειδίου του αζώτου(ΝΟ), το οποίο διαμεσολαβεί πολλές από τις αγγειογενετικές δράσεις του. Μολονότι, γνωρίζουμε ότι ο «υποδοχέας του ΝΟ» διαλυτή γουανυλική κυκλάση (sGC) συμμετέχει στην αγγειογένεση που επάγεται από τον VEGF, ελάχιστα είναι χαρακτηρισμένα τα καθοδικά μόρια- εκτελεστές μέσω των οποίων το cGMP που προέρχεται από την sGC κατευθύνει την αγγειογενετική απάντηση. Για να προσδιορίσουμε την συμμετοχή της PKG (cGMP-dependent protein kinase) στην αγγειογένεση που επάγεται από τον VEGF, χρησιμοποιήσαμε τα πεπτίδια DT2 και DT3, δύο επιλεκτικούς αναστολείς της PKGIα. Έχοντας την απάντηση αυτού του ερωτήματος ως στόχο, πραγματοποιήσαμε in vivo (CAM, μοντέλο του κερατοειδή του ματιού κουνελιού, τροποποιημένη δοκιμασία Miles assay) και in vitro (πολλαπλασιασμός και μετανάστευση ενδοθηλιακών κυττάρων, εκβλάστηση σε δακτυλίους αορτής) μελέτες. Επιπλέον εκτιμήθηκε η ικανότητα του DT2 να παρεμβάλλεται στην μεταγωγή σήματος του VEGF. Επώαση CAM μεμβρανών με τους πεπτιδικούς αναστολείς της PKGIα είχε σαν αποτέλεσμα την μείωση του μήκους των αγγείων με δοσο-εξαρτώμενο τρόπο, με το DT3 να είναι πιο αποδοτικό από το DT2. Επιπρόσθετα παρατηρήσαμε, ότι το DT3 καταργεί την αγγεογενετική απάντηση που προέρχεται από τον VEGF στον κερατοειδή χιτώνα του ματιού κουνελιού. Η αναστολή της PKGI εμποδίζει επίσης την αγγειακή διαρροή που επάγεται από τον VEGF. In vitro, χορήγηση VEGF σε ενδοθηλιακά κύτταρα επάγει την φωσφορυλίωση της VASP στην Ser239 (επιλεκτικό υπόστρωμα για την PKGΙ) μέσω της ενεργοποίησης του VEGFR2 ενώ η συνχορήγηση του DT2 έχει σαν αποτέλεσμα μειωμένα επίπεδα φωσφορυλιωμένης VASP πρωτεΐνης αποδεικνύοντας ότι σε άθικτα κύτταρα διέγερση του VEGFR2 οδήγησε σε ενεργοποίηση της PKGI. Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι επώαση των ενδοθηλιακών κυττάρων με DT2 ή DT3 αναστέλλει την διαμεσολαβούμενη από τις ΜΑΡΚ κινάσες ERK1/2 και p38 μετανάστευση, πολλαπλασιασμό και εκβλάστηση τους που επάγονται από τον VEGF. Εν κατακλείδι, παρέχουμε αποδείξεις ότι η PKGI είναι μέρος του μεταγωγικού μονοπατιού που διαμεσολαβεί τις αγγειογενετικές δράσεις του VEGF και ότι οι πεπτιδικοί αναστολείς της PKGI θα μπορούσαν να δοκιμαστούν σε ασθένειες που σχετίζονται με ενισχυμένη αγγειογένεση. / Vascular endothelial growth factor (VEGF) stimulates nitric oxide (NO) production, which mediates many of its angiogenic actions. However, the angiogenic pathways that operate downstream of NO following VEGF treatment are not well characterized. Herein, we used DT2 and DT3, two highly selective cGMP-dependent protein kinase I peptide inhibitors to determine the contribution of PKGI in VEGF-stimulated angiogenesis. Incubation of chicken chorioallantoic membranes (CAM) with PKG-I peptide inhibitors decreased vascular length in a dose-dependent manner, with DT-3 being more effective than DT2. Moreover, inhibition of PKG-I with DT3 abolished the angiogenic response elicited by VEGF in the rabbit eye cornea. PKG-I inhibition, also blocked VEGF-stimulated vascular leakage. In vitro, treatment of cells with VEGF stimulated phosphorylation of the PKG substrate VASP through VEGFR2 activation; the VEGF-stimulated VASP phosphorylation was reduced by DT2. Pre-treatment of cells with DT2 or DT3 inhibited VEGF-stimulated mitogen activated protein kinase cascades (ERK1/2 and p38), growth, migration and sprouting of endothelial cells. The above observations taken together identify PKGI as a downstream effector of VEGFR2 in EC and provide a rational basis for the use of PKG-I inhibitors in disease states characterized by excessive neovascularization

Οι κυκλινοεξαρτώμενες κινάσες (Cdks) είναι μια κατηγορία των πρωτεϊνικών κινασών, οι οποίες ενεργοποιούνται μέσω σύνδεσης με την κατάλληλη κυκλίνη και εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου. Η ενεργοποίηση συγκεκριμένων συμπλόκων Cdks-κυκλινών επιτρέπει την ομαλή μετάβαση από την μία στην επόμενη φάση του κύκλου. Ωστόσο, η υπερλειτουργία των Cdks οδηγεί σε ανεξέλεγκτο κυτταρικό πολλαπλασιασμό, με αποτέλεσμα την εμφάνιση διαφόρων ασθενειών, όπως είναι ο καρκίνος, η νόσος του Alzheimer και ο διαβήτης. Λόγω αυτού, οι Cdks αποτελούν υποψήφιους μοριακούς στόχους για την θεραπευτική αντιμετώπιση αυτών των ασθενειών. Πολλά μικρά χημικά μόρια έχουν αποδειχθεί αναστολείς των CDKs. Κάποιοι από αυτούς έχουν προχωρήσει σε κλινικές δοκιμές φάσης Ι και ΙΙ, ωστόσο κανένας δεν έχει λάβει έγκριση για κυκλοφορία. Πρόσφατα, ο Cdk αναστολέας Dinaciclib εισήλθε σε κλινικές δοκιμές φάσης ΙΙΙ. Τα θαλάσσια σφουγγάρια αποτελούν πλούσια πηγή φυσικών προϊόντων με ανασταλτική δράση έναντι πλήθους κινασών. Η Hymenialdisine (HMD) είναι ένα φυσικό προϊόν, το οποίο έχει απομονωθεί από διάφορα είδη θαλάσσιων σφουγγαριών και εμφανίζει ανασταλτική δράση έναντι πολλών πρωτεϊνικών κινασών, μεταξύ των οποίων και οι CDKs. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης σχεδιάσθηκαν και συντέθηκαν νέα σπειρανικά ανάλογα της HMD με σκοπό να εμφανίσουν ισχυρότερη και εκλεκτικότερη ανασταλτική δράση από αυτήν έναντι πρωτεϊνικών κινασών. Οι νέες ενώσεις φέρουν δομικά χαρακτηριστικά της HMD, όπως έναν πυρρολο[2,3-c]αζεπινονικό δακτύλιο που έχει αποδειχθεί κρίσιμος για την ανάπτυξη δεσμών υδρογόνου με τη θέση πρόσδεσης του ATP. Ωστόσο, ο γλυκοκυαμιδινικός δακτύλιος της HMD έχει αντικατασταθεί στα νέα ανάλογα από έναν εξαμελή λακταμικό σπειρανικό δακτύλιο. Η συνθετική προσέγγιση που ακολουθήθηκε για την σύνθεση των νέων ενώσεων περιελάμβανε αρχικά την ανοικοδόμηση του πυρρολο[2,3-c]αζεπινο-4,8-διονικού δακτυλίου και στην συνέχεια την μετατροπή της 4-κετο-ομάδας αυτού σε ένα αμινο-υποκατεστημένο στερεογονικό κέντρο. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε μια κλασσική μεθοδολογία, η οποία περιελάμβανε συμπύκνωση του παραπάνω δακτυλίου με χειρόμορφα t-βουτυλοσουλφινυλαμίδια και νουκλεόφιλη προσβολή των ενδιάμεσων σουλφινυλιμινών που προέκυψαν με οργανομεταλλικά αντιδραστήρια Grignard. Η συνθετική προσέγγιση που ακολουθήθηκε επέτρεψε την σύνθεση εναντιομερών σπειρανικών αναλόγων της HMD. Η αποτίμηση της βιολογικής δράσης των νέων ενώσεων αναμένεται σύντομα. / Cyclin-dependent kinases (Cdks) are protein kinases and their enzymatic activity requires the binding of a regulatory cyclin subunit. Cdks are implicated in the regulation of the cell cycle. The activation of different Cdks-cyclin complexes drives the transition of cell through the distinct phases of the cell cycle. However, overactivation of Cdks results in uncontrolled cell proliferation and hence, in many diseases such as cancer, Alzheimer’s disease and diabetes. Cdks represent candidate molecular targets for the treatment of these diseases. Many small molecules have been proved potent Cdks inhibitors. Many of them, are in phase I or II of clinical trials. Recently, Dinaciclib became the first Cdk inhibitor which entered in phase III of clinical trials. The sea sponges are a rich source of natural products which present inhibitory activities against protein kinases. Hymenialdisine (HMD) is a natural product, which has been isolated from many sea sponges and inhibits many kinases, such as Cdks. In this research work, new spiro analogues of HMD were designed and synthesized, aimining at the discovery of new compounds with enhanced inhibitory activity and selectivity against to protein kinases. These new compounds bear structural characteristics of HMD, like a pyrrolo[2,3-c]azepinone ring, which is crucial for the binding of HMD to the ATP-binding site of the enzyme. The glycocyamidine ring of the HMD has been replaced by a six-membered lactam spiro-ring. The synthetis of new compounds involves the formation of the pyrrolo[2,3-c]azepino-4,8-dione and subsequently the introduction of a new amino-substituted stereogenic center. Key-step to this approach is the substitution of the intermediate chiral t-butanesulfinylimines by organometallic reagents. The synthetic approach provides access to different stereoisomers. The biological evaluation of the new compound is in progress.

Le contrôle de la masse musculaire est sous la dépendance d'un équilibre entre les processus de synthèse et de dégradation. Sur le plan cellulaire, deux voies signalétiques majeures sont impliquées : la voie des facteurs de transcription de la famille FoxO qui contrôle l'expression des gènes impliqués dans les systèmes de dégradation (système ubiquitine-protéasome et autophagie), et la voie IGF-1/Akt/mTORC1 qui représente la voie majeure de la synthèse protéique. Nos travaux mettent en évidence, sur des cellules musculaires le rôle de la protéine kinase AMP-dépendante (AMPK) qui inhibe l'activité de la voie mTOR et régule les systèmes ubiquitine-protéasome et autophagiques de manière FoxO3 dépendante. Une nouvelle cible de l'AMPK a également été identifiée : la protéine Ulk1 qui possède une fonction clé dans l'activation de l'autophagie. Par ailleurs, nous avons montré le rôle centraldu facteur d'initiation à la traduction eIF3f dans l'induction de l'hypertrophie, et dans l'augmentation de l'activité de la voie mTORC1 associée. De plus, nous montrons que la surexpression d'un mutant d'eIF3f résistant à la dégradation est associée à une protection effective contre l'atrophie. / Skeletal muscle mass is depending upon a dynamic balance between anabolic and catabolic processes. At a cellular level, two major signaling pathways are involved: the transcription factors FoxO related pathway, implicated in the control of protein breakdown systems(ubiquitin-proteasome system and autophagy), and the IGF-1/Akt/mTORC1 pathway associated with the canonic pathway of protein synthesis. We show in muscle cells that theAMP-activated protein kinase (AMPK) decreases the mTORC1 pathway activity and simulate subiquitin-proteasome and autophagy systems in a FoxO3-dependant manner. Furthermore,we identify Ulk1 as a new interacting partner of AMPK, which plays a major role in the autophagy induction. Moreover, we demonstrate the key role of the eukaryotic translation initiation factor eIF3f in hypertrophy induction and in the associated increase of the mTORC1activity. In addition, we show that the overexpression of an eIF3f mutant resistant to the degradation is associated with a protection against muscle atrophy.

Les protéines kinases sont responsables de la phosphorylation des protéines, une modification post-traductionnelle qui contrôle ainsi de manière très efficace et presque instantanée une multitude de processus cellulaires. Elles sont impliquées dans la régulation des voies métaboliques dans les organismes permettant leurs adaptations aux changements environnementaux. Chez les procaryotes, l'existence de sérine/thréonine et tyrosine kinases est resté pendant longtemps un sujet de controverse. Cependant, au cours des deux dernières décennies, de nombreuses études ont montré que ces types de phosphorylation (Ser/Thr/Tyr) existent chez les bactéries et sont impliqués dans la régulation d'une grande variété de processus biologiques. En plus de protéines kinases apparentés à des enzymes eucaryotes, les bactéries ont également des protéines kinases spécifiques n’ayant aucune ressemblance structurale avec des protéines eucaryotes ce qui, lorsqu’elles sont essentielles, les qualifient en tant que cible pour de nouveaux agents antimicrobiens. YdiB est une nouvelle protéine kinase bactérienne de Bacillus subtilis. La localisation d’YdiB a été étudiée par immunofluorescence révélant sa présence à proximité de la membrane plasmique. L'interaction d’YdiB avec les phospholipides a été étudiée par des essais de flottation et résonance plasmonique de surface. Ceci révèle la présence d'une interaction stable et forte entre la kinase et deux phospholipides: la phosphatidylsérine et la phosphatidyléthanolamine. En outre, la constante d'affinité (KD) entre YdiB et la phosphatidylsérine a été identifiée et est de l’ordre de 13.3x10-9 M. De plus, ces deux phospholipides, ainsi que leur têtes polaires, sont capables d'induire de manière significative l'autophosphorylation d’YdiB.Par ailleurs, le rôle d’YdiB dans la croissance bactérienne en particulier lors d’un stress oxydant a également été étudié dans la souche sauvage et dans le mutant ∆ydiB. Dans des conditions de stress oxydant, la souche ∆ydiB est incapable de survivre alors qu’une complémentation conditionnelle de ce mutant a permis de restaurer un profil de croissance normale de la bactérie. Cela révèle le rôle important joué par YdiB dans la résistance bactérienne au stress oxydant. En outre, des protéines impliquées dans la résistance au stress oxydant comme la superoxide dismutase F (SodF) et superoxide dismutase A (SodA) ont été testés comme substrats potentiels pour YdiB. Par des tests de trans-phosphorylation, nous avons pu montrer que SodA pourrait être un substrat potentiel pour YdiB expliquant ainsi son implication dans la résistance au stress oxydatif dans Bacillus subtilis. / Protein kinases are responsible of protein phosphorylation, a post-translational modification and a very effective and almost instantaneous control of a multitude of cellular processes. They are involved in the regulation of metabolic pathways in living organisms enabling their adaptation to environmental changes. In prokaryotes, the existence of serine/threonine and tyrosine kinases was, for a long time, a subject of controversy. However, over the past two decades, many studies have shown that these types of phosphorylation (Ser/Thr/Tyr) do exist in bacteria and are involved in the regulation of a wide variety of biological processes. In addition to protein kinases related to eukaryotic enzymes, bacteria also have some specific protein kinases having no structural resemblance to their eukaryotic homologues which, if essential, made them a possible target for new antimicrobial agents. YdiB is a novel bacterial protein kinase from Bacillus subtilis. In situ localisation of YdiB has been studied by immunofluorescence which reveals its presence near the plasma membrane. The interaction of YdiB with the membrane phospholipids was assessed by flotation assay and surface plasmon resonance demonstrating the presence of a stable and strong interaction between the kinase and two phospholipids: phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine. In addition, the affinity constant (KD) between YdiB and phosphatidylserine was found to be equal to 13.3 x 10-9 M. Moreover, these two phospholipids or just their charged headgroups were able to significantly induce the autophosphorylation of YdiB.On the other hand, the role of YdiB in the bacterial growth especially under oxidative stress was also studied in the wild-type strain and in ∆ydiB mutant. Under oxidative stress conditions, the deleted strain was unable to survive whereas a conditional complementation of ∆ydiB mutant was able to restore a normal growth profile for the bacterium. This reveals the important role played by YdiB in the bacterial resistance to oxidative stress. In addition, protein involved in the resistance to oxidative stress like Superoxide dismutase F (SodF) and superoxide dismutase A (Sod A) were tested as potential substrates for YdiB. Doing the trans-phosphorylation assay, we were able to prove that Sod B could be a potential substrate for YdiB thus explaining its involvement in the resistance to oxidative stress in Bacillus subtilis.