Depuis sa découverte en 1994, la protéine kinase Haspine fait l’objet d’un intérêt scientifique croissant en raison de son rôle clé dans la mitose. Elle est impliquée dans localisation et l’activation spatio-temporel d’Aurora B en créant un site d’ancrage (phosphorylation de l’Histone H3 sur la Thr3) sur les chromosomes et notamment aux centromères en première partie de mitose. Une perte d’activité de l’Haspine s’accompagne irrémédiablement d’erreurs dans l'alignement des chromosomes, la cohésion centromérique et l'intégrité des fuseaux mitotiques. Ces fonctions en fait une cible thérapeutique potentielle contre le cancer. Les objectifs de cette thèse ont été de mieux comprendre les fonctions de cette protéine dans la cellule en mitose, et parallèlement, de caractériser de nouveaux inhibiteurs spécifiques de cette kinase. Nous avons montré que l'intégrité des centrosomes et du fuseau mitotique dépend de l'activité kinase de l’Haspine de façon indépendante de l’activité d’Aurora B. De plus, nous montrons que l’Haspine agit comme un régulateur négatif de la nucléation des microtubules aux centrosomes ainsi que sur les chromosomes. Pour mieux comprendre le rôle de Haspine dans la nucléation des microtubules, nous avons cherché de nouveaux substrats à l'aide d'une puce protéique. Nous avons identifié plusieurs candidats parmi lesquels l’effecteur de nucléation, la kinase Nima Nek9. Nous avons confirmé que Nek9 est un substrat de l’Haspine in vitro. De plus, nos résultats ont montré que la déplétion de Nek9 sauve en partie le phénotype de déplétion de l’Haspine, ce qui suggère que l’Haspine a un rôle antagoniste de la fonction centrosomale de Nek9. L’ensemble de nos résultats démontre une nouvelle fonction de l’Haspine de son implication dans la régulation des voies de signalisation de la nucléation des microtubules. En parallèle, nous avons caractérisé une nouvelle série de petites molécules inhibitrices de Haspine, des imidazopyridines dérivées du CHR-6494. Nos composés hits montrent une bonne activité inhibitrice de l’Haspine et une sélectivité accrue. Ils ont l’avantage de ne pas provoquer un arrêt du cycle cellulaire en G2/M comme le CHR-6494 et n’inhibent pas la CDK1. Ils s’avèrent être de précieux outils d’études des fonctions de l’Haspine et une base structurale pour la synthèse d’outils thérapeutiques potentiels. / Since its discovery in 1994, Haspin protein kinase has been of growing scientific interest due to its key role in mitosis. It is involved in spatio-temporal localization and activation of Aurora B kinase by creating a specific anchoring site (phosphorylation of Histone H3 on Thr3) on chromosomes and specifically at centromers during early mitosis. Loss of Haspin activity is irremediably accompanied by chromosome alignment errors, centromeric cohesion and mitotic spindle defects. Its essential mitotic functions make it a potential therapeutic target for cancer. The objectives of this thesis were to better understand the functions of Haspin in mitosis, and at the same time, to characterize new specific inhibitors. We have shown that centrosome and mitotic spindle integrity depends on Haspin kinase activity independently of Aurora B activity. In addition, we show that Haspin acts as a negative regulator microtubule nucleation both at centrosomes and on chromosomes. To better understand Haspin's role in microtubule nucleation we looked for new substrates using protein chips. We have identified several candidates including the Nima kinase nucleation effector, Nek9. We confirmed that Nek9 is an in vitro Haspin substrate. In addition, our results showed that Nek9 depletion partly saves the Haspin depletion phenotype, suggesting that Haspin antagonizes Nek9 nucleation function. All of our results demonstrate a new Haspin function in the regulation of microtubule nucleation signaling pathway. At the same time, we have characterized a new series of small inhibitory molecules of Haspin, imidazopyridines derived from CHR-6494. Our hit compounds showed good Haspin inhibitory activity and increased selectivity. Unlike CHR-6494, they have the advantages of not causing cell cycle arrest in G2/M through CDK1 inhibition. They prove to be valuable tools for Haspin function studies and form a strong structural basis for the development of potential therapeutic drugs.

Thiamine-phosphate kinase (or ATP:thiamine-phosphate phosphotransferase, ThiL) and homoserine (ThrB) kinases are essential to metabolism in Mycobacterium tuberculosis (Mtb). ThiL and ThrB respectively phosphorylate thiamine monophosphate (TMP) to thiamine diphosphate (TDP), the active form of vitamin B1, and L-homoserine to Ophosphohomoserine, critical to aspartate biosynthesis. In this study, ThiL and ThrB from Mtb were characterised structurally and functionally by producing the proteins recombinantly in E. coli. Proteins were purified by affinity, anion exchange and size exclusion chromatographies and purity checked by SDS-PAGE. ThiL and ThrB enzyme activities were confirmed and reaction products verified by high pressure liquid chromatography (HPLC). The crystal structure of ThiL was solved by molecular replacement using X-ray diffraction data. Functionally active ThiL, 36 kDa, produced hexagonal crystals belonging to space group P6122 with one monomer per asymmetric unit. Structurally it is related to ThiL from other organisms with minor structural deviations. Enzymatically active ThrB, 33 kDa, was crystallised. However, crystals failed to diffract Xrays to a suitable resolution. ThiL and ThrB could act as possible anti-TB drug targets against Mtb. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2017. / Biochemistry / MSc / Unrestricted

We recently reported that embryonic stem cells-conditioned medium (ES-CM) contains antiapoptotic factors that inhibit apoptosis in the cardiac myoblast H9c2 cells. However, the mechanisms of inhibited apoptosis remain elusive. In this report, we provide evidence for the novel mechanisms involved in the inhibition of apoptosis provided by ES-CM. ES-CM from mouse ES cells was generated. Apoptosis was induced after exposure with H2O2 (400 μm) in H9c2 cells followed by the replacement with ES-CM or culture medium. H9c2 cells treated with H2O2 were exposed to ES-CM, and ES-CM plus cell survival protein phosphatidylinositol 3-kinase/Akt inhibitor, LY-294002, or extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) inhibitor, PD-98050. After 24 h, H9c2 cells treated with ES-CM demonstrated a significant increase in cell survival. ES-CM significantly inhibited (P < 0.05) apoptosis determined by terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP-mediated nickend labeling staining, apoptotic ELISA, and caspase-3 activity. Importantly, enhanced cell survival and inhibited apoptosis with ES-CM was abolished with LY-294002. In contrast, PD-98050 shows no effect on ES-CM-increased cell survival. Furthermore, H2O2-induced apoptosis is associated with decreased levels of phosphorylated (p)Akt activity. Following treatment with ES-CM, we observed a decrease in apoptosis with an increase in pAkt, and the increased activity was attenuated with the Akt inhibitor, suggesting that the Akt pathway is involved in the decreased apoptosis and cell survival provided by ES-CM. In contrast, we observed no change in ES-CM-decreased apoptosis or pERK with PD-98050. In conclusion, we suggest that ES-CM inhibited apoptosis and is mediated by Akt but not the ERK pathway.

The cytoplasmic enzyme, NAD⁺ kinase (ATP: NAD⁺ 2-phosphotransferase, [E.C. 2.7.1.23}) has been characterized and purified from yeast. A continuous fluorescence assay was developed. A purification procedure was developed utilizing NAD⁺-Agarose affinity column chromatography.

No description available.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / L'angiogenèse et la formation de métastases sont des évènements clés dans le développement du cancer, de sa prolifération et de sa dissémination. Ces évènements sont contrôlés principalement par différents facteurs de croissance et par l' adhésion cellulaire. Pour comprendre les bases moléculaires du cancer, il est impératif de comprendre les mécanismes moléculaires de réponse aux facteurs de croissance et les mécanismes d'adhésion. Les kinases de la famille PAK (p21 Activated Kinase) et de la famille MLK (Mixed Lineage Kinase) régulent l'adhésion, la migration, la morphologie et la division cellulaire. Les travaux du laboratoire du Dr Moss ont démontré la nécessité de xP AKI dans la migration des cellules de la crête neurale et dans l'adhésion des blastomères d'embryons précoces. D' autre part, xMLK2 fut montrée comme étant essentielle à la formation du pronéphros. Donc, pour déterminer les mécanismes moléculaires modulés par xP AKI et xMLK2 chez Xenopus, j'ai identifié et caractérisé de nouveaux partenaires de ces kinases. Pour les interacteurs de P AK, mes travaux se sont concentrés sur le clone N 126 codant pour une protéine apparentée aux synaptotagmines, nommé E-Syt2 (Extended Synaptotagmin 2). Mes travaux ont identifié E-Syt2 comme inhibant l' activation de PAKI par Cdc42 et Rac. Cette inhibition entraîne la dépolymérisation de l' actine corticale. Nos études ont également identifié E-Syt2 comme un adaptateur endocytique pour le récepteur activé du FGF (FGFRl) et un régulateur de la voie de signalisation FGF. En effet, E-Syt2 interagit avec le FGFRI activé et avec l' adaptateur endocytique de la voie clathrine AP-2. Par ces interactions, elle gouverne l' internalisation et la signalisation émanant du FGFRl. De ce fait, mes études ont identifié une nouvelle protéine contrôlant l'activité de P AK 1, la stabilité de l' actine et la signalisation induite par les facteurs de croissance; elle représente donc une cible intéressante pour des thérapies contre le cancer. Mes travaux sur xMLK2 ont identifié un régulateur négatif de cette protéine, appelé ube2d3.2. Cette protéine fait partie de la famille des enzymes de conjugaison à l' ubiquitine (E2) et est co-exprimée avec xMLK2 dans le pronéphros où elle régule le niveau protéique de xMLK2 par ubiquitinylation. Puisque xMLK2 est requise pour la formation d' épithéliums provenant de tissus mésenchymateux, sa régulation négative par une E2 est importante pour les mécanismes contrôlant la transition épithélium-mésenchyme.

Yes

La MAP3-kinase Askl est un point de convergence dans la réponse cellulaire apoptotique induite par le stress oxydant chez les cellules de mammifères. Par contre, le mécanisme par lequel le stress oxydant régule l'activité d'Askl demeure incompris. Plusieurs protéines qui, comme Askl, sont impliquées dans les voies de signalisation induites par le stress oxydant, sont régulées par des mécanismes d'oxydoréduction. La présente étude révèle que le H2O2 induit l'oxydoréduction de plusieurs résidus cysteines d'Askl. Une exposition des cellules au H2O2 induit rapidement la formation d'oligomères covalents d'Askl par l'intermédiaire de ponts disulfures. Sept cysteines sensibles à l'oxydation ayant le potentiel de participer à la formation de ces liens disulfures et de ces oligomères covalents ont été identifiées. Bloquer la formation de ces derniers avec un mutant où toutes les cysteines sensibles à l'oxydation sont mutées permet de bloquer l'apoptose dépendante d'Askl en réponse au H2O2. Parmi les cysteines sensibles à l'oxydation, la cysteine 250 est essentielle pour qu'Askl régule la phosphorylation de JNK en réponse au H2O2. Les résultats montrent aussi que la régulation des résidus cysteines d'Askl implique diverses activités thiol-réductases de la Trxl. Tout d'abord, une activité thiol-réductase rapide et transitoire de la Trxl sur les oligomères covalents d'Askl permet à la Trxl de les réduire et de ramener Askl à son état initial. Dans des cellules non stimulées, une activité thiol-réductase plus lente ou plus stable de la Trxl lui permet de s'associer à la cysteine 250 d'Askl et de réguler négativement la kinase. En effet, à la suite d'une stimulation au H2O2, cette activité de la Trxl est perdue ce qui permet une exposition de la cysteine 250 d'Askl et l'activation de JNK. Les cysteines d'Askl sensibles à l'oxydation ne régulent pas la phosphorylation et l'activation d'Askl, ce qui suggère qu'elles seraient plutôt essentielles à la signalisation régulée par Askl suivant son activation. Enfin, le domaine coil dans le domaine C-terminal d'Askl est aussi essentiel à la régulation de la kinase par le H2O2. Cette thèse propose donc un nouveau mécanisme de régulation d'Askl par le stress oxydant, principalement par l'oxydoréduction de certains de ses résidus cysteines, et enrichie le modèle par lequel la Trxl régule négativement Askl.

published_or_final_version / abstract / Biochemistry / Doctoral / Doctor of Philosophy

The innate immune system is an important mechanism that protects the host from infection. Viral and bacterial infection triggers activation of the transcription factors interferon response factor (IRF) 3 and nuclear factor (NF)-kB. These transcription factors collaborate to induce transcription of type I interferons (IFNs) cytokines and the interleukin (IL)-12 family of cytokines. Type I IFN and the IL-12 family of cytokines play a critical role in establishing innate immune responses as well as initiating and directing adaptive responses. Our study focused on the role of protein kinase C (PKC) isoforms in Toll-like (TLR)-dependent and –independent activation of IRF-3 and NF-kB and their subsequent regulation of IFN-beta and the IL-12 family of cytokines. TLR3, TLR4 and retinoic acid-inducible gene 1 (RIG-1)/melanoma differentiation associated gene 5 (MDA-5) activation by double stranded (ds) RNA mimic polyinosine-polycytidylic acid (poly(I:C)), lipopolysaccharide (LPS) and synthetic ds-B-DNA respectively, mediated IFN-beta as well as TNF-alpha and IL-8 synthesis in monocyte-derived DCs. Using the pharmacological inhibitor of conventional PKCs (cPKCs), Gö6976, we demonstrated that this family of kinases was involved in TLR3, TLR4 and RIG-1/ MDA-5 signaling pathways leading to the production of IFN-beta but not of TNF-alpha and IL-8. Further analysis with the use of specific kinase inactive cPKC isoforms and siRNA targeted to PKCalpha, we established that PKCalpha was the isoform involved in the TLR3 signaling pathway. In the case of TLR3, we show that PKCalphaexerts its effect downstream of TRIF and TBK1. Moreover, we show that inactivation of PKCalpha specifically inhibits the activation of IRF-3 and not that of NF-kB. Through biochemical analysis, we assessed the contribution of PKCalpha in the critical events of IRF-3 activation: a) phosphorylation b) homodimerization c) nuclear translocation d) DNA-binding and e) recruitment of creb-binding protein (CBP). We conclude that inhibition of cPKCs severely hinders the association of IRF-3 with CBP. Overall, these data revealed the critical role of cPKCs in TLR-dependent and -independent pathways leading to IFN-beta synthesis. The selective targeting of IRF-3 by cPKCs prompted us to study the possible implications of cPKCs in the transcriptional control of IL-12 family members, some of which are regulated by IRF3. Indeed, recent studies have emerged demonstrating the essential role of IRF-3 in IL-12p35 and IL-27p28 gene expression (1;2). Likewise, we investigated the role of cPKCs in the regulation of LPS- and poly(I:C)-induced expression of IL-12(p40/p35), IL-23(p40/p19) and IL-27(p28/EBI3) in monocyte-derived DCs. Treatment of monocyte-derived DCs with Gö6976 down-regulated LPS- and poly(I:C)-induced IL-12 and IL-27 synthesis while it did not alter IL-23 production. Next, we showed that impaired IL-12 and IL-27 synthesis was due to repressed IL-12p35 and IL-27p28 gene expression downstream of TLR3 and TLR4 whereas IL-23p19 and IL-27EBI3 gene expression were not modified. Reporter gene assays demonstrated that cPKCs are involved in LPS- and poly(I:C)-induced IL-12p35 and IL-27p28 promoter activity. Finally, experiments in bone marrow-derived DCs from IRF-3-/- and wild type mice showed that IL-23 synthesis does not require IRF-3 activation. We conclude that cPKCs through the control of IRF-3 activity are critically involved in the regulation of IL-12 and IL-27 synthesis downstream of TLR3 and TLR4 while they do not participate in IRF-3-independent IL-23 synthesis. On whole, we demonstrated a novel function for cPKCs in the regulation of IRF-3 and IRF-3 dependent gene expression, specifically IFN-beta, IL-12 and IL-27. In light of the important and divergent roles of IFN-beta and IL-12 family of cytokines on the development of T helper (Th) Th1, Th2, Th17-mediated immune responses, cPKCs represent a potential target for therapeutic immunomodulation. This modulation needs to be carefully administered due to the complex interplay of the IL-12 family members in immunity.