Antioxidant Enzymes as New Biomarkers for Prediction of Tumor Progression in Breast Cancer

International audienc

Interaction of Iron II Complexes with B-DNA. Insights from Molecular Modeling, Spectroscopy, and Cellular Biology

We report the characterization of the interaction between B-DNA and three terpyridin iron II complexes. Relatively long time-scale molecular dynamics is used in order to characterize the stable interaction modes. By means of molecular modeling and UV-vis spectroscopy, we prove that they may lead to stable interactions with the DNA duplex. Furthermore, the presence of larger π-conjugated moieties also leads to the appearance of intercalation binding mode. Non-covalent stabilizing interactions between the iron complexes and the DNA are also characterized and evidenced by the analysis of the gradient of the electronic density. Finally, the structural deformations induced on the DNA in the different binding modes are also evidenced. The synthesis and chemical characterization of the three complexes is reported, as well as their absorption spectra in presence of DNA duplexes to prove the interaction with DNA. Finally, their effects on human cell cultures have also been evidenced to further enlighten their biological effects

Immunoselection and characterization of a human genomic PPAR binding fragment located within POTE genes

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are ligand-inducible transcription factors and belong to the nuclear hormone receptor superfamily. They form heterodimers with retinoid X receptor (RXR) and bind to specific PPAR-response elements. To identify novel PPAR target genes, we developed an affinity method to isolate human genomic fragments containing binding sites for PPARs. For this, an antibody raised against all PPAR subtypes was used. Immunoselected fragments were amplified and sequenced. One of them, ISF1029, was mapped by BLAT and BLAST searches on different human chromosomes, downstream of several POTE genes. ISF1029 contained three hexamers strongly related to the AGGTCA motif organized according to a DR0/3 motif. The latter was found to bind to PPARΑ in gel mobility shift and supershift assays and to exhibit a downregulation potentiality in transfection experiments under clofibrate treatment. POTE genes were shown to be highly expressed in human Caco-2 colorectal adenocarcinoma cells and downregulated by fenofibrate and 9-cis-retinoic acid, as attested by RT-PCR assays. Microarray analysis confirmed and extended to the human T98-G glioblastoma cells, the downregulation of several POTE genes expression by Wy-14,643, a potent PPARΑ activator. Our data provide new insights about the pleiotropic action of PPARs

Damaged DNA Binding Protein 2 Plays a Role in Breast Cancer Cell Growth

The Damaged DNA binding protein 2 (DDB2), is involved in nucleotide excision repair as well as in other biological processes in normal cells, including transcription and cell cycle regulation. Loss of DDB2 function may be related to tumor susceptibility. However, hypothesis of this study was that DDB2 could play a role in breast cancer cell growth, resulting in its well known interaction with the proliferative marker E2F1 in breast neoplasia. DDB2 gene was overexpressed in estrogen receptor (ER)-positive (MCF-7 and T47D), but not in ER-negative breast cancer (MDA-MB231 and SKBR3) or normal mammary epithelial cell lines. In addition, DDB2 expression was significantly (3.0-fold) higher in ER-positive than in ER-negative tumor samples (P = 0.0208) from 16 patients with breast carcinoma. Knockdown of DDB2 by small interfering RNA in MCF-7 cells caused a decrease in cancer cell growth and colony formation. Inversely, introduction of the DDB2 gene into MDA-MB231 cells stimulated growth and colony formation. Cell cycle distribution and 5 Bromodeoxyuridine incorporation by flow cytometry analysis showed that the growth-inhibiting effect of DDB2 knockdown was the consequence of a delayed G1/S transition and a slowed progression through the S phase of MCF-7 cells. These results were supported by a strong decrease in the expression of S phase markers (Proliferating Cell Nuclear Antigen, cyclin E and dihydrofolate reductase). These findings demonstrate for the first time that DDB2 can play a role as oncogene and may become a promising candidate as a predictive marker in breast cancer

Etude du mécanisme de régulation du gène et de l'importance biologique de la superoxyde dismutase à manganèse dans la croissance tumorale mammaire

La superoxyde dismutase à Manganèse (SOD Mn ou SOD2) est une enzyme importante dans la défense antioxydante, qui semble jouer un rôle mal défini dans le développement des tumeurs selon l expression constitutive de son gène. Cependant, les mécanismes de régulation de cette expression constitutive sont mal connus, en particulier dans les cellules tumorales mammaires. Ce travail a reposé sur la mise en évidence préalable d une protéine, appelée la Damaged DNA Binding 2 (DDB2) protein, se fixant spécifiquement sur la région promotrice du gène SOD2. La DDB2 est connue pour sa participation dans la réparation de l ADN par excision de nucléotides. Dans un 1er temps, nous avons caractérisé la séquence d ADN spécifiquement reconnue dans la région proximale du promoteur du gène SOD2, sur laquelle la DDB2 s y fixe sous la forme d un monomère, pour réguler négativement la transcription constitutive de la SOD Mn dans les cellules tumorales mammaires non métastatiques de type MCF-7. Par ailleurs, la DDB2 n est pas impliquée dans le mécanisme d induction du gène SOD2, lorsque les cellules MCF-7 sont exposées à des substances inductrices. En revanche, nous avons montré que l absence de la protéine DDB2, associée à celle du facteur de transcription AP-2?, déjà connu comme répresseur du gène SOD2, entraîne une expression constitutive élevée de la SOD Mn dans les cellules tumorales mammaires métastatiques n exprimant pas le récepteur aux œstrogènes (ER-). De plus, cette expression constitutive élevée est principalement dépendante du facteur de transcription Sp1. Dans un 2ème temps, nous avons évalué la signification biologique de la régulation de l expression constitutive de la SOD Mn par la DDB2 dans les cellules tumorales mammaires. Nos résultats montrent que la DDB2 active la prolifération des cellules tumorales mammaires ER+, en exerçant sa régulation négative sur l expression de la SOD Mn. Dans un 3ème temps, nous avons cherché à montrer les conséquences sur la croissance des cellules tumorales mammaires ER-, qui surexpriment naturellement la SOD Mn. Nos résultats révèlent que l enzyme antioxydante joue un rôle important dans les mécanismes moléculaires impliqués dans le pouvoir invasif des cellules tumorales mammaires ER-. La surexpression de la SOD Mn, associée à un taux faible des enzymes éliminant l H2O2, entraînent une augmentation du pouvoir invasif déjà élevé des cellules tumorales mammaires ER-, associée une augmentation de l activité de la métalloprotéinase 9. L élimination, en présence d antioxydants, de l H2O2 libéré par l activité de la SOD Mn surexprimée, entraîne une inhibition à la fois de la croissance et des capacités invasives des cellules tumorales mammaires ER-. L ensemble de ce travail contribue à mieux comprendre l importance de la SOD Mn et du mécanisme de régulation de son gène dans la croissance et l invasion tumorales. Ainsi ce travail révèle également la SOD Mn et la DDB2 comme de potentiels facteurs prédictifs de la progression tumorale mammaire. Enfin, la découverte de la nouvelle activité biologique de la DDB2 ouvre un vaste champ de perspectives intéressantes en cancérologie mammaire.Manganese superoxide dismutase (Mn SOD or SOD2) is an important enzyme in the antioxidizing defence, which seems to play an unclear role in the cancer development, according to the constitutive expression of its gene. However, the regulation of this constitutive expression is not totally known, particularly in the breast cancer cells. This work is based on a preliminary revealing that a protein, called Damaged DNA Binding 2 (DDB2), specifically binds the SOD2 gene promoter. The DDB2 is known for its involvement in the nucleotide excision repair. At first step, we characterized the specific DNA sequence recognized in the proximal area of the SOD2 gene promoter, on which a DDB2 monomer binds, in order to regulate negatively the Mn SOD transcription in the MCF-7 non metastatic breast cancer cells. Besides, DDB2 is not involved in the mechanism of SOD2 gene induction, when MCF-7 cells are exposed to induced substances. However, we showed that the lack of the DDB2 protein, associated with the lack of the AP-2a transcription factor, already known as a repressor of the SOD2 gene, lead to a high Mn SOD constitutive expression in the metastatic breast cancer cells. Furthermore, this high constitutive expression is mainly dependent of the Sp1 transcription factor. Secondly, we estimated the biological meaning of the regulation of the Mn SOD constitutive expression by the DDB2 in the breast cancer cells. Our results show that the DDB2 activates the positive ER breast cancer cell proliferation, by exercising its negative regulation on the Mn SOD expression. Thirdly, we tried to show the consequences on the negative ER breast cancer cell growth, which naturally and highly express the Mn SOD. Our results reveal that the antioxidizing enzyme plays an important role in the molecular mechanisms involved in the invasive capacities of the negative ER breast cancer cells. The high Mn SOD expression, associated in a decrease of the H2O2 detoxifying enzymes expression, enhance the negative ER breast cancer cell invasion and an increase of the matrix metallopeptidase-9 activity. The H2O2 elimination, with specific antioxidants, decreases both negative ER breast cancer cell growth and invasive capacities. This whole work contributes to better understand the Mn SOD importance and the mechanism of its gene regulation, in the tumoral growth and invasion. This work also reveals the Mn SOD and DDB2 as potential predictive factors of the breast cancer progress. Finally, the discovery of this new DDB2 biological activity opens a huge field of interesting perspectives in breast cancer research.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

Analyse des travaux récents sur le Risque

International audiencePour Cohen (2001, p. 321) : " le risque correspond à l'occurrence d'un fait imprévisible (ou tout au moins incertain) susceptible d'affecter les membres, le patrimoine, l'activité de l'entreprise et de modifier son patrimoine et ses résultats "

Rôle de la superoxyde dismutase à manganèse et de la protéine damaged DNA binding 2 dans la croissance tumorale mammaire

Récemment, notre laboratoire a démontré pour la première fois, que la protéine Damaged DNA Binding 2 (DDB2) possédait une activité régulatrice négative de l expression basale de la superoxyde dismutase mitochondriale (SOD Mn) en se fixant sur un élément de réponse dans la région promotrice de son gène. Cette protéine était connue jusque là pour sa participation dans le système de réparation de l ADN par excision de nucléotides. L objectif de ce travail a été de définir précisément l implication de ces deux protéines dans la croissance des cellules d adénocarcinome mammaire, en développant des modèles cellulaires dont l expression de la SOD Mn ou de la DDB2 est modulée expérimentalement. Nos résultats montrent pour la 1ère fois, que la SOD Mn est surexprimée dans les cellules tumorales mammaires insensibles aux oestrogènes (ER-) et ayant un pouvoir métastatique, et non dans les cellules épithéliales mammaires normales et les cellules ER+. L inhibition de l expression de la SOD Mn entraîne une stimulation de la croissance et une diminution de l invasivité cellulaires, associées à une activité réduite de la métalloprotéinase 9. L addition d antioxydants, éliminant spécifiquement l H2O2 issu de l activité élevée de la SOD Mn, entraîne à la fois une inhibition de la croissance et du pouvoir invasif des cellules ER-. Ces résultats révèlent que la SOD Mn participe aux capacités invasives des cellules ER- via la production d H2O2. Nous avons également montré pour la 1ère fois, que la DDB2 présente une activité oncogénique dans les cellules tumorales mammaires sensibles aux oestrogènes (ER+), non seulement parce que son gène est surexprimé, mais également parce qu elle active leur prolifération en agissant sur la phase de transition G1/S et sur la progression dans la phase S du cycle cellulaire. Contrairement à la SOD Mn, l expression de la DDB2 n est pas observée dans les cellules tumorales mammaires ER-. De même à partir de biopsies provenant de patientes atteintes d un cancer du sein, nous avons montré que la DDB2 est significativement plus exprimée dans les tumeurs les moins agressives et exprimant le récepteur aux oestrogènes. En montrant l importance de la SOD Mn et la DDB2 dans la croissance et l invasion des cellules tumorales mammaires, l ensemble de ce travail révèle ainsi ces deux protéines comme des marqueurs prédictifs potentiels de la progression tumorale, et ouvre de nombreuses perspectives en cancérologie mammaire.Recently, our laboratory demonstrated for the first time, that Damaged DNA Binding 2 (DDB2) played a role as a negative transcriptional regulator on the mitochondrial superoxide dismutase (MnSOD) expression through its binding to a specific DNA sequence located into the promoter of MnSOD gene. DDB2 was known as a protein which participates in the nucleotide excision repair of DNA. The goal of this study was to define precisely the involvement of the both proteins in the growth of mammary adenocarcinoma cells, using experimental procedures to modulate their expression in the breast cancer cell lines. Our results show for the first time that MnSOD is overexpressed in the estrogen receptor (ER) negative and metastatic breast tumor cells, but not in normal epithelial mammary cells and ER-positive tumor cells. Inhibition of MnSOD expression stimulates proliferation but decreases the invasive ability and the metalloproteinase 9 activity of tumor cells. Elimination of H2O2 from the elevated MnSOD activity by addition of specific antioxidants decreases proliferation as well as invasive ability of tumor cells, suggesting that the role of MnSOD in the invasive ability of tumor cells is mediated by H2O2. We have shown too for the first time that DDB2 has an oncogenic activity in the ER-positive breast tumor cells, because its gene is overexpressed and stimulates the proliferation by activating the entry of cells in the G1/S transition phase and the S phase progression. In contrast to MnSOD, DDB2 expression is not observed in ER-negative breast tumor cells, but is higher in ER-positive than in ER-negative tumor samples from patients with breast carcinoma. Taken together, our findings demonstrate that both MnSOD and DDB2 play a role in the growth and invasiveness of tumor cells and may become a promising candidate as a predictive markers in breast cancer. More studies will be need to define molecular mechanism controlling this activity of these both proteins.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

Mise en évidence d'une relation entre la protéine Damaged DNA-Binding 2 et le facteur de transcription NF-kB (conséquences sur les capacités migratrices et invasives des tumeurs mammaires)

La protéine Damaged DNA-Binding 2 (DDB2) est connue pour son rôle dans la réparation de l'ADN lésé par les UV. Cependant, le laboratoire a montré que cette protéine est surexprimée naturellement dans les cellules tumorales mammaires non métastatiques et active leur prolifération, en favorisant leur entrée en phase de transition G1/S du cycle cellulaire. Il a été montré que cette nouvelle activité biologique de DDB2 dépend de sa capacité à intervenir dans la transcription de gènes cibles, comme celui codant l'enzyme anti-oxydante, la superoxyde dismutase à manganèse (SOD Mn). Sur la base que DDB2 est peu ou pas exprimée dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, ce travail a consisté à étudier le rôle de cette protéine dans les capacités invasives de ces cellules. Dans un 1er temps, nous avons montré que les cellules tumorales mammaires hautement métastatiques (MDA-MB231 et SKBR3), lorsqu'elles surexpriment DDB2 après introduction de son gène, ont des capacités migratrices et invasives in vitro, ainsi que des propriétés in vivo à développer des métastases pulmonaires, fortement réduites, en association avec une diminution importante de l'expression de la métalloprotéase matricielle 9 (MMP-9). De même, lors d'une analyse rétrospective sur 92 échantillons cliniques provenant de patientes, une corrélation inverse entre l'expression de DDB2 et le haut grade (SBR>=3) des tumeurs mammaires est observée. Dans un 2ème temps, nous avons identifié le mécanisme moléculaire par lequel DDB2 agit négativement sur les capacités invasives des cellules tumorales mammaires. Nous avons montré que DDB2 intervient positivement sur l'expression du gène codant I kappa B alpha (IkBa), en se fixant sur une séquence d'ADN localisée dans la région proximale du promoteur, qui entraîne en conséquence une forte diminution de l'activité du facteur de transcription NF-kB. Ce dernier est connu pour son rôle dans les capacités invasives et migratrices des cellules tumorales mammaires métastatiques, en régulant de nombreux gènes cibles comme celui codant la MMP-9. Nous avons montré, que l'inhibition de l'expression d'IkBa, par ARN interférence restaure en partie les propriétés invasives des cellules tumorales mammaires métastatiques surexprimant DDB2, en association avec une réexpression de MMP-9. Dans un 3ème temps, nous avons également montré dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, que l'expression constitutivement élevée de la SOD Mn, en l'absence de DDB2, dépend de l'activité conjointe des facteurs de transcription NF-kB et Sp1, révélant ainsi un autre mécanisme moléculaire impliqué dans les propriétés invasives de ces cellules. L'ensemble de ce travail contribue ainsi à mieux comprendre comment les cellules tumorales mammaires progressent vers un statut invasif et renforce également l'idée que DDB2 présente un intérêt clinique potentiel, comme marqueur prédictif de la progression métastatique des tumeurs mammaires. Enfin, la relation entre la DDB2, NF-kB et la SOD Mn représente une voie intéressante pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreusesThe Damaged DNA-Binding 2 protein (DDB2) is known to play a role in repair of UV-induced DNA damages. However, the laboratory has shown that this protein is overexpressed in nonmetastatic breast tumor cells and stimulates their proliferation by favouring their entry in G1/S transition phase of cell cycle. This novel biological activity of DDB2 depends on its ability to modulate transcription of target genes, such as that encoding the manganese superoxide dismutase (MnSOD) antioxidant enzyme. The fact that DDB2 is not expressed in metastatic breast tumor cells led us to focuse this work on the role of DDB2 in the invasive abilities of these cells. In a 1st time, we have shown that highly metastatic breast tumor cells (MDA-MB231 et SKBR3), when they overexpress DDB2 after introduction of its gene, have a strong decrease in their in vitro migratory and invasive abilities, and in their properties to develop in vivo lung metastasis, associated with a highly reduced expression of matrix metalloprotease 9 (MMP-9). In addition, DDB2 expression was analyzed in a cohort of 92 breast samples from patients. An inverse correlation is observed between DDB2 level and the high-grade (SBR>=3) breast tumors. In a 2nd time, we identified the molecular mechanism by which DDB2 controls negatively the invasive abilities of breast tumor cells. We have shown that DDB2 plays a positive role in the expression of gene encoding I kappa B alpha gene (IkBa), though its binding to a specific DNA sequence localized in the proximal promoter, and which promotes a strong decrease in the NF-kB activity. This transcription factor is well known to play a role in migratory and invasive abilities of metastatic breast tumor cells by regulating many target genes, such as that encoding MMP-9. We have shown that inhibition by RNA interference of IkBa expression restores in part the invasive properties of DDB2-overexpressing metastatic breast tumor cells, associated with an induction of MMP-9 gene expression. In a 3rd time, we have also shown in metastatic breast tumor cells, that the high basal MnSOD expression, when DDB2 is lacking, depends on the related activity of the NF-kB and Sp1 transcription factors, considering that this other molecular mechanism is involved in invasive properties of these cells. Taken together, this work contributes to a better understanding how breast tumor cells progress toward an invasive phenotype and underlines also the idea that DDB2 has a clinical relevance as a good potential marker for predicting breast tumor progression toward metastasis. Finally, the relationship between DDB2, NF-kB and MnSOD may be considered as an interesting pathway for development of new anticancer therapiesMETZ-SCD (574632105) / SudocNANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocNANCY2-Bibliotheque electronique (543959901) / SudocNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Piloter le changement par un projet sur les valeurs managériales : contribution des espaces de concertation comme instrument de gestion et d’innovation de l’action publique

International audienc

Piloter le changement par un projet sur les valeurs managériales: contribution des espaces de concertation comme un instrument de gestion et d'innovation de l'action publique

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