CDK4 T172 phosphorylation is central in a CDK7-dependent bidirectional CDK4/CDK2 interplay mediated by p21 phosphorylation at the restriction point

Cell cycle progression, including genome duplication, is orchestrated by cyclin-dependent kinases (CDKs). CDK activation depends on phosphorylation of their T-loop by a CDK-activating kinase (CAK). In animals, the only known CAK for CDK2 and CDK1 is cyclin H-CDK7, which is constitutively active. Therefore, the critical activation step is dephosphorylation of inhibitory sites by Cdc25 phosphatases rather than unrestricted T-loop phosphorylation. Homologous CDK4 and CDK6 bound to cyclins D are master integrators of mitogenic/oncogenic signaling cascades by initiating the inactivation of the central oncosuppressor pRb and cell cycle commitment at the restriction point. Unlike the situation in CDK1 and CDK2 cyclin complexes, and in contrast to the weak but constitutive T177 phosphorylation of CDK6, we have identified the T-loop phosphorylation at T172 as the highly regulated step determining CDK4 activity. Whether both CDK4 and CDK6 phosphorylations are catalyzed by CDK7 remains unclear. To answer this question, we took a chemical-genetics approach by using analogue-sensitive CDK7(as/as) mutant HCT116 cells, in which CDK7 can be specifically inhibited by bulky adenine analogs. Intriguingly, CDK7 inhibition prevented activating phosphorylations of CDK4/6, but for CDK4 this was at least partly dependent on its binding to p21(cip1). In response to CDK7 inhibition, p21-binding to CDK4 increased concomitantly with disappearance of the most abundant phosphorylation of p21, which we localized at S130 and found to be catalyzed by both CDK4 and CDK2. The S130A mutation of p21 prevented the activating CDK4 phosphorylation, and inhibition of CDK4/6 and CDK2 impaired phosphorylations of both p21 and p21-bound CDK4. Therefore, specific CDK7 inhibition revealed the following: a crucial but partly indirect CDK7 involvement in phosphorylation/activation of CDK4 and CDK6; existence of CDK4-activating kinase(s) other than CDK7; and novel CDK7-dependent positive feedbacks mediated by p21 phosphorylation by CDK4 and CDK2 to sustain CDK4 activation, pRb inactivation, and restriction point passage

Ecofriendly recycled aggregate concrete and bioreceptivity

Nowadays, it becomes essential to limit environmental impact of building materials and to consider the life cycle of materials used. Recycling of materials from demolition has the dual objective of preserving natural resources and limiting the number of storage sites. The study presented here aims to develop the use of recycled aggregate issued of concrete in total replacement of natural materials (sand and gravel). This work has to be done upstream the studies on bio-corrosion or bio-receptivity of these concrete composed of recycled aggregates. Following an experimental analysis of physical, mechanical and mineralogical properties of recycled aggregates,the influence of these characteristics on choosing formulation parameters of concrete and mortar was studied. It was shown that the use of superplasticizers is necessary to reach satisfactory properties of concrete. The next step of this work will be toanalyse the bio-receptivity of these concrete and compatibilitywith bio-admixture used to decrease bio-receptivity and bio-corrosion; and to develop bio-superplasticizers to replace chemical ones

Different mechanisms of CDK4 activation by cyclic AMP and growth factors in thyroid epithelial cells

La progression dans le cycle cellulaire est gouvernée par l’activation séquentielle d’une série de complexes cycline/CDK. La CDK4 initie le passage du point de restriction (point R, à partir duquel l’achèvement du cycle cellulaire devient indépendant des facteurs extracellulaires) en phosphorylant les protéines « antioncogéniques » de la famille pRb. Dans les thyrocytes de chien en culture primaire, l’AMPc (TSH ou forskoline) induit la prolifération et la différenciation alors que la voie mitogénique des facteurs de croissance (l’EGF, par exemple) est associée à une dédifférenciation. Dans ce modèle physiologiquement relevant, la stimulation mitogénique par l’AMPc diffère des cascades des facteurs de croissance puisqu'elle n’induit pas les cyclines D mais au contraire augmente l’accumulation de l’inhibiteur de CDK p27 kip1. Le contrôle positif du cycle cellulaire par l’AMPc requiert néanmoins l’activité de la CDK4. L’AMPc stimule l’assemblage des complexes cycline D3-CDK4 ainsi que leur translocation nucléaire associée à leur liaison à p27. Notre but était d’élucider les différents mécanismes menant au passage du point de restriction dans les cellules épithéliales thyroïdiennes stimulées par l’AMPc ou les facteurs de croissance. Dans ce travail, nous montrons que l’arrêt de la stimulation des thyrocytes de chien par l’AMPc entraîne une diminution rapide de la phosphorylation de pRb et de l’activité de la CDK4 sans affecter la formation des complexes cycline D3-CDK4-p27. Par une approche utilisant le haut pouvoir de résolution de l’électrophorèse bidimensionnelle, nous avons identifié la phosphorylation activatrice de la CDK4 comme cible du contrôle par l’AMPc du passage du point de restriction. Ceci constitue un premier exemple d’une régulation de la phosphorylation et de l’activité de la CDK4 indépendante de son association avec une cycline ou un inhibiteur de CDK. Ces résultats contrastent avec l’absence de modulation d’expression, de localisation subcellulaire et d’assemblage des complexes cycline H-CDK7-Mat1, la CAK considérée comme responsable de la phosphorylation activatrice de la CDK4. Ceci suggère que les CAKs régulées activant la CDK4 n’ont pas encore été identifiées.D’autre part, alors que la TSH induit une accumulation de p27, nous montrons à présent que l’expression de la p21 apparentée est augmentée par l’EGF + sérum et réprimée par la TSH. En réponse à l’EGF + sérum ou à la TSH, respectivement, la p21 ou la p27 supportent la localisation nucléaire, la phosphorylation et l’activité de la CDK4. Les « inhibiteurs » de CDK p21 et p27 pourraient donc être utilisés différentiellement comme régulateurs positifs de la CDK4 lors des stimulations des cellules épithéliales thyroïdiennes de chien par la TSH (p27) ou par l’EGF + sérum (p21). Nous avons également montré que les complexes cycline D1-CDK4 et cycline D3-CDK4 phosphorylent pRb sur des sites partiellement différents. Cette nouvelle observation a été reproduite pour des complexes cycline D-CDK4 surexprimés en cellules CHO ainsi que pour des complexes exprimés de manière endogène dans différents types cellulaires. Cette différence de spécificité de substrat entre la cycline D1 et la cycline D3 conduit à différents profils de phosphorylation de pRb dans les thyrocytes de chien stimulés par la TSH ou les facteurs de croissance, ce qui est dû à l’utilisation préférentielle de la cycline D3 dans les thyrocytes stimulés par la TSH alors que les facteurs de croissance induisent surtout la cycline D1. Comme différentes fonctions de pRb sont régulées par phosphorylation sur différents résidus, ce résultat indique que les complexes cycline D1-CDK et cycline D3-CDK pourraient affecter de manière partiellement différente la fonction de cette protéine. Enfin, nous avons comparé les stimulations mitogéniques par la TSH ou l’EGF + sérum dans les thyrocytes humains normaux en culture primaire. En accord avec leurs modulations différentes, la cycline D3 et la cycline D1 sont utilisées différentiellement dans les voies mitogéniques stimulées par la TSH ou l’EGF + sérum respectivement. De plus, ce système nous a permis de confirmer la régulation de l’activité de la CDK4 au niveau de sa phosphorylation activatrice comme mécanisme déterminant de la réponse mitogénique.Doctorat en sciences biomédicalesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Different mechanisms of CDK4 activation by cyclic AMP and growth factors in thyroid epithelial cells

La progression dans le cycle cellulaire est gouvernée par l’activation séquentielle d’une série de complexes cycline/CDK. La CDK4 initie le passage du point de restriction (point R, à partir duquel l’achèvement du cycle cellulaire devient indépendant des facteurs extracellulaires) en phosphorylant les protéines « antioncogéniques » de la famille pRb. Dans les thyrocytes de chien en culture primaire, l’AMPc (TSH ou forskoline) induit la prolifération et la différenciation alors que la voie mitogénique des facteurs de croissance (l’EGF, par exemple) est associée à une dédifférenciation. Dans ce modèle physiologiquement relevant, la stimulation mitogénique par l’AMPc diffère des cascades des facteurs de croissance puisqu'elle n’induit pas les cyclines D mais au contraire augmente l’accumulation de l’inhibiteur de CDK p27 kip1. Le contrôle positif du cycle cellulaire par l’AMPc requiert néanmoins l’activité de la CDK4. L’AMPc stimule l’assemblage des complexes cycline D3-CDK4 ainsi que leur translocation nucléaire associée à leur liaison à p27. Notre but était d’élucider les différents mécanismes menant au passage du point de restriction dans les cellules épithéliales thyroïdiennes stimulées par l’AMPc ou les facteurs de croissance. Dans ce travail, nous montrons que l’arrêt de la stimulation des thyrocytes de chien par l’AMPc entraîne une diminution rapide de la phosphorylation de pRb et de l’activité de la CDK4 sans affecter la formation des complexes cycline D3-CDK4-p27. Par une approche utilisant le haut pouvoir de résolution de l’électrophorèse bidimensionnelle, nous avons identifié la phosphorylation activatrice de la CDK4 comme cible du contrôle par l’AMPc du passage du point de restriction. Ceci constitue un premier exemple d’une régulation de la phosphorylation et de l’activité de la CDK4 indépendante de son association avec une cycline ou un inhibiteur de CDK. Ces résultats contrastent avec l’absence de modulation d’expression, de localisation subcellulaire et d’assemblage des complexes cycline H-CDK7-Mat1, la CAK considérée comme responsable de la phosphorylation activatrice de la CDK4. Ceci suggère que les CAKs régulées activant la CDK4 n’ont pas encore été identifiées.D’autre part, alors que la TSH induit une accumulation de p27, nous montrons à présent que l’expression de la p21 apparentée est augmentée par l’EGF + sérum et réprimée par la TSH. En réponse à l’EGF + sérum ou à la TSH, respectivement, la p21 ou la p27 supportent la localisation nucléaire, la phosphorylation et l’activité de la CDK4. Les « inhibiteurs » de CDK p21 et p27 pourraient donc être utilisés différentiellement comme régulateurs positifs de la CDK4 lors des stimulations des cellules épithéliales thyroïdiennes de chien par la TSH (p27) ou par l’EGF + sérum (p21). Nous avons également montré que les complexes cycline D1-CDK4 et cycline D3-CDK4 phosphorylent pRb sur des sites partiellement différents. Cette nouvelle observation a été reproduite pour des complexes cycline D-CDK4 surexprimés en cellules CHO ainsi que pour des complexes exprimés de manière endogène dans différents types cellulaires. Cette différence de spécificité de substrat entre la cycline D1 et la cycline D3 conduit à différents profils de phosphorylation de pRb dans les thyrocytes de chien stimulés par la TSH ou les facteurs de croissance, ce qui est dû à l’utilisation préférentielle de la cycline D3 dans les thyrocytes stimulés par la TSH alors que les facteurs de croissance induisent surtout la cycline D1. Comme différentes fonctions de pRb sont régulées par phosphorylation sur différents résidus, ce résultat indique que les complexes cycline D1-CDK et cycline D3-CDK pourraient affecter de manière partiellement différente la fonction de cette protéine. Enfin, nous avons comparé les stimulations mitogéniques par la TSH ou l’EGF + sérum dans les thyrocytes humains normaux en culture primaire. En accord avec leurs modulations différentes, la cycline D3 et la cycline D1 sont utilisées différentiellement dans les voies mitogéniques stimulées par la TSH ou l’EGF + sérum respectivement. De plus, ce système nous a permis de confirmer la régulation de l’activité de la CDK4 au niveau de sa phosphorylation activatrice comme mécanisme déterminant de la réponse mitogénique.Doctorat en sciences biomédicalesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Combined inhibition of MEK and mammalian target of rapamycin abolishes phosphorylation of cyclin-dependent kinase 4 in glioblastoma cell lines and prevents their proliferation.

The Ras/Raf/MEK/extracellular signal-regulated kinase (ERK) and phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathways are aberrantly activated in many tumors, including highly proliferative glioblastomas, but how they are wired with the cell cycle remains imperfectly understood. Inhibitors of MEK/ERK and mTOR pathways are tested as anticancer agents. They are generally considered to induce a G(1) cell cycle arrest through down-regulation of D-type cyclins and up-regulation of p27(kip1). Here, we examined the effect of targeting mTOR by rapamycin and/or MEK by PD184352 in human glioblastoma cell lines. In combination, these drugs cooperatively and potently inhibited the G(1)-S transition and retinoblastoma protein phosphorylation. Their cooperation could not be explained by their partial and differential inhibitory effects on cyclin D1 or D3 but instead by their synergistic inhibition of the activating T172 phosphorylation of cyclin-dependent kinase (CDK) 4. This appeared independent of p27 and unrelated to weak modulations of the CDK-activating kinase activity. The T172 phosphorylation of CDK4 thus appears as a crucial node integrating the activity of both MEK/ERK and mTOR pathways. Combined inhibition of both pathways should be considered as a promising strategy for treatment of tumors harboring a deregulated CDK4 activity.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tSCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Cyclic AMP-dependent phosphorylation of cyclin D3-bound CDK4 determines the passage through the cell cycle restriction point in thyroid epithelial cells

info:eu-repo/semantics/nonPublishe

Differential utilization of cyclin D1 and cyclin D3 in the distinct mitogenic stimulations by growth factors and TSH of human thyrocytes in primary culture

Two distinct mitogenic modes coexist in thyroid epithelial cells. TSH via cAMP induces proliferation and differentiation expression, whereas growth factors including epidermal growth factor (EGF) induce proliferation and dedifferentiation. Divergent models of TSH/cAMP-dependent mitogenesis have emerged from different thyroid cell culture systems. In the FRTL-5 rat cell line, cAMP cross-signals with transduction pathways of growth factors to induce cyclin D1 and p21(cip1) and down-regulate p27(kip1). By contrast, in canine primary cultures, mitogenic pathways of cAMP and growth factors are fully distinct. cAMP does not induce D-type cyclins and p21, it up-regulates p27, and it stimulates the formation and activity of cyclin D3-cyclin-dependent kinase (CDK) 4 complexes. In primary cultures of normal human thyrocytes, EGF + serum increased cyclin D1 and p21 accumulation, and it stimulated the assembly and activity of cyclin D1-CDK4-p21 complexes. By contrast, TSH repressed or did not induce cyclin D1 and p21, and it rather up-regulated p27. TSH did not increase cyclin D1-CDK4 activity, but it stimulated the activating phosphorylation of CDK4 and the pRb-kinase activity of preexisting cyclin D3-CDK4 complexes. As recently demonstrated in dog thyrocytes and other systems, cyclin D1 and cyclin D3 differently oriented the site specificity of CDK4 pRb-kinase activity, which might differently impact some pRb functions. Cyclin D1 or cyclin D3 are thus differentially used in the distinct mitogenic stimulations by growth factors or TSH, and potentially in hyperproliferative diseases generated by the overactivation of their respective signaling pathways. At variance with dog thyroid primary cultures, rat thyroid cell lines might not be valid models of TSH-dependent mitogenesis of human thyrocytes.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Mechanisms of cAMP-dependent transit through the cell cycle restriction point in dog thyrocytes

Journal of endocrinological investigation, 25/7, suppl. 1, p. 112info:eu-repo/semantics/nonPublishe

Differential Regulation of Cyclin-Dependent Kinase 4 (CDK4) and CDK6, Evidence that CDK4 Might Not Be Activated by CDK7, and Design of a CDK6 Activating Mutation▿

The homologous cyclin-dependent kinases (CDK) CDK4 and CDK6 integrate mitogenic and oncogenic signaling cascades with the cell cycle. Their activation requires binding to a D-type cyclin and then T-loop phosphorylation at T172 and T177 (respectively) by the only CDK-activating kinase identified in animal cells, cyclin H-CDK7. At odds with the existing data showing the constitutive activity of CDK7, we have recently identified the T172 phosphorylation of cyclin D-bound CDK4 as a crucial cell cycle regulatory target. Here we show that T172 phosphorylation of CDK4 is conditioned by its unique proline 173 residue. In contrast to CDK4, CDK6 does not contain such a proline and, unexpectedly, remained poorly phosphorylated and active in a variety of cells. Mutations of proline 173 did not adversely affect CDK4 activation by CDK7, but in cells they abolished CDK4 T172 phosphorylation and activity. Conversely, substituting a proline for the corresponding residue of CDK6 enforced its complete, apparently cyclin-independent T177 phosphorylation and dramatically increased its activity. These results lead us to propose that CDK4 might not be phosphorylated by CDK7 in intact cells but is more likely phosphorylated by another, presumably proline-directed kinase(s). Moreover, they provide a new model of a potentially oncogenic activating mutation of a CDK