Extra Fructose in the Growth Medium Fuels Lipogenesis of Adipocytes

Fructose in excessive amounts exerts negative effects on insulin sensitivity, blood pressure, and liver metabolism. These adverse outcomes were attributed to its disturbances of key metabolic pathways in the liver. Recently, possible consequences of high fructose levels directly on adipocytes in vivo have been considered. We have cultured adipocytes in growth media containing 1 g/L fructose additionally to glucose and monitored the cells fate. Cells developed lipid vesicles much earlier with fructose and showed altered kinetics of the expression of mRNAs involved in lipogenesis and hexose uptake. Adiponectin secretion, too, peaked earlier in fructose containing media than in media with glucose only. From these data it can be speculated that similar effects of fructose containing diets happen in vivo also. Apart from toxic action on liver cells, adipocytes might be stimulated to take up extra fructose and generate new lipid vesicles, further dysregulating energy homeostasis

IWB/EFRE-OP AT 2014-20 Begleitende Evaluierung Leistungspaket 2: Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) – Endbericht

Diese Studie wurde im Rahmen der begleitenden Evaluierung des IWB/EFRE AT 2014-2020 erstellt. Sie konzentriert sich auf die Prioritätenachse 2, „Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit von kleinen und mittleren Unternehmen“ und zielt auf die Analyse der Konzeption, Umsetzung, Zielerreichung und die Wirkungen ab. Methodisch basiert die Studie auf dem Ansatz der theoriebasierten Evaluation, indem eine empirisch und konzeptionell fundierte Interventionslogik und maßnahmenspezifische Wirkungsmodelle entwickelt wurden. Auf dieser Basis werden unterschiedliche qualitative und quantitative Methoden der empirischen Sozial- und Wirtschaftswissenschaften eingesetzt, um die unterstellten Annahmen und Wirkungsmechanismen zu überprüfen. Das IWB/EFRE-Programm versteht sich als ergänzendes Instrument im nationalen und regionalen Förderspektrum. Die Fördergebiete umfassen das gesamte Bundesgebiet, für die in der Periode 2014-2020 ein Budget von € 536,26 Mio. zur Verfügung steht. Die Finanzmittelallokation pro thematischem Ziel sowie die Höhe des nationalen Beitrags („Kofinanzierungssatz“) variieren jedoch, da das Burgenland als Übergangsregion eingestuft wird, während die anderen Bundesländer zu den stärker entwickelten Regionen zählen

RAF Kinase: Signalweg, Modulation und Modellierung

The Ras/RAF/MEK/ERK cascade is a central cellular signal transduction pathway involved in cell proliferation, differentiation, and survival where RAF kinases are pivotal kinases implicated in cancer. The development of specific irreversible kinase inhibitors is a rewarding but difficult aim. CI-1033 was developed to irreversibly inhibit erbB receptor tyrosine kinases by reacting to the Cys113 residue (p38alpha MAP kinase numbering) of the kinase domain. In this study we tried a similar approach to target the RAF oncoproteins which posses a similar cysteine at position 108 in the hinge region between the small n-lobe and the large c-lobe of the kinase domain. A novel synthetic approach including a lyophilization step allowed us the synthesis of a diphenyl urea compound with an epoxide moiety (compound 1). Compound 1 possessed inhibitory activity in vitro. However our time kinetics experiments and mass spectroscopic studies clearly indicate that compound 1 does not react covalently with the cysteine residue in the hinge region. Moreover, in cell culture experiments, a strong activation of the RAF signaling pathway was observed, an effect which is known from several other RAF kinase inhibitors and is here reported for the first time for a diphenyl urea compound, to which the clinically used unspecific kinase inhibitor BAY 43-9006 (Sorafinib, Nexavar) belongs. Although activation was apparently independent on B- and C-RAF hetero-oligomerization in vitro, in vivo experiments support such a mechanism as the activation did not occur in starved knockout cells lacking either B-RAF or C-RAF. Furthermore, we developed a mathematical model of the Ras/RAF/MEK/ERK cascade demonstrating how stimuli induce different signal patterns and thereby different cellular responses, depending on cell type and the ratio between B-RAF and C-RAF. Based on biochemical data for activation and dephosphorylation, we set up differential equations for a dynamical model of the Ras/RAF/MEK/ERK cascade. We find a different signaling pattern and response result for B-RAF (strong activation, sustained signal) and C-RAF (steep activation, transient signal). We further support the significance of such differential modulatory signaling by showing different RAF isoform expression in various cell lines and experimental testing of the predicted kinase activities in B-RAF, C-RAF as well as mutated versions. Additionally the effect of the tumor suppressor DiRas3 (also known as Noey2 or ARHI) on RAF signaling was studied. I could show that DiRas3 down-regulates the mitogenic pathway by inhibition of MEK, a basis for a refined model of the Ras/RAF/MEK/ERK cascade.Die Ras/RAF/MEK/ERK Kaskade ist ein zentraler zellulärer Signalweg, der bei der Regulierung der Proliferation, Differenzierung und Überleben der Zelle eine entscheide Rolle spielt. Dabei kommt den RAF Kinasen eine Schlüsselrolle bei der Tumorgenese zu. Die Entwicklung von spezifischen irreversiblen Kinasehemmern stellt einen attraktiven, jedoch schwierigen Ansatz zur Tumorsupression dar. CI-1033 wurde erfolgreich mit dem Ziel entwickelt, ErbB-Rezeptor-Tyrosinkinasen irreversibel zu inhibieren, indem es kovalent mit dem Cys113 (p38alpha MAP Kinase Nummerierung) in der Kinase-Domäne reagiert. In dieser Arbeit wird ein vergleichbarer Ansatz gegen die RAF-Onkoproteine verfolgt, die einen analogen Cystein-Rest in der Position 108 aufweisen. Dieser ist in der Hinge-Region zwischen dem kleinen n-lobe und dem großen c-lobe der Kinase-Domäne lokalisiert. Ein neuer synthetischer Ansatz, der einen Lyophilisierungsschritt mit einschloss, erlaubte hierfür die Synthese einer Diphenylharnstoff-Verbindung mit einer Epoxidgruppe (Verbindung 1). Verbindung 1 zeigt in vitro tatsächlich eine inhibitorische Aktivität gegen RAF-Kinasen. Jedoch zeigen unsere zeitkinetischen Experimente, sowie unsere massenspektrometrischen Analysen, dass Verbindung 1 keine kovalente Bindung mit dem Cystein-Rest in der Hinge-Region bildet. Außerdem stellten wir in Zellkulturexperimenten eine starke Aktivierung des RAF-induzierten Signalweges fest; ein Effekt, der bereits für andere RAF-Kinase-Inhibitoren beschrieben wurde, jedoch hier erstmalig auch für eine Diphenylharnstoff-Verbindung, zu der auch BAY 43-9006 (Sarafinib, Nexavar) gehört. BAY 43-9006 ist ein unspezifischer, für die Behandlung von Krebs zugelassener, Kinase Inhibitor. Obwohl die Aktivierung in vitro scheinbar unabhängig von einer Heterooligomerisierung von B-RAF und C-RAF war, unterstützen in vivo Experimente einen solchen Mechanismus, da in gehungerten knockout Zellen, in denen B-RAF oder C-RAF fehlte, keine Aktivierung beobachtet werden konnte. Des Weiteren zeigten wir in einem mathematischen Modell, wie abhängig vom B-RAF/C-RAF-Verhältnis verschiedene Zellantworten durch unterschiedliche Stimuli induzierbar werden. Basierend auf biochemischen Daten über Aktivierung und Dephosphorylierung sowie auf den Differentialgleichungen unseres Rechenmodells fanden wir eine unterschiedliche Signalkinetik für B-RAF (starke Aktivierung, anhaltendes Signal) und C-RAF (schwache Aktivierung, transientes Signal). Die Bedeutung dieser differenzierten Signalmodifikation wurde auch durch unterschiedliche Expression der RAF Isoformen in verschiedenen Zelllinien und durch die experimentelle Messung der Kinaseaktivität von B- und C-RAF sowie mutierte Formen überprüft. Zusätzlich wurde der Effekt des Tumorsupressorproteins DiRas3 (auch bekannt als Noey2 oder ARHI) auf den RAF-Signalweg untersucht. Wir konnten zeigen, dass DiRas3 den mitogenen Signalweges durch Inhibierung der mitogen-aktivierten Proteinkinase Kinase (MEK) negativ reguliert, eine Basis für ein verfeinertes Modell der Ras/RAF/MEK/ERK Kaskade

Structure-based design, synthesis and biological evaluation of N-pyrazole, N′-thiazole urea inhibitors of MAP kinase p38α

In this paper, we present the structure-based design, synthesis and biological activity of N-pyrazole, N′-thiazole-ureas as potent inhibitors of p38α mitogen-activated protein kinase (p38α MAPK). Guided by complex crystal structures, we employed the initially identified N-aryl, N′-thiazole urea scaffold and introduced key structural elements that allowed the formation of novel hydrogen bonding interactions within the allosteric site of p38α, resulting in potent type III inhibitors. [4-(3-tert-Butyl-5-{[(1,3-thiazol-2-ylamino)carbonyl]amino}-1H-pyrazol-1-yl) -phenyl]acetic acid 18c was found to be the most potent compound within this series and inhibited p38α activity with an IC 50 of 135 ± 21 nM. Its closest analog, ethyl [4-(3-tert-butyl-5-{[(1,3-thiazol-2-ylamino) carbonyl]amino}-1H-pyrazol-1-yl)phenyl]acetate 18b, effectively inhibited p38α mediated phosphorylation of the mitogen activated protein kinase activated protein kinase 2 (MK2) in HeLa cells. © 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved

High-Throughput Screening To Identify Inhibitors Which Stabilize Inactive Kinase Conformations in p38α

Small molecule kinase inhibitors are an attractive means to modulate kinase activities in medicinal chemistry and chemical biology research. In the physiological setting of a cell, kinase function is orchestrated by a plethora of regulatory processes involving the structural transition of kinases between inactive and enzymatically competent conformations and vice versa. The development of novel kinase inhibitors is mainly fostered by high-throughput screening initiatives where the small molecule perturbation of the phosphorylation reaction is measured to identify inhibitors. Such setups require enzymatically active kinase preparations and present a risk of solely identifying classical ATP-competitive Type I inhibitors. Here we report the high-throughput screening of a library of similar to 35000 small organic molecules with an assay system that utilizes enzymatically inactive human p38 alpha MAP kinase to detect stabilizers of the pharmacologically more desirable DFG-out conformation. We used protein X-ray crystallography to characterize the binding mode of hit compounds and reveal structural features which explain how these ligands stabilize and/or induce the DFG-out conformation. Lastly, we show that although some of the hit compounds were confirmed by protein X-ray crystallography, they were not detected in classic phosphorylation assays, thus validating the unique sensitivity of the assay system used in this study and highlighting the potential of screening with inactive kinase preparations