Biliverdin Reductase: More than a Namesake – The Reductase, Its Peptide Fragments, and Biliverdin Regulate Activity of the Three Classes of Protein Kinase C

The expanse of human biliverdin reductase (hBVR) functions in the cells is arguably unmatched by any single protein. hBVR is a Ser/Thr/Tyr-kinase, a scaffold protein, a transcription factor, and an intracellular transporter of gene regulators. hBVR is an upstream activator of the insulin/IGF-1 signaling pathway and of protein kinase C (PKC) kinases in the two major arms of the pathway. In addition, it is the sole means for generating the antioxidant bilirubin-IXα. hBVR is essential for activation of ERK1/2 kinases by upstream MAPKK-MEK and by PKCδ, as well as the nuclear import and export of ERK1/2. Small fragments of hBVR are potent activators and inhibitors of the ERK kinases and PKCs: as such, they suggest the potential application of BVR-based technology in therapeutic settings. Presently, we have reviewed the function of hBVR in cell signaling with an emphasis on regulation of PKCδ activity

Integrating nuclear receptor mobility in models of gene regulation

The mode of action of nuclear receptors in living cells is an actively investigated field but much remains hypothetical due to the lack, until recently, of methods allowing the assessment of molecular mechanisms in vivo. However, these last years, the development of fluorescence microscopy methods has allowed initiating the dissection of the molecular mechanisms underlying gene regulation by nuclear receptors directly in living cells or organisms. Following our analyses on peroxisome proliferator activated receptors (PPARs) in living cells, we discuss here the different models arising from the use of these tools, that attempt to link mobility, DNA binding or chromatin interaction, and transcriptional activity

Integrin-Dependent Activation of the JNK Signaling Pathway by Mechanical Stress

Mechanical force is known to modulate the activity of the Jun N-terminal kinase (JNK) signaling cascade. However, the effect of mechanical stresses on JNK signaling activation has previously only been analyzed by in vitro detection methods. It still remains unknown how living cells activate the JNK signaling cascade in response to mechanical stress and what its functions are in stretched cells

Dynamics and interactions of peroxisome proliferator-activator receptor and biliverdin reductase in living cells studied by fluorescence correlation microscopy.

Het eerste deel van deze studie handelt over het gedrag van peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) in levende cellen. PPARs vormen een familie van nucleaire receptoren betrokken bij het vetzuur- en glucosemetabolisme, controle van inflammatie en wondheling. Er wordt eerst aangetoond dat, in tegenstelling tot de algemene kennis over deze eiwitten, date en groot percentage van de PPARs heterodimeriseren met de retinoid X receptor (RXR) in afwezigheid van ligand in levende cellen. Deverrassend lage diffusiecoefficient die werd bekomen met fluorescentie correlatie spectroscopie suggereert dat alle receptoren deel uitmaken van een complex van hoge moleculaire massa en/of dat er een interactie is met relatief immobiele nucleaire structuren. PPARs worden niet geïmmobiliseerd naligandbinding maar er wordt hier wel aangetoond dat de mobiliteit van de PPARs erdoor gemoduleerd wordt. Ze tonen een ligand-induceerde verkleining van de mobiliteit, waarschijnlijk door een veranderde interactie met cofactoren en/of chromatine. Deze studie toont aan dat coregulator rekrutering (en nietDNA-binding) een cruciale rol speelt bij receptor mobiliteit, wat suggereert dat transciptionele complexen gevormd worden vóór de binding aan de promotor. Daarenboven, de associatie van coactivators inafwezigheid van ligand in levende cellen, beide d.m.v. het N-terminale AB domein en door de AF-2 functie van het ligand bindend domein, voorziet een moleculaire basis om de constitutieve activiteit van PPARs te verklaren. The grote ligand-bindende pocket van de PPARs, die een grote variëteit aan liganden kan accomoderen, doet de vraag ontstaan of de PPAR activiteit en de PPAR-gereguleerde pathways zouden kunnen beïnvloed worden door de blootstelling aan endocriene verstorende chemicaliën. Deze studie toont aan hoe monoethyl-hexyl-phtalate (MEHP) op een directe manier PPARγ activeert en zo adipogenese promoot, zij het minder fel dan de volledige agonist rosiglitazone. In het tweede deel van dit werk wordt de cellulaire localisatie en mobiliteit van humaan biliverdinereductase (hBVR) bestudeerd. FCS werd gebruikt om de hBVR mobiliteit in levende cellen en om zijn functie in het nucleaire transport van hematine te bestuderen. In transiënt getransfecteerde HeLa cellen had enkel kinase-competent hBVR de mogelijkheid om naar de nucleus te transloceren. De volgende data suggereren de vorming van dynamische complexen van hBVR:hematine met het chromatine:a) verlaging van de mobiliteit van hBVR in heterochromatische regio s is groter die in euchromatische regio s in de aanwezigheid van hematine; b) de mobiliteit van hBVR in nucleaire lysaten die enkel oplosbare factoren bevatten is niet beinvloedt door hematine. Deze data suggereren dat hBVR, een kinase-afhankelijke transporter van hematine en een chromatine-bindend proteïne, essentieel is voor de regulatie van heme-responsive transcriptionele activiteit.status: publishe

Plasticity of the MAPK signaling network in response to mechanical stress

Cells display versatile responses to mechanical inputs and recent studies have identified the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades mediating the biological effects observed upon mechanical stimulation. Although, MAPK pathways can act insulated from each other, several mechanisms facilitate the crosstalk between the components of these cascades. Yet, the combinatorial complexity of potential molecular interactions between these elements have prevented the understanding of their concerted functions. To analyze the plasticity of the MAPK signaling network in response to mechanical stress we performed a non-saturating epistatic screen in resting and stretched conditions employing as readout a JNK responsive dJun-FRET biosensor. By knocking down MAPKs, and JNK pathway regulators, singly or in pairs in Drosophila S2R+ cells, we have uncovered unexpected regulatory links between JNK cascade kinases, Rho GTPases, MAPKs and the JNK phosphatase Puc. These relationships have been integrated in a system network model at equilibrium accounting for all experimentally validated interactions. This model allows predicting the global reaction of the network to its modulation in response to mechanical stress. It also highlights its context-dependent sensitivity. © 2014 Pereira et al.A.M.P held a Spanish FPU PhD studentship, and C.T. was supported by the Marie Curie Research Training Network IMMUNANOMAP. Research in the E.M.-B. laboratory is funded by grants of the Ministry of Economy and Competitivity (DGI and Consolider). Research in the V.S. laboratory is supported by “Stitching voor Fundamenteel Onderzoek der Materie” (FOM), the Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelik Onderzoek (N.W.O.), and the European UnionPeer Reviewe