Characterization of Gamma-Secretase-Mediated Cleavage of Receptor Tyrosine Kinases

ABSTRACT Receptor tyrosine kinases (RTK) are a family of cell surface receptors consisting of 55 members. RTKs regulate intracellular signaling pathways that control fundamental cellular processes including differentiation, proliferation, and survival. The functionality of RTKs is necessary for the development and homeostasis of many tissues. In human pathologies, such as cancer, aberrant RTK signaling is a common feature. Gamma-secretase-mediated regulated intramembrane proteolysis is a proteolytic cleavage of RTKs in two sequential proteolytic events: a sheddasemediated ectodomain shedding followed by the release of a soluble intracellular domain by a gamma-secretase cleavage. The aims of my thesis were to characterize the gamma-secretase-mediated cleavage of RTKs, with a focus on identifying the prevalence of cleavage among RTKs and developing novel methods to identify signaling pathways associated with the process. The results of this thesis indicate that at least half of the RTKs are subjected to gamma-secretase cleavage. In total, 12 new gamma-secretase targets were identified. Many of the identified new gamma-secretase target RTKs, for example AXL and TYRO3, presented cleavage-dependent effect on cell growth. My research also demonstrated that the signaling of TYRO3 full-length receptor and soluble intracellular domain of TYRO3 is different as observed with our novel systems biology methods. Together, these findings represent for a first time an approach to determine the prevalence of gamma-secretase cleavage among RTKs. Moreover, this study presents novel methods and tools for identifying still largely unknown RTK cleavage associated signaling pathways. The RTK processing via proteolytical cleavage has indications for the functionality of RTKs in both normal tissues and cancer. The results of this thesis can provide new insights into the regulation of the functions of RTKs and can be used to develop new strategies to treat cancers. KEYWORDS: receptor tyrosine kinase, RTK, gamma-secretase, regulated intramembrane proteolysis, intracellular kinase domain, shedding, proteomicsTIIVISTELMÄ Ihmisen genomi sisältää 55 reseptorityrosiinikinaasia (RTK). RTK:t ovat solukalvolla sijaitsevia signalointiproteiineja. RTK:t signaloivat solunsisäisten signalointireittien välityksellä ja säätelevät elintärkeitä solutapahtumia, kuten solujen lisääntymistä, erilaistumista ja selviytymistä. RTK ovat tärkeitä monien kudosten kehittymisessä, ja niiden epänormaalia toimintaa on todettu monissa sairauksissa, kuten syövissä. Gamma-sekretaasivälitteinen säädelty solukalvonsisäinen proteolyysi on mekanismi, jolla RTK:t katkaistaan proteolyyttisesti. Tämä on kaksivaiheinen tapahtuma. RTK:n solunulkoinen domeeni katkaistaan ensin ADAM-nimisten proteiinien toimesta ja tätä seuraa gamma-sekretaasin tekemä solukalvon sisäisen osan irrottaminen solukalvolta. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli karakterisoida RTK:iden gamma-sekretaasikatkeamista. RTK:iden katkeamisen yleisyyden selvittäminen, sekä menetelmien kehitys, joilla paremmin pystytään tunnistamaan RTK:iden katkeamiseen liittyvää signalointia, olivat tarkemman tutkimuksen kohteena. Selvitimme, että puolet ihmisen RTK:ista on kohteena gamma-sekretaasi-välitteiselle katkaisulle ja tunnistimme yhteensä 12 uutta kohdetta. TYRO3 ja AXL RTK:iden kohdalla solujen kasvun lisääntyminen liittyi näiden RTK:iden katkeamiseen. Lisäksi väitöskirjatutkimuksessani pystyimme osoittamaan, että TYRO3 RTK:n katkeamisesta muodostuvan liukoisen osan aikaansaama signalointi eroaa merkittävästi kokopitkän TYRO3:n aikaansaamasta signaloinnista. Tutkimuksessa tehdyt havainnot osoittavat, että RTK:iden katkeaminen on yleistä ja uudenlaiset analysointimenetelmät auttavat aikaisempaa paremmin tunnistamaan uusia signalointireittejä katkeaville RTK:ille. Tutkimuksen tulokset RTK:iden katkeamisesta sekä sen signaloinnista laajentavat ymmärrystämme RTK:iden signaloinnista ja tulosten antamaa tietoa voidaan käyttää uusien syöpähoitojen kehittämisessä. AVAINSANAT: reseptorityrosiinikinaasi, RTK, gamma-sekretaasi, säädelty solukalvonsisäinen proteolyysi, solunsisäinen kinaasidomeeni, proteomiikka

Cell surface interactions of coxsackievirus A9 and human parechovirus 1

Coxsackievirus A9 (CV-A9) and human parechovirus 1 (HPeV-1) belong to family Picornaviridae, genera Enterovirus and Parechovirus respectively. CV-A9 has been associated with aseptic meningitis, myocarditis in addition to other mild and/or severe clinical manifestations. HPeV-1 infection most commonly induces mild gastrointestinal and respiratory symptoms, but also more severe manifestations such as myocarditis and transient paralysis may occur. HPeV-1 infection is very common in children and neonates; likewise, CV-A9 infection occurs most often in children. Vaccines, antivirals or drugs against these viruses do not exist. CV-A9 and HPeV-1 harbor an arginine-glycine-aspartic acid (RGD) –motif on their capsids, which is the binding motif of some integrins, a group of heterodimeric cell adhesion receptors. Integrins participate in many cellular functions, for example in cell signaling and organization of the intracellular cytoskeleton. The RGD-binding integrins are hypothesized to act as cell surface receptors for CV-A9 and HPeV-1. In this study, the receptor tropism of CV-A9 and HPeV-1 was extensively analyzed in vitro. Different mammalian cell lines for the receptor studies were used, and applied methods such as blocking experiments with neutralizing antibodies and receptor antagonists were utilized. The results were mainly analyzed with fluorescence microscopy. The in vitro studies suggest that CV-A9 can penetrate into the cells without integrins. Instead, CV-A9 binds to heat shock protein family A member 5 (HSPA5) on the cell surface with heparan sulfate (HS) and β2-microglobulin (β2M) acting as accessory receptors. However, the results suggest that HPeV-1 utilizes αVβ1 integrin as its primary receptor, but HS and β2M act as accessory receptors for HPeV-1 similarly to CV-A9.Siirretty Doriast

Varhaisen pelkoreagoivuuden yhteys sosiaaliseen kompetenssiin 24 kuukauden iässä

Lapsen pelkoreagoivuuden ja sosioemotionaalisen kehityksen välillä on löydetty yhteyksiä useissa tutkimuksissa. Pelkoreagoivuus voi olla riskitekijä kumpaankin suuntaan riippuen siitä, onko lapsen pelkoreagoivuus varhaislapsuudessa erityisen voimakasta vai vähäistä. Voimakas pelkoreagoivuus varhaislapsuudessa on yhdistetty myöhemmällä iällä kehittyviin ahdistuneisuushäiriöihin, sosiaaliseen ahdistukseen sekä ujouteen. Lapsen vähäinen pelkoreagoivuus yhdessä heikompilaatuisen vanhemmuuden kanssa on taas yhdistetty tunne-elämän ongelmiin, kuten empatian puutteeseen ja tunnekylmyyteen. Tästä kaksisuuntaisesta yhteydestä johtuen alan tutkimus on tärkeää. Kuitenkin vauvaiän pelkoreagoivuuden ja positiivisen sosiaalisen kehityksen, kuten sosiaalisen kompetenssin, tutkimus on niukkaa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin vauvaiän (mittapisteet 6 ja 8 kk) pelkoreagoivuuden yhteyttä sosiaaliseen kompetenssiin taaperoiässä lapsen ollessa 24 kuukauden ikäinen. Tutkimuksessa selvitettiin myös, että riippuvatko yhteydet lapsen biologisesta sukupuolesta, koska sen on havaittu aiemmissa tutkimuksissa olevan yhteydessä lapsen pelkoreagoivuuteen. Tutkimus on osa FinnBrain-syntymäkohorttitutkimusta, jossa tarkastellaan raskaudenaikaisten ja synnytyksen jälkeisten tekijöiden yhteyttä lasten kehitykseen. Tutkimuksen otokseen kuului 227 lasta. Pelkoreagoivuutta mitattiin kuuden kuukauden iässä vanhemman arviolla käyttäen The Infant Behavior Questionnaire – kyselylomaketta ja kahdeksan kuukauden iässä käyttäen The Laboratory Temperament Assessment Battery – havainnointimenetelmää. Sosiaalista kompetenssia mitattiin 24 kuukauden iässä vanhemman täyttämällä Brief Infant-toddler Social and Emotional Assessment – kyselylomakkeella. Aineistosta muodostettiin kaksi askeltavaa regressiomallia, yksi vanhemman arvioimasta ja yksi havainnoidusta pelkoreagoivuudesta. Mallissa huomioitiin äidin psyykkinen oireilu ja lapsen biologinen sukupuoli sekä erikseen sukupuolen ja pelon yhdysvaikutus. Vanhemman arvioima pelkoreagoivuus oli positiivisesti yhteydessä sosiaaliseen kompetenssiin, kun äidin psyykkinen oireilu otettiin huomioon, mutta yhteys oli herkkä taustatekijöiden kontrolloinnille. Vauvan havainnoitu pelkoreagoivuus ei ollut yhteydessä myöhempään sosiaaliseen kompetenssiin. Lapsen biologisella sukupuolella ja pelkoreagoivuudella ei ollut yhdysvaikutusta sosiaaliseen kompetenssiin kummassakaan mallissa. Tämän tutkimuksen perusteella vauvaiän pelkoreagoivuus on vain heikosti yhteydessä sosiaaliseen kompetenssiin eikä yhteys riipu lapsen biologisesta sukupuolesta. On kuitenkin mahdollista, että pelkoreagoivuuden ja sosiaalisen kompetenssin välinen yhteys on tämän tutkimuksen mallinnustapaa moniulotteisempi, minkä vuoksi odotettuja tuloksia ei tässä tutkimuksessa tullut esiin. Jatkotutkimuksissa tähän yhteyteen vaikuttavien tekijöiden, kuten vanhemmuuden laadun, huomioiminen voisi olla aiheellista

Kotimaan matkailijoiden suhtautuminen ympäristöystävällisiin maaseutumatkailutuotteisiin : matkailijasegmenttien tunnistaminen klusterianalyysillä

Tutkielman tavoitteena on selvittää, miten kotimaan matkailijat suhtautuvat lisähinnan maksamiseen ympäristöystävällisistä maaseutumatkailutuotteista sekä löytää elämäntapatekijöiden perusteella erilaisia matkailijasegmenttejä ja tunnistaa niistä ne matkailijat, jotka ovat valmiita maksamaan ympäristöystävällisistä maaseutumatkailutuotteista. Aineisto koostuu kyselytutkmuksen 674 vastauksesta, jotka kerättiin kesällä 2011 Keski-Suomen, Pirkanmaan, Etelä-Pohjanmaan ja Pohjanmaan alueilla maaseutumatkailuyritysten sekä erilaisten tapahtumien ja matkakohteiden kävijöiltä. Kyselytutkimus oli osa näiden neljän maakunnan yhteistä Kestävän matkailun liiketoiminnan kehittämismallin rakentaminen –hanketta (KESMA I). Vastaajat segmentointiin psykografisten tekijöiden perusteella käyttämällä pääkomponentti- ja klusterianalyysia. Vastausten perusteella ympäristöystävällisyys ei ole tärkeä kriteeri kotimaan matkailijoille maaseutumatkailupalveluita valitessa, vaikka luonnonkaunis sijainti koetaan erittäin tärkeäksi. Noin viidennes vastaajista oli kuitenkin valmiita maksamaan kalliimman hinnan ympäristöystävällisemmästä maaseutumatkan majoituksesta. Tutkimuksen tuloksena tunnistettiin viisi segmenttiä, joiden perusteella keskeisin tekijä, joka määrittää valmiutta maksaa ympäristöystävällisemmistä matkailutuotteista, on tottumus ostaa ekologisia ja eettisiä tuotteita muissa tuoteryhmissä kuin matkailutuotteissa. Demografisista piirteistä vaikutti ikä ja tulot, siten että nuoret ja pienituloiset olivat muita harvemmin valmiita maksamaan ympäristöystävällisemmistä matkailutuotteista. Tuloksia voidaan käyttää apuna maaseutumatkailun ekologisen kestävyyden kehittämiseen ja ympäristöystävällisten maaseutumatkailupalvelujen markkinoinnin kohdentamiseen. Tutkielma on pro gradu -työ Helsingin yliopiston Taloustieteen laitokselle ympäristöekonomian oppiaineeseen

Gamma-secretase-dependent signaling of receptor tyrosine kinases

Human genome harbors 55 receptor tyrosine kinases (RTK). At least half of the RTKs have been reported to be cleaved by gamma-secretase-mediated regulated intramembrane proteolysis. The two-step process involves releasing the RTK ectodomain to the extracellular space by proteolytic cleavage called shedding, followed by cleavage in the RTK transmembrane domain by the gamma-secretase complex resulting in release of a soluble RTK intracellular domain. This intracellular domain, including the tyrosine kinase domain, can in turn translocate to various cellular compartments, such as the nucleus or proteasome. The soluble intracellular domain may interact with transcriptional regulators and other proteins to induce specific effects on cell survival, proliferation, and differentiation, establishing an additional signaling mode for the cleavable RTKs. On the other hand, the same process can facilitate RTK turnover and proteasomal degradation. In this review we focus on the regulation of RTK shedding and gamma-secretase cleavage, as well as signaling promoted by the soluble RTK ICDs. In addition, therapeutic implications of increased knowledge on RTK cleavage on cancer drug development are discussed

Macrodomain binding compound MRS 2578 inhibits alphavirus replication

Peer reviewe

Macrodomain binding compound MRS 2578 inhibits alphavirus replication

Peer reviewe

An extracellular receptor tyrosine kinase motif orchestrating intracellular STAT activation

Specificity in signaling activated by receptor tyrosine kinases is typically attributed to characteristics of their intracellular domains. Here, the authors demonstrate that an extracellular receptor sequence motif controls intracellular signaling as a result of extracellular glycan interactions.The ErbB4 receptor isoforms JM-a and JM-b differ within their extracellular juxtamembrane (eJM) domains. Here, ErbB4 isoforms are used as a model to address the effect of structural variation in the eJM domain of receptor tyrosine kinases (RTK) on downstream signaling. A specific JM-a-like sequence motif is discovered, and its presence or absence (in JM-b-like RTKs) in the eJM domains of several RTKs is demonstrated to dictate selective STAT activation. STAT5a activation by RTKs including the JM-a like motif is shown to involve interaction with oligosaccharides of N-glycosylated cell surface proteins such as beta 1 integrin, whereas STAT5b activation by JM-b is dependent on TYK2. ErbB4 JM-a- and JM-b-like RTKs are shown to associate with specific signaling complexes at different cell surface compartments using analyses of RTK interactomes and super-resolution imaging. These findings provide evidence for a conserved mechanism linking a ubiquitous extracellular motif in RTKs with selective intracellular STAT signaling.Peer reviewe

Currículo, formación integral y calidad de vida en el contexto del caribe colombiano.

This paper is a reflection from the perspective of curriculum-oriented human development; from understanding the problems of the Colombian Caribbean are opportunities to rebuild the social and collective people in the context of their own realities and historical changes in the dynamics cultural. So that regional identity is constructed from the contributions of communities that build the educational curriculum aimed at training people full, proactive with leadership and management towards sustainable development in a changing worldEl presente artículo es una reflexión desde la perspectiva del currículo orientado al desarrollo humano integral, a partir de comprender que los problemas del caribe colombiano son oportunidades que permiten reconstruir al sujeto social y colectivo en el contexto de sus propias realidades y transformaciones, en la dinámica histórico cultural, de manera que se reconstruya la identidad regional a partir de los aportes de las comunidades educativas que edifican el currículo encaminado a formar personas plenas, proactivas, con capacidad de liderazgo y gestión hacia el desarrollo sostenible en un mundo en constante cambio