Regulation and actions mediated by C-jun N-terminal kinase pathaway

Abstract

Es va generar un ratolí transgènic amb la capacitat d'activar JNK específicament al pàncrees. Tot i que aquests ratolins no tenen cap afectació morfoestructural en els seus illots pancreàtics ni diferències en el contingut total d'insulina però presenten intolerància a la glucosa i no secreten insulina en resposta a hiperglucèmia. A nivell molecular, les cèl•lules β pancreàtiques amb JNK activa, tenen un bloqueig a la via de senyalització d'insulina que fa que es redueixi la secreció d'insulina i l'expressió de gens diana de la insulina. El tractament amb rossiglitazona, un fàrmac del grup de les TZDs, aconsegueix revertir el fenotip in vivo. Tots aquests resultats indiquen que l'activació de JNK és suficient per promoure la resistència a insulina central però no n'hi ha prou per induir hiperplàsia dels illots o induir l'apoptosi de les cèl•lules β. A més a més, aquests ratolins estan protegits de la hiperinsulinèmia, la hiperglucèmia i l'obesitat induïdes per la dieta grassa o l'envelliment.

També s'ha estudiat la interacció entre les vies de senyalització de JNK i NF-κB. Fins ara, s'ha va publicat que JNK pot induir l'activació de NF-κB mitjançant l'estabilització del mRNA de la βTrCP, responsable de la degradació d'IκBα. JNK va resultar fosforilar a CRD-BP, una proteïna que s'uneix al mRNA de βTrCP per protegir-li de l'atac per part del miR-183. A més, un mutant de βTrCP perquè no s'hi unís el miRNA, es seguia estabilitzant en resposta a l'activació de JNK a nivel de proteïna però no de mRNA. A part d'aquest efecte, JNK també aconsegueix estabilitzar SKP1 però la interacció SKP1-βTrCP és necessària per a una màxima estabilització. A més a més, aquest efecte podria ser extensiu a altres dianes de βTrCP com β-catenina i també estan afectades els nivells d'altres F-Box com la SKP2, i el dels seus substrats.

As a part of the research-line that deals with physiological and pharmacological (anti-inflammatory and/or anti-diabetic) actions conducted by some nuclear receptor (NR) ligands through negative interference with the c-Jun N-terminal kinase (JNK) signaling pathway, this project is focused on studying the effects of the activation of JNK in a mouse model and evaluating the capacity of those ligands to recover the homeostasis. In parallel, there is a second project about the characterization of the crosstalk between the JNK pathway and NF-κB, another major pathway in inflammation.

The relevance of the activation of JNK in a wide range of pathologies with an inflammatory component, lead the group to the generation of a transgenic mouse carrying a a constitutively active form of the MAP2K of JNK, MKK7, with a conditional expression upon the regulation of the Cre recombinase. Despite these mice have no morphostructural affectation of the pancreatic islets or differences in the total insulin content, they have defective glucose homeostasis showing glucose intolerance and decreased insulin secretion in response to hyperglycemia. This reduction in glucoseinduced insulin release is β cell autonomous, as it is reproduced in isolated islets, and JNK activity dependent, as it is reverted by the specific inhibitor of JNK, TAT-JIPi. At molecular level, β-cells with activated JNK have a blockage in the insulin-signaling pathway that reduces the secretion of insulin and the expression of insulin target genes. The treatment with rosiglitazone, an insulin-sensitizing drug of the thiazolidinedione family that inhibits JNK activation, restored insulin secretion in response to glucose in isolated islets and in vivo. All these data indicate that the activation of JNK is sufficient to promote central insulin resistance but is not sufficient to induce islet hyperplasia or β-cell death. Moreover, these mice are protected from basal plasma hiperinsulinemia caused by aging or high fat diet challenge.

Regarding the second project, the interaction between NF-κB.and JNK pathways, both signaling pathways are essential for the regulation of the immune and inflammatory response as well as other fundamental processes such as cell proliferation and survival. It was published that JNK was activating NF-κB. pathway by inducing the mRNA stabilization of the E3 ubiquitin ligase βTrcP. We have further reported that JNK is targeting the miRNA183/CRD-BP system to stabilize βTrCP mRNA. At a protein level we have shown that SPK1-βTrCP complex formation is required for JNKdependent SKP1 and βTrCP protein stabilization. Not only this but the βTrCP substrate β‐catenin is down regulated by the JNK-dependent increase of βTrCP and the protein levels of SKP2 and its substrate p27 are oppositely regulated by JNK