Phosphorylation sites in members of the protein kinase A (PKA), PKG, and PKC kinase subfamily are conserved. Thus, the PKB kinase PDK1 may be responsible for the phosphorylation of PKC isotypes. PDK1 phosphorylated the activation loop sites of PKCζ and PKCδ in vitro and in a phosphoinositide 3-kinase (PI 3-kinase)–dependent manner in vivo in human embryonic kidney (293) cells. All members of the PKC family tested formed complexes with PDK1. PDK1-dependent phosphorylation of PKCδ in vitro was stimulated by combined PKC and PDK1 activators. The activation loop phosphorylation of PKCδ in response to serum stimulation of cells was PI 3-kinase–dependent and was enhanced by PDK1 coexpression.

A new family of protein kinase C-related genes has been identified in bovine, human, and rat genomes. The alpha-, beta-, and gamma-type protein kinase sequences are highly homologous, include a kinase domain, and potential calcium-binding sites, and they contain interspersed variable regions. The corresponding genes are located on distinct human chromosomes; the possibility of even greater genetic complexity of this gene family is suggested by Northern and Southern hybridization analyses.

Protein kinase C, the major phorbol ester receptor, was purified from bovine brain and through the use of oligonucleotide probes based on partial amino acid sequence, complementary DNA clones were derived from bovine brain complementary DNA libraries. Thus, the complete amino acid sequence of bovine protein kinase C was determined, revealing a domain structure. At the amino terminal is a cysteine-rich domain with an internal duplication; a putative calcium-binding domain follows, and there is at the carboxyl terminal a domain that shows substantial homology, but not identity, to sequences of other protein kinase.

Phorbol ester treatment of quiescent Swiss 3T3 cells leads to cell proliferation, a response thought to be mediated by protein kinase C (PKC), the major cellular receptor for this class of agents. We demonstrate here that this proliferation is dependent on the activation of the extracellular signal-regulated kinase/mitogen-activated protein kinase (ERK/MAPK) cascade. It is shown that dominant-negative PKC-α inhibits stimulation of the ERK/MAPK pathway by phorbol esters in Cos-7 cells, demonstrating a role for PKC in this activation. To assess the potential specificity of PKC isotypes mediating this process, constitutively active mutants of six PKC isotypes (α, β1, δ, ɛ, η, and ζ) were employed. Transient transfection of these PKC mutants into Cos-7 cells showed that members of all three groups of PKC (conventional, novel, and atypical) are able to activate p42 MAPK as well as its immediate upstream activator, the MAPK/ERK kinase MEK-1. At the level of Raf, the kinase that phosphorylates MEK-1, the activation cascade diverges; while conventional and novel PKCs (isotypes α and η) are potent activators of c-Raf1, atypical PKC-ζ cannot increase c-Raf1 activity, stimulating MEK by an independent mechanism. Stimulation of c-Raf1 by PKC-α and PKC-η was abrogated for RafCAAX, which is a membrane-localized, partially active form of c-Raf1. We further established that activation of Raf is independent of phosphorylation at serine residues 259 and 499. In addition to activation, we describe a novel Raf desensitization induced by PKC-α, which acts to prevent further Raf stimulation by growth factors. The results thus demonstrate a necessary role for PKC and p42 MAPK activation in 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate induced mitogenesis and provide evidence for multiple PKC controls acting on this MAPK cascade.

Germline mutations in BRCA1/2 predispose individuals to breast cancer (termed germline-mutated BRCA1/2 breast cancer, gBRCA-BC) by impairing homologous recombination (HR) and causing genomic instability. HR also repairs DNA lesions caused by platinum agents and PARP inhibitors. Triple-negative breast cancers (TNBCs) harbor subpopulations with BRCA1/2 mutations, hypothesized to be especially platinum-sensitive. Cancers in putative 'BRCAness' subgroups-tumors with BRCA1 methylation; low levels of BRCA1 mRNA (BRCA1 mRNA-low); or mutational signatures for HR deficiency and those with basal phenotypes-may also be sensitive to platinum. We assessed the efficacy of carboplatin and another mechanistically distinct therapy, docetaxel, in a phase 3 trial in subjects with unselected advanced TNBC. A prespecified protocol enabled biomarker-treatment interaction analyses in gBRCA-BC and BRCAness subgroups. The primary endpoint was objective response rate (ORR). In the unselected population (376 subjects; 188 carboplatin, 188 docetaxel), carboplatin was not more active than docetaxel (ORR, 31.4% versus 34.0%, respectively; P = 0.66). In contrast, in subjects with gBRCA-BC, carboplatin had double the ORR of docetaxel (68% versus 33%, respectively; biomarker, treatment interaction P = 0.01). Such benefit was not observed for subjects with BRCA1 methylation, BRCA1 mRNA-low tumors or a high score in a Myriad HRD assay. Significant interaction between treatment and the basal-like subtype was driven by high docetaxel response in the nonbasal subgroup. We conclude that patients with advanced TNBC benefit from characterization of BRCA1/2 mutations, but not BRCA1 methylation or Myriad HRD analyses, to inform choices on platinum-based chemotherapy. Additionally, gene expression analysis of basal-like cancers may also influence treatment selection.

The protein kinase C (PKC) family of isoenzymes is believed to mediate a wide range of signal-transduction pathways in many different cell types. A series of bisindolylmaleimides have been evaluated as inhibitors of members of the conventional PKC family (PKCs-alpha, -beta, -gamma) and of a representative of the new, Ca(2+)-independent, PKC family, PKC-epsilon. In contrast with the indolocarbazole staurosporine, all the bisindolylmaleimides investigated showed slight selectivity for PKC-alpha over the other isoenzymes examined. In addition, bisindolylmaleimides bearing a conformationally restricted side-chain were less active as inhibitors of PKC-epsilon. Most noticeable of these was Ro 32-0432, which showed a 10-fold selectivity for PKC-alpha and a 4-fold selectivity for PKC-beta I over PKC-epsilon.

The phorbol-ester-induced loss of protein kinase C that has been documented in many cell types appears to be a critical event in the generation of a cellular refractory state. We have investigated here the synthesis and degradation of the protein kinase C polypeptide in order to determine why its steady-state amounts are depleted in response to phorbol esters. These results indicate that depletion is due to an increased rate of degradation, with no change either in mRNA amounts or in rates of polypeptide synthesis.