The cellular transcription factor E2F, previously identified as a component of early adenovirus transcription, has now been shown to be important in cell proliferation control. E2F appears to be a functional target for the action of the tumor suppressor protein Rb that is encoded by the retinoblastoma susceptibility gene. The disruption of this E2F-Rb interaction, as well as a complex involving E2F in association with the cell cycle-regulated cyclin A-cdk2 kinase complex, may be a common mechanism of action for the oncoproteins encoded by the DNA tumor viruses.

Although it is generally believed that the product of the retinoblastoma susceptibility gene (RB1) is an important regulator of cell proliferation, the biochemical mechanism for its action is unclear. We now show that the RB protein is found in a complex with the E2F transcription factor and that only the under phosphorylated form of RB is in the E2F complex. Moreover, the adenovirus E1A protein can dissociate the E2F-RB complex, dependent on E1A sequence also critical for E1A to bind to RB. These sequences are also critical for E1A to immortalize primary cell cultures and to transform in conjunction with other oncogenes. Taken together, these results suggest that the interaction of RB with E2F is an important event in the control of cellular proliferation and that the dissociation of the complex is part of the mechanism by which E1A inactivates RB function.

Prognostic and predictive factors are indispensable tools in the treatment of patients with neoplastic disease. For the most part, such factors rely on a few specific cell surface, histological, or gross pathologic features. Gene expression assays have the potential to supplement what were previously a few distinct features with many thousands of features. We have developed Bayesian regression models that provide predictive capability based on gene expression data derived from DNA microarray analysis of a series of primary breast cancer samples. These patterns have the capacity to discriminate breast tumors on the basis of estrogen receptor status and also on the categorized lymph node status. Importantly, we assess the utility and validity of such models in predicting the status of tumors in crossvalidation determinations. The practical value of such approaches relies on the ability not only to assess relative probabilities of clinical outcomes for future samples but also to provide an honest assessment of the uncertainties associated with such predictive classifications on the basis of the selection of gene subsets for each validation analysis. This latter point is of critical importance in the ability to apply these methodologies to clinical assessment of tumor phenotype.

Our recent work has shown that activation of the Ras/Raf/ERK pathway extends the half-life of the Myc protein and thus enhances the accumulation of Myc activity. We have extended these observations by investigating two N-terminal phosphorylation sites in Myc, Thr 58 and Ser 62, which are known to be regulated by mitogen stimulation. We now show that the phosphorylation of these two residues is critical for determining the stability of Myc. Phosphorylation of Ser 62 is required for Ras-induced stabilization of Myc, likely mediated through the action of ERK. Conversely, phosphorylation of Thr 58, likely mediated by GSK-3 but dependent on the prior phosphorylation of Ser 62, is associated with degradation of Myc. Further analysis demonstrates that the Ras-dependent PI-3K pathway is also critical for controlling Myc protein accumulation, likely through the control of GSK-3 activity. These observations thus define a synergistic role for multiple Ras-mediated phosphorylation pathways in the control of Myc protein accumulation during the initial stage of cell proliferation.

Although a number of transfection experiments have suggested potential targets for the action of the E2F1 transcription factor, as is the case for many transcriptional regulatory proteins, the actual targets in their normal chromosomal environment have not been demonstrated. We have made use of a recombinant adenovirus containing the E2F1 cDNA to infect quiescent cells and then measure the activation of endogenous cellular genes as a consequence of E2F1 production. We find that many of the genes encoding S-phase-acting proteins previously suspected to be E2F targets, including DNA polymerase alpha, thymidylate synthase, proliferating cell nuclear antigen, and ribonucleotide reductase, are indeed induced by E2F1. Several other candidates, including the dihydrofolate reductase and thymidine kinase genes, were only minimally induced by E2F1. In addition to the S-phase genes, we also find that several genes believed to play regulatory roles in cell cycle progression, such as the cdc2, cyclin A, and B-myb genes, are also induced by E2F1. Moreover, the cyclin E gene is strongly induced by E2F1, thus defining an autoregulatory circuit since cyclin E-dependent kinase activity can stimulate E2F1 transcription, likely through the phosphorylation and inactivation of Rb and Rb family members. Finally, we also demonstrate that a G1 arrest brought about by gamma irradiation is overcome by the overexpression of E2F1 and that this coincides with the enhanced activation of key target genes, including the cyclin A and cyclin E genes.

Purpose Breast cancer arising in young women is correlated with inferior survival and higher incidence of negative clinicopathologic features. The biology driving this aggressive disease has yet to be defined. Patients and Methods Clinically annotated, microarray data from 784 early-stage breast cancers were identified, and prospectively defined, age-specific cohorts (young: ≤ 45 years, n = 200; older: ≥ 65 years, n = 211) were compared by prognosis, clinicopathologic variables, mRNA expression values, single-gene analysis, and gene set enrichment analysis (GSEA). Univariate and multivariate analyses were performed. Results Using clinicopathologic variables, young women illustrated lower estrogen receptor (ER) positivity (immunohistochemistry [IHC], P = .027), larger tumors (P = .012), higher human epidermal growth factor receptor 2 (HER-2) overexpression (IHC, P = .075), lymph node positivity (P = .008), higher grade tumors (P < .0001), and trends toward inferior disease-free survival (DFS; hazard ratio = 1.32; P = .094). Using genomic expression analysis, tumors arising in young women had significantly lower ERα mRNA (P < .0001), ERβ (P = .02), and progesterone receptor (PR) expression (P < .0001), but higher HER-2 (P < .0001) and epidermal growth factor receptor (EGFR) expression (P < .0001). Exploratory analysis (GSEA) revealed 367 biologically relevant gene sets significantly distinguishing breast tumors arising in young women. Combining clinicopathologic and genomic variables among tumors arising in young women demonstrated that younger age and lower ERβ and higher EGFR mRNA expression were significant predictors of inferior DFS. Conclusion This large-scale genomic analysis illustrates that breast cancer arising in young women is a unique biologic entity driven by unifying oncogenic signaling pathways, is characterized by less hormone sensitivity and higher HER-2/EGFR expression, and warrants further study to offer this poor-prognosis group of women better preventative and therapeutic options.

E2F transcription activity is composed of a family of heterodimers encoded by distinct genes. Through the overproduction of each of the five known E2F proteins in mammalian cells, we demonstrate that a large number of genes encoding proteins important for cell cycle regulation and DNA replication can be activated by the E2F proteins and that there are distinct specificities in the activation of these genes by individual E2F family members. Coexpression of each E2F protein with the DP1 heterodimeric partner does not significantly alter this specificity. We also find that only E2F1 overexpression induces cells to undergo apoptosis, despite the fact that at least two other E2F family members, E2F2 and E2F3, are equally capable of inducing S phase. The ability of E2F1 to induce apoptosis appears to result from the specific induction of an apoptosis-promoting activity rather than the lack of induction of a survival activity, because co-expression of E2F2 and E2F3 does not rescue cells from E2F1-mediated apoptosis. We conclude that E2F family members play distinct roles in cell cycle control and that E2F1 may function as a specific signal for the initiation of an apoptosis pathway that must normally be blocked for a productive proliferation event.