Mammalian target of rapamycin (mTOR) controls cell growth and proliferation via the raptor-mTOR (TORC1) and rictor-mTOR (TORC2) protein complexes. Recent biochemical studies suggested that TORC2 is the elusive PDK2 for Akt/PKB Ser473 phosphorylation in the hydrophobic motif. Phosphorylation at Ser473, along with Thr308 of its activation loop, is deemed necessary for Akt function, although the regulatory mechanisms and physiological importance of each phosphorylation site remain to be fully understood. Here, we report that SIN1/MIP1 is an essential TORC2/PDK2 subunit. Genetic ablation of sin1 abolished Akt-Ser473 phosphorylation and disrupted rictor-mTOR interaction but maintained Thr308 phosphorylation. Surprisingly, defective Ser473 phosphorylation affected only a subset of Akt targets in vivo, including FoxO1/3a, while other Akt targets, TSC2 and GSK3, and the TORC1 effectors, S6K and 4E-BP1, were unaffected. Our findings reveal that the SIN1-rictor-mTOR function in Akt-Ser473 phosphorylation is required for TORC2 function in cell survival but is dispensable for TORC1 function.

β-catenin is upregulated in many human cancers and considered to be an oncogene. Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most prevalent human malignancies, and individuals who are chronic hepatitis B virus (HBV) carriers have a greater than 100-fold increased relative risk of developing HCC. Here we report a mechanism by which HBV-X protein (HBX) upregulates β-catenin. Erk, which is activated by HBX, associates with GSK-3β through a docking motif (291FKFP) of GSK-3β and phosphorylates GSK-3β at the 43Thr residue, which primes GSK-3β for its subsequent phosphorylation at Ser9 by p90RSK, resulting in inactivation of GSK-3β and upregulation of β-catenin. This pathway is a general signal, as it was also observed in cell lines in which Erk-primed inactivation of GSK-3β was regulated by IGF-1, TGF-β, and receptor tyrosine kinase HER2, and is further supported by immunohistochemical staining in different human tumors, including cancers of the liver, breast, kidney, and stomach.

Although the importance of the ARF tumor suppressor in p53 regulation is well established, numerous studies indicate that ARF also suppresses cell growth in a p53/Mdm2-independent manner. To understand the mechanism of ARF-mediated tumor suppression, we identified a ubiquitin ligase, ARF-BP1, as a key factor associated with ARF in vivo. ARF-BP1 harbors a signature HECT motif, and its ubiquitin ligase activity is inhibited by ARF. Notably, inactivation of ARF-BP1, but not Mdm2, suppresses the growth of p53 null cells in a manner reminiscent of ARF induction. Surprisingly, in p53 wild-type cells, ARF-BP1 directly binds and ubiquitinates p53, and inactivation of endogenous ARF-BP1 is crucial for ARF-mediated p53 stabilization. Thus, our study modifies the current view of ARF-mediated p53 activation and reveals that ARF-BP1 is a critical mediator of both the p53-independent and p53-dependent tumor suppressor functions of ARF. As such, ARF-BP1 may serve as a potential target for therapeutic intervention in tumors regardless of p53 status.

Structural maintenance of chromosomes (SMC) proteins (SMC1, SMC3) are evolutionarily conserved chromosomal proteins that are components of the cohesin complex, necessary for sister chromatid cohesion. These proteins may also function in DNA repair. Here we report that SMC1 is a component of the DNA damage response network that functions as an effector in the ATM/NBS1-dependent S-phase checkpoint pathway. SMC1 associates with BRCA1 and is phosphorylated in response to IR in an ATM- and NBS1-dependent manner. Using mass spectrometry, we established that ATM phosphorylates S957 and S966 of SMC1 in vivo. Phosphorylation of S957 and/or S966 of SMC1 is required for activation of the S-phase checkpoint in response to IR. We also discovered that the phosphorylation of NBS1 by ATM is required for the phosphorylation of SMC1, establishing the role of NBS1 as an adaptor in the ATM/NBS1/SMC1 pathway. The ATM/CHK2/CDC25A pathway is also involved in the S-phase checkpoint activation, but this pathway is intact in NBS cells. Our results indicate that the ATM/NBS1/SMC1 pathway is a separate branch of the S-phase checkpoint pathway, distinct from the ATM/CHK2/CDC25A branch. Therefore, this work establishes the ATM/NBS1/SMC1 branch, and provides a molecular basis for the S-phase checkpoint defect in NBS cells.

Nonhomologous end-joining (NHEJ) is the predominant pathway that repairs DNA double-strand breaks (DSBs) in mammalian cells. The DNA-dependent protein kinase (DNA-PK), consisting of Ku and DNA-PK catalytic subunit (DNA-PKcs), is activated by DNA in vitro and is required for NHEJ. We report that DNA-PKcs is autophosphorylated at Thr2609 in vivo in a Ku-dependent manner in response to ionizing radiation. Phosphorylated DNA-PKcs colocalizes with both γ-H2AX and 53BP1 after DNA damage. Mutation of Thr2609 to Ala leads to radiation sensitivity and impaired DSB rejoining. These findings establish that Ku-dependent phosphorylation of DNA-PKcs at Thr2609 is required for the repair of DSBs by NHEJ.

NFAT transcription factors are highly phosphorylated proteins that are regulated by the calcium-dependent phosphatase calcineurin. We show by mass spectrometry that NFAT1 is phosphorylated on fourteen conserved phosphoserine residues in its regulatory domain, thirteen of which are dephosphorylated upon stimulation. Dephosphorylation of all thirteen residues is required to mask a nuclear export signal (NES), cause full exposure of a nuclear localization signal (NLS), and promote transcriptional activity. An inducible phosphorylation site in the transactivation domain contributes to transcriptional activity. Our data suggest that dephosphorylation promotes NFAT1 activation by increasing the probability of an active conformation, in a manner analogous to that by which depolarization increases the open probability of voltage-gated ion channels. This conformational switch paradigm may explain modification-induced functional changes in other heavily phosphorylated proteins.

SIRT1 is an NAD-dependent deacetylase critically involved in stress responses, cellular metabolism and, possibly, ageing. The tumour suppressor p53 represents the first non-histone substrate functionally regulated by acetylation and deacetylation; we and others previously found that SIRT1 promotes cell survival by deacetylating p53 (refs 4-6). These results were further supported by the fact that p53 hyperacetylation and increased radiation-induced apoptosis were observed in Sirt1-deficient mice. Nevertheless, SIRT1-mediated deacetylase function is also implicated in p53-independent pathways under different cellular contexts, and its effects on transcriptional factors such as members of the FOXO family and PGC-1alpha directly modulate metabolic responses. These studies validate the importance of the deacetylase activity of SIRT1, but how SIRT1 activity is regulated in vivo is not well understood. Here we show that DBC1 (deleted in breast cancer 1) acts as a native inhibitor of SIRT1 in human cells. DBC1-mediated repression of SIRT1 leads to increasing levels of p53 acetylation and upregulation of p53-mediated function. In contrast, depletion of endogenous DBC1 by RNA interference (RNAi) stimulates SIRT1-mediated deacetylation of p53 and inhibits p53-dependent apoptosis. Notably, these effects can be reversed in cells by concomitant knockdown of endogenous SIRT1. Our study demonstrates that DBC1 promotes p53-mediated apoptosis through specific inhibition of SIRT1.