Helicobacter pylori CagA protein is associated with severe gastritis and gastric carcinoma. CagA is injected from the attached Helicobacter pylori into host cells and undergoes tyrosine phosphorylation. Wild-type but not phosphorylation-resistant CagA induced a growth factor-like response in gastric epithelial cells. Furthermore, CagA formed a physical complex with the SRC homology 2 domain (SH2)-containing tyrosine phosphatase SHP-2 in a phosphorylation-dependent manner and stimulated the phosphatase activity. Disruption of the CagA-SHP-2 complex abolished the CagA-dependent cellular response. Conversely, the CagA effect on cells was reproduced by constitutively active SHP-2. Thus, upon translocation, CagA perturbs cellular functions by deregulating SHP-2.

In most cases of sporadic colorectal cancers, tumorigenesis is a multistep process, involving genomic alterations in parallel with morphologic changes. In addition, accumulating evidence suggests that the human gut microbiome is linked to the development of colorectal cancer. Here we performed fecal metagenomic and metabolomic studies on samples from a large cohort of 616 participants who underwent colonoscopy to assess taxonomic and functional characteristics of gut microbiota and metabolites. Microbiome and metabolome shifts were apparent in cases of multiple polypoid adenomas and intramucosal carcinomas, in addition to more advanced lesions. We found two distinct patterns of microbiome elevations. First, the relative abundance of Fusobacterium nucleatum spp. was significantly (P < 0.005) elevated continuously from intramucosal carcinoma to more advanced stages. Second, Atopobium parvulum and Actinomyces odontolyticus, which co-occurred in intramucosal carcinomas, were significantly (P < 0.005) increased only in multiple polypoid adenomas and/or intramucosal carcinomas. Metabolome analyses showed that branched-chain amino acids and phenylalanine were significantly (P < 0.005) increased in intramucosal carcinomas and bile acids, including deoxycholate, were significantly (P < 0.005) elevated in multiple polypoid adenomas and/or intramucosal carcinomas. We identified metagenomic and metabolomic markers to discriminate cases of intramucosal carcinoma from the healthy controls. Our large-cohort multi-omics data indicate that shifts in the microbiome and metabolome occur from the very early stages of the development of colorectal cancer, which is of possible etiological and diagnostic importance. Colorectal cancer stages are associated with distinct microbial and metabolomic profiles that could shed light on cancer progression.

Interleukin-2 (IL-2) binds to two distinct receptor molecules, the IL-2 receptor α (IL-2Rα, p55) chain and the newly identified IL-2 receptor β (IL-2Rβ, p70-75) chain. The cDNA encoding the human IL-2Rβ chain has now been isolated. The overall primary structure of the IL-2Rβ chain shows no apparent homology to other known receptors. Unlike the IL-2Rα chain, the IL-2Rβ chain has a large cytoplasmic region in which a functional domain (or domains) mediating an intracellular signal transduction pathway (or pathways) may be embodied. The cDNA-encoded β chain binds and internalizes IL-2 when expressed on T lymphoid cells but not fibroblast cells. Furthermore, the cDNA gives rise to the generation of high-affinity IL-2 receptor when co-expressed with the IL-2Rα chain cDNA.

In the interleukin-2 (IL-2) system, intracellular signal transduction is triggered by the β chain of the IL-2 receptor (IL-2Rβ); however, the responsible signaling mechanism remains unidentified. Evidence for the formation of a stable complex of IL-2Rβ and the lymphocyte-specific protein tyrosine kinase p56 lck is presented. Specific association sites were identified in the tyrosine kinase catalytic domain of p56 lck and in the cytoplasmic domain of IL-2Rβ. As a result of interaction, IL-2Rβ became phosphorylated in vitro by p56 lck . Treatment of T lymphocytes with IL-2 promotes p56 lck kinase activity. These data suggest the participation of p56 lck as a critical signaling molecule downstream of IL-2R via a novel interaction.

Helicobacter pylori is a causative agent of gastritis and peptic ulcer. cagA + H. pylori strains are more virulent than cagA − strains and are associated with gastric carcinoma. The cagA gene product, CagA, is injected by the bacterium into gastric epithelial cells and subsequently undergoes tyrosine phosphorylation. The phosphorylated CagA specifically binds SHP-2 phosphatase, activates the phosphatase activity, and thereby induces morphological transformation of cells. CagA proteins of most Western H. pylori isolates have a 34-amino acid sequence that variably repeats among different strains. Here, we show that the repeat sequence contains a tyrosine phosphorylation site. CagA proteins having more repeats were found to undergo greater tyrosine phosphorylation, to exhibit increased SHP-2 binding, and to induce greater morphological changes. In contrast, predominant CagA proteins specified by H. pylori strains isolated in East Asia, where gastric carcinoma is prevalent, had a distinct tyrosine phosphorylation sequence at the region corresponding to the repeat sequence of Western CagA. This East Asian-specific sequence conferred stronger SHP-2 binding and morphologically transforming activities to Western CagA. Finally, a critical amino acid residue that determines SHP-2 binding activity among different CagA proteins was identified. Our results indicate that the potential of individual CagA to perturb host-cell functions is determined by the degree of SHP-2 binding activity, which depends in turn on the number and sequences of tyrosine phosphorylation sites. The presence of distinctly structured CagA proteins in Western and East Asian H. pylori isolates may underlie the strikingly different incidences of gastric carcinoma in these two geographic areas.

Infection with cagA -positive Helicobacter pylori is associated with gastric adenocarcinoma and gastric mucosa-associated lymphoid tissue (MALT) lymphoma of B cell origin. The cagA -encoded CagA protein is delivered into gastric epithelial cells via the bacterial type IV secretion system and, upon tyrosine phosphorylation by Src family kinases, specifically binds to and aberrantly activates SHP-2 tyrosine phosphatase, a bona fide oncoprotein in human malignancies. CagA also elicits junctional and polarity defects in epithelial cells by interacting with and inhibiting partitioning-defective 1 (PAR1)/microtubule affinity-regulating kinase (MARK) independently of CagA tyrosine phosphorylation. Despite these CagA activities that contribute to neoplastic transformation, a causal link between CagA and in vivo oncogenesis remains unknown. Here, we generated transgenic mice expressing wild-type or phosphorylation-resistant CagA throughout the body or predominantly in the stomach. Wild-type CagA transgenic mice showed gastric epithelial hyperplasia and some of the mice developed gastric polyps and adenocarcinomas of the stomach and small intestine. Systemic expression of wild-type CagA further induced leukocytosis with IL-3/GM-CSF hypersensitivity and some mice developed myeloid leukemias and B cell lymphomas, the hematological malignancies also caused by gain-of-function SHP-2 mutations. Such pathological abnormalities were not observed in transgenic mice expressing phosphorylation-resistant CagA. These results provide first direct evidence for the role of CagA as a bacterium-derived oncoprotein (bacterial oncoprotein) that acts in mammals and further indicate the importance of CagA tyrosine phosphorylation, which enables CagA to deregulate SHP-2, in the development of H. pylori -associated neoplasms.

Persistent gastritis induced by Helicobacter pylori is the strongest known risk factor for adenocarcinoma of the distal stomach, yet only a fraction of colonized persons ever develop gastric cancer. The H. pylori cytotoxin-associated gene ( cag ) pathogenicity island encodes a type IV secretion system that delivers the bacterial effector CagA into host cells after bacterial attachment, and cag + strains augment gastric cancer risk. A host effector that is aberrantly activated in gastric cancer precursor lesions is β-catenin, and activation of β-catenin leads to targeted transcriptional up-regulation of genes implicated in carcinogenesis. We report that in vivo adaptation endowed an H. pylori strain with the ability to rapidly and reproducibly induce gastric dysplasia and adenocarcinoma in a rodent model of gastritis. Compared with its parental noncarcinogenic isolate, the oncogenic H. pylori strain selectively activates β-catenin in model gastric epithelia, which is dependent on translocation of CagA into host epithelial cells. β-Catenin nuclear accumulation is increased in gastric epithelium harvested from gerbils infected with the H. pylori carcinogenic strain as well as from persons carrying cag + vs. cag - strains or uninfected persons. These results indicate that H. pylori -induced dysregulation of β-catenin-dependent pathways may explain in part the augmentation in the risk of gastric cancer conferred by this pathogen.

In this study we provide evidence that distinct DNA sequences within the 5'-flanking regions of the genes for interleukin-2 (IL-2) and its receptor (IL-2R) are involved in human T-cell-specific activation of transcription by p40x, a product of human T cell leukemia virus type I (HTLV-1). The same DNA sequences appear to be responsible for induction of the genes in a T cell line, Jurkat, by mitogens. Although the IL-2 gene sequences are activated by p40x with much lower efficiency than the IL-2R gene sequences, they are synergistically activated by the p40x expression and subsequent extracellular stimulation by Concanavalin-A or anti-T3. We propose a model for two-step activation of the IL-2 autocrine loop in ATL development.

Infection with Helicobacter pylori cagA-positive strains is associated with gastric adenocarcinoma. Intestinal metaplasia is a precancerous lesion of the stomach characterized by transdifferentiation of the gastric mucosa to an intestinal phenotype. The H. pylori cagA gene product, CagA, is delivered into gastric epithelial cells, where it undergoes tyrosine phosphorylation by Src family kinases. Tyrosine-phosphorylated CagA specifically binds to and activates SHP-2 phosphatase, thereby inducing cell-morphological transformation. We report here that CagA physically interacts with E-cadherin independently of CagA tyrosine phosphorylation. The CagA/E-cadherin interaction impairs the complex formation between E-cadherin and β-catenin, causing cytoplasmic and nuclear accumulation of β-catenin. CagA-deregulated β-catenin then transactivates β-catenin-dependent genes such as cdx1, which encodes intestinal specific CDX1 transcription factor. In addition to β-catenin signal, CagA also transactivates p21WAF1/Cip1, again, in a phosphorylation-independent manner. Consequently, CagA induces aberrant expression of an intestinal-differentiation marker, goblet-cell mucin MUC2, in gastric epithelial cells that have been arrested in G1 by p21WAF1/Cip1. These results indicate that perturbation of the E-cadherin/β-catenin complex by H. pylori CagA plays an important role in the development of intestinal metaplasia, a premalignant transdifferentiation of gastric epithelial cells from which intestinal-type gastric adenocarcinoma arises.