Tyrosine-specific protein kinase activity of the epidermal growth factor (EGF) receptor, pp60"mc and ppllOgw"w was inhibited in vitro by an isoflavone genistein.The inhibition was competitive with respect to ATP and noncompetitive to a phosphate acceptor, histone H2B.By contrast, genistein scarcely inhibited the enzyme activities of serine-and threonine-specific protein kinases such as CAMP-dependent protein kinase, phosphorylase kinase, and the Ca2+/phospholipiddependent enzyme protein kinase C. When the effect of genistein on the phosphorylation of the EGF receptor was examined in cultured A43 1 cells, EGF-stimulated serine, threonine, and tyrosine phosphorylation was decreased.Phosphoamino acid analysis of total cell proteins revealed that genistein inhibited the EGFstimulated increase in phosphotyrosine level in A431 cells.Tyrosine-specific protein kinase activity is known to be associated with oncogene products of the retroviral src gene family (1-3).This kinase activity is strongly correlated with the ability of retroviruses to transform cells, since mutants with reduced kinase activity have lower transforming efficiency, and mutants which lack tyrosine kinase activity are transformation-defective (4).Similar kinase activity is also associated with the cellular receptors for several growth factors such as EGF' (5), platelet-derived growth factor (6, 7), insulin (8,9), and insulin-like growth factor I (10, 11).Therefore, it is possible that tyrosine pohosphorylation plays an important role for cell proliferation and cell transformation.According to this hypothesis, a specific inhibitor for tyrosine kinases could be an antitumor agent as well as a tool for

Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a homodimeric peptide growth factor which binds to two structurally related tyrosine kinase receptors denoted Flt1 and KDR. In order to compare the signal transduction via these two receptors, the human Flt1 and KDR proteins were stably expressed in porcine aortic endothelial cells. Binding analyses using 125I-VEGF revealed Kd values of 16 pM for Flt1 and 760 pM for KDR. Cultured human umbilical vein endothelial (HUVE) cells were found to express two distinct populations of binding sites with affinities similar to those for Flt1 and KDR, respectively. The KDR expressing cells showed striking changes in cell morphology, actin reorganization and membrane ruffling, chemotaxis and mitogenicity upon VEGF stimulation, whereas Flt1 expressing cells lacked such responses. KDR was found to undergo ligand-induced autophosphorylation in intact cells, and both Flt1 and KDR were phosphorylated in vitro in response to VEGF, however, KDR much more efficiently than Flt1. Neither the receptor-associated activity of phosphatidylinositol 3'-kinase nor tyrosine phosphorylation of phospholipase C-gamma were affected by stimulation of Flt1 or KDR expressing cells, and phosphorylation of GTPase activating protein was only slightly increased. Members of the Src family such as Fyn and Yes showed an increased level of phosphorylation upon VEGF stimulation of cells expressing Flt1 but not in cells expressing KDR. The maximal responses in KDR expressing porcine aortic endothelial cells were obtained at higher VEGF concentrations as compared to HUVE cells, i.e. in the presence of Flt1. This difference could possibly be explained by the formation of heterodimeric complexes between KDR and Flt1, or other molecules, in HUVE cells.

The molecular mechanism of tissue-specific metastasis in tumors endogenously expressing members of the vascular endothelial growth factor (VEGF) family is not yet clear. Here we demonstrate that MMP9 is specifically induced in premetastatic lung endothelial cells and macrophages by distant primary tumors via VEGFR-1/Flt-1 tyrosine kinase (TK) and that it significantly promotes lung metastasis. In a genetic approach using mice, suppression of MMP9 induction by deletion of either VEGFR-1TK or MMP9 markedly reduced lung metastasis. Furthermore, the MMP9 levels in endothelial cells of normal lung lobes from patients carrying distant tumors were significantly elevated as compared with those from patients without tumors. Thus, a block of MMP9 induction via VEGFR-1 inhibition could be useful for the prevention of tumor metastasis in lung.

Corneal avascularity-the absence of blood vessels in the cornea-is required for optical clarity and optimal vision, and has led to the cornea being widely used for validating pro- and anti-angiogenic therapeutic strategies for many disorders. But the molecular underpinnings of the avascular phenotype have until now remained obscure and are all the more remarkable given the presence in the cornea of vascular endothelial growth factor (VEGF)-A, a potent stimulator of angiogenesis, and the proximity of the cornea to vascularized tissues. Here we show that the cornea expresses soluble VEGF receptor-1 (sVEGFR-1; also known as sflt-1) and that suppression of this endogenous VEGF-A trap by neutralizing antibodies, RNA interference or Cre-lox-mediated gene disruption abolishes corneal avascularity in mice. The spontaneously vascularized corneas of corn1 and Pax6+/- mice and Pax6+/- patients with aniridia are deficient in sflt-1, and recombinant sflt-1 administration restores corneal avascularity in corn1 and Pax6+/- mice. Manatees, the only known creatures uniformly to have vascularized corneas, do not express sflt-1, whereas the avascular corneas of dugongs, also members of the order Sirenia, elephants, the closest extant terrestrial phylogenetic relatives of manatees, and other marine mammals (dolphins and whales) contain sflt-1, indicating that it has a crucial, evolutionarily conserved role. The recognition that sflt-1 is essential for preserving the avascular ambit of the cornea can rationally guide its use as a platform for angiogenic modulators, supports its use in treating neovascular diseases, and might provide insight into the immunological privilege of the cornea.

The vascular endothelial growth factor (VEGF) family has recently expanded by the identification and cloning of three additional members, namely VEGF-B, VEGF-C, and VEGF-D. In this study we demonstrate that VEGF-B binds selectively to VEGF receptor-1/Flt-1. This binding can be blocked by excess VEGF, indicating that the interaction sites on the receptor are at least partially overlapping. Mutating the putative VEGF receptor-1/Flt-1 binding determinants Asp 63 , Asp 64 , and Glu 67 to alanine residues in VEGF-B reduced the affinity to VEGF receptor-1 but did not abolish binding. Mutational analysis of conserved cysteines contributing to VEGF-B dimer formation suggest a structural conservation with VEGF and platelet-derived growth factor. Proteolytic processing of the 60-kDa VEGF-B 186 dimer results in a 34-kDa dimer containing the receptor-binding epitopes. The binding of VEGF-B to its receptor on endothelial cells leads to increased expression and activity of urokinase type plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor 1, suggesting a role for VEGF-B in the regulation of extracellular matrix degradation, cell adhesion, and migration.

Abstract Flt-1, also known as vascular endothelial growth factor receptor 1 (VEGFR-1), is a high-affinity tyrosine kinase receptor for VEGF and is expressed almost exclusively on vascular endothelial cells. As an exception, Flt-1 transcript was recently found to be expressed in human peripheral blood monocytes. However, the protein of the Flt-1 receptor on the cell surface of monocytes is yet to be identified, and whether the Flt-1 protein is expressed during the differentiation of monocyte-macrophage lineage cells has not been examined. Using monoclonal antibodies against 2 different antigenic epitopes on the Flt-1 extracellular domain, this study found that the major population of the monocyte-marker CD97+ cells in human peripheral blood express Flt-1 as a cell surface molecule. VEGFR-2 (KDR/Flk-1) was not expressed at detectable levels in these cells. An Flt-1 neutralizing monoclonal antibody significantly suppressed VEGF-induced migration of the monocytes, suggesting an important role for Flt-1 in the biologic function of monocytes. Furthermore, CD34+cells in human cord blood, originally negative for the Flt-1 expression, differentiated into Flt-1+ cells in association with the appearance of monocyte-macrophage markers after a 2-week culture in the presence of hematopoietic cytokines. In addition, the Flt-1+CD11b+ cell fraction from CD34+ cells was found to efficiently differentiate into multinuclear osteoclasts in the presence of macrophage colony-stimulating factor and osteoclast differentiation factor. These results strongly suggest that Flt-1 is a novel cell surface marker as well as a biologically functional molecule for monocyte-macrophage lineages in humans.

Vascular endothelial growth factor (VEGF) mediates endothelial cell proliferation, angiogenesis, and vascular permeability via the endothelial cell receptors, KDR/Flk-1 and Flt-1. Recently, a gene encoding a polypeptide with about 25% amino acid identity to mammalian VEGF was identified in the genome of Orf virus (OV), a parapoxvirus that affects sheep and goats and occasionally, humans, to generate lesions with angiogenesis. In this study, we examined the biological activities and receptor of OV-derived NZ-7 VEGF (VEGF-E). VEGF-E was found to be a dimer of about 20 kDa with no basic domain nor affinity for heparin column, similar to VEGF₁₂₁ subtype. VEGF₁₂₁ has 10–100-fold less endothelial cell mitotic activity than VEGF₁₆₅ due to lack of a heparin-binding basic region. Interestingly, however, VEGF-E showed almost equal levels of mitotic activity on primary endothelial cells and vascular permeability activity as VEGF₁₆₅. Furthermore, VEGF-E bound KDR/Flk-1 (VEGFR-2) and induced its autophosphorylation to almost the same extent as VEGF₁₆₅, but did not bind Flt-1 (VEGFR-1) nor induce autophosphorylation of Flt-1. These results indicate that VEGF-E is a novel type of endothelial growth factor, utilizing only one of the VEGF receptors, and carrying a potent mitogenic activity without affinity to heparin.

Antiangiogenic therapy for the treatment of cancer and other neovascular diseases is desired to be selective for pathological angiogenesis and lymphangiogenesis. Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF), a cytokine required for the differentiation of monocyte lineage cells, promotes the formation of high-density vessel networks in tumors and therefore possesses therapeutic potential as an M-CSF inhibitor. However, the physiological role of M-CSF in vascular and lymphatic development, as well as the precise mechanisms underlying the antiangiogenic effects of M-CSF inhibition, remains unclear. Moreover, therapeutic potential of M-CSF inhibition in other neovascular diseases has not yet been evaluated. We used osteopetrotic (op/op) mice to demonstrate that M-CSF deficiency reduces the abundance of LYVE-1+ and LYVE1− macrophages, resulting in defects in vascular and lymphatic development. In ischemic retinopathy, M-CSF was required for pathological neovascularization but was not required for the recovery of normal vasculature. In mouse osteosarcoma, M-CSF inhibition effectively suppressed tumor angiogenesis and lymphangiogenesis, and it disorganized extracellular matrices. In contrast to VEGF blockade, interruption of M-CSF inhibition did not promote rapid vascular regrowth. Continuous M-CSF inhibition did not affect healthy vascular and lymphatic systems outside tumors. These results suggest that M-CSF–targeted therapy is an ideal strategy for treating ocular neovascular diseases and cancer.