Établissement d'une lignée cellulaire pro-érythroïde de souris : outil d'étude de la régulation transcriptionnelle des gènes de globine

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Effet de la 15-deoxy-[symbole¹², ¹⁴- prostaglandine J₂ sur l'expression de la Cyclooxygénase-2 dans les synoviocytes humains

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Responses of the Emiliania huxleyi Proteome to Ocean Acidification

Ocean acidification due to rising atmospheric CO2 is expected to affect the physiology of important calcifying marine organisms, but the nature and magnitude of change is yet to be established. In coccolithophores, different species and strains display varying calcification responses to ocean acidification, but the underlying biochemical properties remain unknown. We employed an approach combining tandem mass-spectrometry with isobaric tagging (iTRAQ) and multiple database searching to identify proteins that were differentially expressed in cells of the marine coccolithophore species Emiliania huxleyi (strain NZEH) between two CO2 conditions: 395 (~current day) and ~1340 p.p.m.v. CO2. Cells exposed to the higher CO2 condition contained more cellular particulate inorganic carbon (CaCO3) and particulate organic nitrogen and carbon than those maintained in present-day conditions. These results are linked with the observation that cells grew slower under elevated CO2, indicating cell cycle disruption. Under high CO2 conditions, coccospheres were larger and cells possessed bigger coccoliths that did not show any signs of malformation compared to those from cells grown under present-day CO2 levels. No differences in calcification rate, particulate organic carbon production or cellular organic carbon: nitrogen ratios were observed. Results were not related to nutrient limitation or acclimation status of cells. At least 46 homologous protein groups from a variety of functional processes were quantified in these experiments, of which four (histones H2A, H3, H4 and a chloroplastic 30S ribosomal protein S7) showed down-regulation in all replicates exposed to high CO2, perhaps reflecting the decrease in growth rate. We present evidence of cellular stress responses but proteins associated with many key metabolic processes remained unaltered. Our results therefore suggest that this E. huxleyi strain possesses some acclimation mechanisms to tolerate future CO2 scenarios, although the observed decline in growth rate may be an overriding factor affecting the success of this ecotype in future oceans.

EXAMINATION OF THE EFFECTS OF VALPROIC ACID EXPOSURE OR P300 PROTEIN INHIBITION ON THE BALANCE OF APOPTOSIS AND PROLIFERATION IN P19 EMBRYONAL CARCINOMA CELLS

Valproic acid (VPA), a commonly-used anticonvulsant drug, is associated with increased risk of fetal malformations, including neural tube defects (NTDs). Previous in vivo studies determined that VPA-exposed embryos with a NTD had altered expression of several proteins regulated by p300, a histone acetyltransferase (HAT) protein. p300 is capable of acetylating histones and non-histone proteins through its HAT activity, allowing it to transcriptionally regulate genes as well as modulate the stability and activity of specific proteins. NFκB, Stat3 and Egr1, all of which function as transcription factors, are regulated by p300 through its HAT activity. Together, these proteins all play an important role in maintaining the balance of apoptosis, proliferation and differentiation, the regulation of which is extremely important for proper embryonic development. The studies in this thesis utilized P19 embryonal carcinoma (EC) cells in order to determine the effects of VPA exposure on the expression of p300 and the aforementioned transcription factors, as well as apoptosis and proliferation, in vitro. P19 EC cells were exposed to C646, a selective p300 inhibitor, in order to assess whether the effects observed as a result of VPA exposure were due to p300 protein degradation. It was found that VPA exposure for 24 hours in P19 EC cells in vitro resulted in a significant decrease in p300 protein expression. VPA exposure also significantly decreased NFκB protein expression, while resulting in increased Stat3 protein expression. However, Stat3 acetylation and phosphorylation, which both contribute to Stat3 activation, were significantly decreased as a result of VPA exposure. p300 inhibition resulted in a significant decrease in NFκB, similar to what was observed as a result of VPA exposure, which suggests that VPA-mediated degradation of p300 may play a role in reduced NFκB protein expression following VPA exposure. Conversely, Stat3 protein expression, acetylation and phosphorylation were not significantly changed as a result of p300 inhibition, suggesting that p300 degradation does not play a role in VPA’s effects on Stat3 protein expression and activation. VPA exposure also resulted in a significant increase in apoptosis, while p300 inhibition did not significantly increase apoptosis. These data suggest that p300 degradation plays a role in VPA-mediated teratogenicity, and that VPA may target other cellular mechanisms in order to exert its teratogenic effects.

Epigenetics within the matrix:a neo-regulator of fibrotic disease

Fibrosis of any tissue is characterized by excessive extracellular matrix accumulation that ultimately destroys tissue architecture and eventually abolishes normal organ function. Although much research has focused on the mechanisms underlying disease pathogenesis, there are still no effective antifibrotic therapies that can reverse, stop or delay the formation of scar tissue in most fibrotic organs. As fibrosis can be described as an aberrant wound healing response, a recent hypothesis suggests that the cells involved in this process gain an altered heritable phenotype that promotes excessive fibrotic tissue accumulation. This article will review the most recent observations in a newly emerging field that links epigenetic modifications to the pathogenesis of fibrosis. Specifically, the roles of DNA methylation and histone modifications in fibrotic disease will be discussed.

Epigenetics, the epicenter of the hypoxic response

It is becoming increasingly apparent that epigenetics plays a crucial role in the cellular response to hypoxia. Such epigenetic regulation may work hand in hand with the hypoxia-induced transcription factor (HIF) family or may contribute in a more substantial way to the maintenance of a hypoxia-adapted cellular phenotype long after HIF has initiated the immediate response pathways. In this article we discuss the current research implicating epigenetic mechanisms in the cellular response to hypoxic environments. This includes; the role of epigenetics in both the stabilization and binding of HIF to its transcriptional targets, the role of histone demethylase enzymes following direct HIF transactivation, and finally, the impact of hypoxic environments on global patterns of histone modifications and DNA methylation.

Generation of an epigenetic signature by chronic hypoxia in prostate cells

Increasing levels of tissue hypoxia have been reported as a natural feature of the aging prostate gland and may be a risk factor for the development of prostate cancer. In this study, we have used PwR-1E benign prostate epithelial cells and an equivalently aged hypoxia-adapted PwR-1E sub-line to identify phenotypic and epigenetic consequences of chronic hypoxia in prostate cells. We have identified a significantly altered cellular phenotype in response to chronic hypoxia as characterized by increased receptor-mediated apoptotic resistance, the induction of cellular senescence, increased invasion and the increased secretion of IL-1 beta, IL6, IL8 and TNFalpha cytokines. In association with these phenotypic changes and the absence of HIF-1 alpha protein expression, we have demonstrated significant increases in global levels of DNA methylation and H3K9 histone acetylation in these cells, concomitant with the increased expression of DNA methyltransferase DMNT3b and gene-specific changes in DNA methylation at key imprinting loci. In conclusion, we have demonstrated a genome-wide adjustment of DNA methylation and histone acetylation under chronic hypoxic conditions in the prostate. These epigenetic signatures may represent an additional mechanism to promote and maintain a hypoxic-adapted cellular phenotype with a potential role in tumour development.

Mutations in CTC1, Encoding Conserved Telomere Maintenance Component 1, Cause Coats Plus

Coats plus is a highly pleiotropic disorder particularly affecting the eye, brain, bone and gastrointestinal tract. Here, we show that Coats plus results from mutations in CTC1, encoding conserved telomere maintenance component 1, a member of the mammalian homolog of the yeast heterotrimeric CST telomeric capping complex. Consistent with the observation of shortened telomeres in an Arabidopsis CTC1 mutant and the phenotypic overlap of Coats plus with the telomeric maintenance disorders comprising dyskeratosis congenita, we observed shortened telomeres in three individuals with Coats plus and an increase in spontaneous γH2AX-positive cells in cell lines derived from two affected individuals. CTC1 is also a subunit of the α-accessory factor (AAF) complex, stimulating the activity of DNA polymerase-α primase, the only enzyme known to initiate DNA replication in eukaryotic cells. Thus, CTC1 may have a function in DNA metabolism that is necessary for but not specific to telomeric integrity.

Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.

Implication de TLE3 et KDM5A dans la régulation de la transcription des gènes cibles du récepteur des œstrogènes ERα

Dans le noyau cellulaire, l’ADN est compacté autour de petites protéines appelées histones formant ainsi le nucléosome, unité de base de la chromatine. Les nucléosomes contrôlent la liaison des facteurs de transcription à l’ADN et sont ainsi responsables de la régulation des processus cellulaires tels que la transcription. Afin de permettre l’expression des gènes, la chromatine est remodelée, c’est-à-dire que les nucléosomes sont repositionnés de manière à ce que la machinerie générale de la transcription puisse atteindre l’ADN afin de produire l’ARN messager. La moindre petite modification dans la fonction des facteurs de transcription ou des enzymes responsables du remodelage de la chromatine entraine des variations d’expression des gènes, et donc des maladies telles que les cancers. Le cancer du sein est le cancer le plus couramment développé chez les femmes. Cette maladie est principalement causée par l’activité du récepteur des œstrogènes ERα et de ses co-régulateurs ayant, pour la plupart, un rôle direct sur le remodelage de la chromatine. Afin de mieux comprendre le développement et la progression du cancer du sein, nous avons décidé d’étudier le rôle de deux co-régulateurs de ERα, TLE3 et KDM5A, impliqués dans le remodelage de la chromatine et dont la fonction dans le cancer du sein est indéterminée. Nous avons démontré que TLE3 est un partenaire d’interaction du facteur pionnier FoxA1, facteur nécessaire à la liaison de ERα sur l’ADN pour la transcription des gènes cibles de ce récepteur. L’interaction de TLE3 avec FoxA1 inhibe la liaison de ERα à l’ADN en absence d’œstrogènes, via le recrutement de HDAC2 qui déacétyle la chromatine, empêchant alors l’activation fortuite de la transcription en absence de signal. Quant à KDM5A, malgré sa réputation de répresseur de la transcription, dans le cancer du sein, cette déméthylase de H3K4me2/3 est un coactivateur de ERα, dû à son rôle direct sur l’expression du récepteur.

Transcriptome, carbohydrate, and phytohormone analysis of Petunia hybrida reveals a complex disturbance of plant functional integrity under mild chilling stress

Cultivation of chilling-tolerant ornamental crops at lower temperature could reduce the energy demands of heated greenhouses. To provide a better understanding of how sub-optimal temperatures (12 degrees C vs. 16 degrees C) affect growth of the sensitive Petunia hybrida cultivar 'SweetSunshine Williams', the transcriptome, carbohydrate metabolism, and phytohormone homeostasis were monitored in aerial plant parts over 4 weeks by use of a microarray, enzymatic assays and GC-MS/MS. The data revealed three consecutive phases of chilling response. The first days were marked by a strong accumulation of sugars, particularly in source leaves, preferential up-regulation of genes in the same tissue and down-regulation of several genes in the shoot apex, especially those involved in the abiotic stress response. The midterm phase featured a partial normalization of carbohydrate levels and gene expression. After 3 weeks of chilling exposure, a new stabilized balance was established. Reduced hexose levels in the shoot apex, reduced ratios of sugar levels between the apex and source leaves and a higher apical sucrose/hexose ratio, associated with decreased activity and expression of cell wall invertase, indicate that prolonged chilling induced sugar accumulation in source leaves at the expense of reduced sugar transport to and reduced sucrose utilization in the shoot. This was associated with reduced levels of indole-3-acetic acid and abscisic acid in the apex and high numbers of differentially, particularly up-regulated genes, especially in the source leaves, including those regulating histones, ethylene action, transcription factors, and a jasmonate-ZIM-domain protein. Transcripts of one Jumonji C domain containing protein and one expansin accumulated in source leaves throughout the chilling period. The results reveal a dynamic and complex disturbance of plant function in response to mild chilling, opening new perspectives for the comparative analysis of differently tolerant cultivars.

Análise de expressão de genes da família SETD em leucemia linfocítica crônica

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2015.

Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.

Past, present and future of epigenetics applied to livestock breeding

This article reviews the concept of Lamarckian inheritance and the use of the term epigenetics in the field of animal genetics. Epigenetics was first coined by Conrad Hal Waddington (1905–1975), who derived the term from the Aristotelian word epigenesis. There exists some controversy around the word epigenetics and its broad definition. It includes any modification of the expression of genes due to factors other than mutation in the DNA sequence. This involves DNA methylation, post-translational modification of histones, but also linked to regulation of gene expression by non-coding RNAs, genome instabilities or any other force that could modify a phenotype. There is little evidence of the existence of transgenerational epigenetic inheritance in mammals, which may commonly be confounded with environmental forces acting simultaneously on an individual, her developing fetus and the germ cell lines of the latter, although it could have an important role in the cellular energetic status of cells. Finally, we review some of the scarce literature on the use of epigenetics in animal breeding programs.

Epigenetic markers to predict conversion from gestational diabetes to type 2 diabetes

CONTEXT: Lifestyle factors mediate epigenetic changes that can cause chronic diseases. Although animal and laboratory studies link epigenetic changes to diabetes, epigenetic information in women with gestational diabetes (GDM) and type 2 diabetes is lacking. OBJECTIVE: To measure epigenetic markers across pregnancy and early postpartum and identify markers that could be used as predictors for conversion from GDM to type 2 diabetes. DESIGN: Global histone H3 dimethylation was measured at three time points: 30 weeks gestation, 8-10 weeks postpartum and 20 weeks postpartum, in white blood cells from four groups of women with and without diabetes. SETTING AND PARTICIPANTS: A total of 39 participants (six to nine in each group) were recruited including: non-diabetic women; women with GDM who developed postpartum type 2 diabetes; women with GDM without postpartum type 2 diabetes; and women with type 2 diabetes. MAIN OUTCOME MEASURE: Percentages of dimethylation of H3 histones relative to total H3 histone methylation were compared between diabetic/non-diabetic groups using appropriate comparative statistics. RESULTS: H3K27 dimethylation was 50-60% lower at 8-10 and 20 weeks postpartum in women with GDM who developed type 2 diabetes, compared with non-diabetic women. H3K4 dimethylation was 75% lower at 8-10 weeks postpartum in women with GDM who subsequently developed type 2 diabetes compared with women who had GDM who did not. CONCLUSIONS: The percentage of dimethylation of histones H3K27 and H3K4 varied with diabetic state and has the potential as a predictive tool to identify women who will convert from GDM to type 2 diabetes.