Free energy calculations of the interactions of c-Jun-based synthetic peptides with the c-Fos protein

The c-Fos–c-Jun complex forms the activator protein 1 transcription factor, a therapeutic target in the treatment of cancer. Various synthetic peptides have been designed to try to selectively disrupt the interaction between c-Fos and c-Jun at its leucine zipper domain. To evaluate the binding affinity between these synthetic peptides and c-Fos, polarizable and nonpolarizable molecular dynamics (MD) simulations were conducted, and the resulting conformations were analyzed using the molecular mechanics generalized Born surface area (MM/GBSA) method to compute free energies of binding. In contrast to empirical and semiempirical approaches, the estimation of free energies of binding using a combination of MD simulations and the MM/GBSA approach takes into account dynamical properties such as conformational changes, as well as solvation effects and hydrophobic and hydrophilic interactions. The predicted binding affinities of the series of c-Jun-based peptides targeting the c-Fos peptide show good correlation with experimental melting temperatures. This provides the basis for the rational design of peptides based on internal, van der Waals, and electrostatic interactions.

Calculations of the free energy of interaction of the c-Fos−c-Jun coiled coil: Effects of the solvation model and the inclusion of polarization effects

The leucine zipper region of activator protein-1 (AP-1) comprises the c-Jun and c-Fos proteins and constitutes a well-known coiled coil protein−protein interaction motif. We have used molecular dynamics (MD) simulations in conjunction with the molecular mechanics/Poisson−Boltzmann generalized-Born surface area [MM/PB(GB)SA] methods to predict the free energy of interaction of these proteins. In particular, the influence of the choice of solvation model, protein force field, and water potential on the stability and dynamic properties of the c-Fos−c-Jun complex were investigated. Use of the AMBER polarizable force field ff02 in combination with the polarizable POL3 water potential was found to result in increased stability of the c-Fos−c-Jun complex. MM/PB(GB)SA calculations revealed that MD simulations using the POL3 water potential give the lowest predicted free energies of interaction compared to other nonpolarizable water potentials. In addition, the calculated absolute free energy of binding was predicted to be closest to the experimental value using the MM/GBSA method with independent MD simulation trajectories using the POL3 water potential and the polarizable ff02 force field, while all other binding affinities were overestimated.

In vivo study on the effects of microcystin extracts on the expression profiles of proto-oncogenes (c-fos, c-jun and c-myc) in liver, kidney and testis of male Wistar rats injected i.v. with toxins

Microcystins (MCs) are a potent liver tumor promoter, possessing potent tumor-promoting activity and weak initiating activity. Proto-oncogenes are known to be involved in the tumor-promoting mechanisms of microcystin-LR. However, few data are available on the effects of MCs oil proto-oncogenes in the whole animal. To investigate the effects of MCs on the expression profile of the proto-oncogenes in different organs, male Wistar rats were injected intravenously with microcystin extracts at a dose of 86.7 mu g MC-LR eq/kg bw (MC-LR eq, MC-LR equivalents). mRNA levels of three proto-oncogenes c-fos, c-jun and c-myc in liver, kidney and testis were analyzed using quantitative real-time PCR at several time points post-injection. Significant induction of these genes at transcriptional level was observed in the three organs. In addition, the increase of mRNA expression of all three genes was much higher in liver than in kidney and testis. Meanwhile, the protein levels of c-Fos and c-Jun were investigated by western blotting. Both proteins were induced in the three organs. However, elevations of protein levels were Much lower than those of mRNA levels. These findings suggest that the expression of c-fos, c-jun and c-myc might be one possible mechanism for the tumor-promoting activity and initiating activity of microcystins. (c) 2008 Published by Elsevier Ltd.

条件反射性免疫抑制及其脑机制的c-fos研究

To explore the neural mechanisms underlying conditioned immunomodulation, this study employed the classical taste aversion (CTA) behavioral paradigm to establish the conditioned humoral and cellular immunosuppression (CIS) in Wistar rats, by paring saccharin (CS) with intraperitoneal (i.p.) injection of an immunosuppressive drug cyclophophamide (UCS). C-fos immunohistochemistry method was used to observe the changes of the neuronal activities in the rat brain during the acquisition, expression and extinction of the conditioned immunosuppression (CIS). The followings are the main results: 1. Five days after one trial of CS-UCS paring, reexposure to CS alone significantly decreased the level of the anti-ovalbumin (OVA) IgG in the peripheral serum. Two trials of CS-UCS paring and three reexposures to CS not only resulted in further suppression of the primary immune response, but also reduced the numbers of peripheral lymphocytes and white blood cells. This finding indicates that CS can induce suppression of the immune function, and the magnitude of the effects is dependent on the intensity of training. 2. On day 5 following two trials of CS-UCS pairing, CS suppressed the spleen lymphocytes responsiveness to mitogens ConA, PHA and PWM, and decreased the numbers of peripheral lymphocytes and white blood cells. On day 15, only PHA induced lymphocyte proliferation was suppressed by CS. On day 30, presentation of CS did not have any effect on these immune parameters. These results suggest that the conditioned suppression of the cellular immune function can retain 5-15 days, and extinct after 30 days. 3. CTA was easily induced by one or two CS-UCS parings, and remained robust even after 30 days. These data demonstrate that CIS can be dissociated from CTA, and they may be mediated by different neural mechanisms. 4. Immunohistochemistry assays revealed a broad pattern of c-fos expression throughout the rat brain following the CS-UCS pairing and reexposure to CS, suggesting that many brain regions are involved in CIS. Some brain areas including the solitary tract nucleus (Sol), lateral parabrachial nucleus (LPB) and insular cortex (IC), showed high level c-fos expressions in response to both CS and UCS, suggesting that they may be involved in the transmission and integration of the CS and UCS signals in the brain. There were dense c-FOS positive neurons in the paraverntricular nucleus (PVN) and supraoptic nucleus (SO) of hypothalamus, subfornical organ (SFO) and area postrema (AP) etc. after two trials of CS-UCS paring and after the reexposure to CS 5 days later, but not in the first training and after the extinction of CIS (30 days later). The results reflect that these nuclei may have an important role in CIS expression, and may also response to the immunosuppression of UCS. The conditioned training and reexposure to CS 5 days later induced high level c-fos expression in the cingulate cortex (Cg), central amygdaloid nucleus (Ce), intermediate part of lateral septal nucleus (LSI) and ventrolateral parabrachial nucleus (VLPB) etc. But c-fos induction was not apparent when presenting CS 30 days later. These brain regions are mainly involved in CIS, and may be critical structures in the acquisition and expression of CIS. Some brain regions, including the frontal cortex (Fr), ventral orbital cortex (VO), IC, perirhinal cortex (PRh), LPB and the medial part of solitary nucleus (SolM), showed robust c-FOS expression following the conditioning training and reexposure to CS both on day 5 and day 30, suggesting that they are critically involved in CTA.

Effect of naloxone-precipitated morphine withdrawal on c-fos expression in rat corticotropin-releasing hormone neurons in the paraventricular hypothalamus and extended amygdala

Morphine withdrawal is characterized by physical symptoms and a negative affective state. The 41 amino acid polypeptide corticotropin-releasing hormone (CRH) is hypothesized to mediate, in part, both the negative affective state and the physical withdrawal syndrome. Here, by means of dual-immunohistochemical methodology, we examined the co-expression of the c-Fos protein and CRH following naloxone-precipitated morphine withdrawal. Rats were treated with slow-release morphine 50 mg/kg (subcutaneous, s.c.) or vehicle every 48 h for 5 days, then withdrawn with naloxone 5 mg/kg (s.c.) or saline 48 h after the final morphine injection. Two hours after withdrawal rats were perfused transcardially and their brains were removed and processed for immunohistochemistry. We found that naloxone-precipitated withdrawal of morphine-dependent rats increased c-Fos immunoreactivity (IR) in CRH positive neurons in the paraventricular hypothalamus. Withdrawal of morphine-dependent rats also increased c-Fos-IR in the central amygdala and bed nucleus of the stria terminalis, however these were in CRH negative neurons.

Imunorreatividade à proteína C-FOS após estimulação periférica nociva e tratamento com morfina no sistema nervoso central do caracol terrestre Megalobulimus abbreviatus

Utilizando as técnicas de imunoistoquímica e densitometria óptica, foi investigada a localização e a expressão da proteína c-Fos no SNC do caracol Megalobulimus abbreviatus. Neurônios imunorreativos foram encontrados nos gânglios cerebrais, pedais, parietal direito e visceral de caracóis submetidos ao estímulo térmico aversivo (50oC), e sacrificados em diferentes tempos (3, 6, 12, 18 e 24 h) após a estimulação. A análise da imunorreatividade à c-Fos através do método de medida da densidade óptica (DO) revelou uma diferença significativa no sentido de apresentar uma maior expressão (p<0,05) na área do lobo pedal do pós-cérebro do gânglio cerebral em relação às outras regiões analisadas no mesmo gânglio (mesocérebro, pró-cérebro e lobo pleural do pós-cérebro). Além disso, também houve expressão significativamente maior (p<0,05) quando comparada a densitometria da região do mesocérebro em relação ao lobo pleural do pós-cérebro nos grupos controle, 3h e 18h. O lobo pleural do pós-cérebro apresentou uma expressão significativamente menor (p<0,05) na imunorreatividade da proteína c-Fos quando comparado ao pró-cérebro em animais sacrificados 12h e 24h após e estímulo aversivo. Em relação ao grupo controle, a DO da proteína c-Fos não variou nos diferentes tempos de sacrifício quando comparada a mesma região do gânglio (cerebral, pedal, parietal direito ou visceral) ao longo do tempo na maioria das regiões. A única diferença estatisticamente significativa (p<0,05) foi encontrada no mesocérebro do gânglio de animais sacrificados 12 h após o estímulo térmico aversivo, mostrando uma diminuição da imunorreatividade. Nos animais tratados com salina (1ml) ou morfina (20mg/kg) 15 min antes do estímulo térmico aversivo, os mesmos grupos neuronais nos gânglios do SNC de M. abbreviatus mostraram imunomarcação à proteína c-Fos. Em relação ao grupo controle, observou-se uma expressão significativamente menor (p<0,01) na DO da imunorreatividade da proteína c-Fos nos neurônios anteriores do gânglio pedal nos animais sacrificados 3 h e 6 h após o estímulo térmico aversivo. No momento em que a comparação foi feita entre os grupos salina e morfina de animais sacrificados ao mesmo tempo, na grande maioria dos grupos observou-se uma diminuição na imunorreatividade da proteína c-Fos. Esta diferença, porém, mostrou-se significativa (p<0,01) no mesocérebro de animais do grupo 3h, no lobo pedal do pós cérebro de animais dos grupos 3 h, 6 h e 18 h, nos neurônios anteriores do gânglio pedal nos grupos 6 h e 12 h, nos neurônios mediais do gânglio pedal do grupo 3 h, nos neurônios posteriores do gânglio pedal do grupo 6 h, nos neurônios da região anterior do gânglio parietal direito no grupo 12 h e nos neurônios do gânglio visceral no grupo experimental 12 h. A diferença na DO da proteína c-Fos apresentou uma diminuição extremamente significativa (p<0,001) nos neurônios mediais do gânglio pedal de animais sacrificados 12 h após o estímulo térmico aversivo, nos neurônios posteriores do gânglio pedal dos animais sacrificados 12 h após o estímulo e nos neurônios do gânglio visceral dos animais do grupo experimental 6 h. A partir destes dados e da correlação com estudos realizados em M. abbreviatus para detecção de mediadores químicos envolvidos na nocicepção, podemos concluir que as áreas imunorreativas que apresentaram estas variações na densidade óptica da imunorreatividade à proteína c-Fos em diferentes tempos de sacrifício e tratamento com morfina estão envolvidas no processo nociceptivo neste caracol.

Expressão dos protooncogenes c-fos, c-myc e c-jun em miométrio e mioma humanos

Resumo não disponível.

Imunorreatividade à proteína c-FOS na medula espinal lombossacral e no gânglio da raiz dorsal de râs Rana catesbeiana 3 dias após a secção nervosa periférica

A dor constitui uma experiência complexa, mediada por distintos sistemas de transmissão sendo integrados por diversos mecanismos neurais. Um dos modelos mais empregados para o estudo da dor neuropática é a secção nervosa periférica, a qual resulta em alterações neuroquímicas e neuroanatômicas em neurônios sensoriais primários e em seus territórios de projeção. Após a secção do nervo ciático, os mamíferos apresentam um aumento na expressão de genes precocemente expressos, como o c-Fos e o c-Jun, no corno dorsal da medula espinal. Animais não mamíferos, como os anfíbios, também vem sendo utilizados como modelos para os estudos dos mecanismos acerca da nocicepção. No presente estudo foi analisado o padrão de imunorreatividade à proteína c-Fos na medula espinal lombossacral e no gânglio da raiz dorsal (GRD) de rãs Rana catesbeiana em condições basais, bem como de rãs submetidas à manipulação e à secção do nervo ciático. Para isso foram utilizados animais adultos, de ambos os sexos, sendo que os mesmos foram sacrificados 3 dias após o procedimento cirúrgico. A técnica imunoistoquímica utilizada foi a do anticorpo não marcado de Sternberger (1979), sendo utilizado anticorpo primário do tipo policlonal, na concentração de 1:700. As alterações no padrão de imunorreatividade a esta proteína no GRD dos três grupos experimentais foram quantificadas através das técnicas de densitometria óptica e contagem neuronal. Para a quantificação da proteína c-Fos na medula espinal lombossacral dos 3 grupos experimentais, utilizou-se a técnica de western blot. Em GRD, a imunorreatividade foi mais pronunciada no citoplasma de neurônios de pequeno (10-20μm), médio (25-35μm), e grande 40-50μm) diâmetro dos 3 grupos experimentais. A manipulação e a secção do nervo ciático provocou aumento no número de núcleos imunorreativos de células de pequeno diâmetro. A densitometria óptica foi significativamente maior no citoplasma das células dos GRDs localizados ipsilateralmente quando comparada com aquela das células pertencentes aos GRDs localizados contralateralmente à lesão. Todavia, não houve diferenças estatisticamente significativa entre a imunorreatividade nuclear nos GRDs entre os 3 grupos experimentais. O número de células imunorreativas nestes gânglios não mostrou mudanças significativas nos 3 grupos experimentais. Na medula espinal, a imunorreatividade à proteína c-Fos ocorreu predominantemente em núcleos localizados nos campos terminais dorsal e ventral, na banda mediolateral, na região ventral medial do corno ventral e nos funículos lateral e ventral medial. Os neurônios motores sempre foram imunorreativos. A manipulação e a secção do nervo ciático resultaram em um acréscimo no número de núcleos imunorreativos localizados nos campos terminais dorsal e ventral, e banda mediolateral, sendo este aumento maior na região do campo terminal dorsal. As demais regiões não mostraram modificações significantes no padrão de imunorreatividade da proteína c-Fos. A expressão desta proteína não modificou significativamente nos 3 grupos experimentais. Estes resultados mostram que, em rãs, similar ao que ocorre em mamíferos, a ativação de fibras aferentes primárias ativam a proteína c-Fos. No entanto, diferente de mamíferos, esta proteína ocorre no citoplasma de células sensoriais. Assim, apesar das rãs constituírem excelentes modelos para o estudo do papel do c-Fos nos mecanismos da transmissão nociceptiva, os estudos futuros abordando esta questão deverão considerar esta particularidade das rãs.

Water deprivation-induced sodium appetite and differential expression of encephalic c-Fos immunoreactivity in the spontaneously hypertensive rat

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)