Pre-existing astrocytes form functional perisynaptic processes on neurons generated in the adult hippocampus.

The adult dentate gyrus produces new neurons that morphologically and functionally integrate into the hippocampal network. In the adult brain, most excitatory synapses are ensheathed by astrocytic perisynaptic processes that regulate synaptic structure and function. However, these processes are formed during embryonic or early postnatal development and it is unknown whether astrocytes can also ensheathe synapses of neurons born during adulthood and, if so, whether they play a role in their synaptic transmission. Here, we used a combination of serial-section immuno-electron microscopy, confocal microscopy, and electrophysiology to examine the formation of perisynaptic processes on adult-born neurons. We found that the afferent and efferent synapses of newborn neurons are ensheathed by astrocytic processes, irrespective of the age of the neurons or the size of their synapses. The quantification of gliogenesis and the distribution of astrocytic processes on synapses formed by adult-born neurons suggest that the majority of these processes are recruited from pre-existing astrocytes. Furthermore, the inhibition of astrocytic glutamate re-uptake significantly reduced postsynaptic currents and increased paired-pulse facilitation in adult-born neurons, suggesting that perisynaptic processes modulate synaptic transmission on these cells. Finally, some processes were found intercalated between newly formed dendritic spines and potential presynaptic partners, suggesting that they may also play a structural role in the connectivity of new spines. Together, these results indicate that pre-existing astrocytes remodel their processes to ensheathe synapses of adult-born neurons and participate to the functional and structural integration of these cells into the hippocampal network.

Analyse cinétique des rétinaldéhydes déshydrogénases recombinantes de type 3 et 4 de souris

Les Rétinal déshydrogénases (RALDHs) catalysent irréversiblement la déshydrogénation du Rétinal en Acide Rétinoïque (AR) qui est impliqué dans l’embryogenèse et la différenciation tissulaire. Pour comprendre le rôle dans la biosynthèse de l’AR des RALDHs type 3 et 4 de souris, nous avons déterminé leurs propriétés cinétiques ainsi que leur comportement en présence de différents inhibiteurs. Les tests enzymatiques sont effectués avec une préparation d’enzyme recombinante, tagguée avec 6 histidines, purifiée sur colonne Ni-NTA (Qiagen). L’activité enzymatique est évaluée en quantifiant la production d’AR par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) en phase inversée. Les constantes cinétiques ont été déterminées pour les isomères du rétinal tout-trans, 9-cis et 13-cis. La RALDH4 catalyse les isomères 9-cis et 13-cis de rétinal, elle présente un faible KM (3μM) pour les deux isomères et a une efficacité catalytique élevée pour le 9-cis rétinal 3.4 fois supérieure au 13-cis rétinal. La RALDH3 est spécifique au tout-trans rétinal avec un KM de 4 μM et une efficacité élevée. β-Ionone, inhibiteur possible pour la RALDH4, inhibe l’activité avec le rétinal 9-cis et 13-cis, mais n’influence pas l’activité de la RALDH3. Le para-hydroxymercuribenzoïque (p-HMB) inhibe l’activité de deux isoenzymes. Le cation MgCl2 augmente par 3 fois l’oxydation du rétinal 13-cis par la RALDH4, diminue l’oxydation du 9-cis rétinal et influence faiblement la RALDH3. Ces données enrichissent les connaissances sur les caractéristiques cinétiques des RALDHs recombinantes de souris de types 3 et 4 et fournissent des éclaircissements sur la biogenèse de l’acide rétinoïque in vivo.

Effet de l’insuffisance rénale chronique sur les enzymes du cytochrome P450 dans le cerveau de rat

Introduction: Nous avons déjà montré que l’insuffisance rénale chronique (IRC) entraîne une régulation négative du cytochrome P450 (CYP450) dans le foie et l’intestin de rat. La présente étude cherche à déterminer l’effet de l’IRC sur l’expression des enzymes du CYP450 dans le cerveau de rat. L’expression génique, protéique ainsi que l’activité des isoenzymes du CYP450 ont été analysées dans différentes régions du cerveau (hippocampe, cervelet, cortex et parenchyme cérébral) afin de déterminer l’effet de l’insuffisance rénale chronique sur le métabolisme cérébral des médicaments par le CYP450. Méthodes: Le cerveau entier de rats atteints d’IRC (induite par une néphrectomie sub-totale 5/6) et de rats témoins (laparotomie blanche) a été disséqué en 4 parties (cortex, cervelet, hippocampe et parenchyme cérébral). L’expression protéique et celle de l’ARNm des isoformes 1A, 2C11, 2D, 3A et 4A du cytochrome P450 a été étudiée respectivement par immunobuvardage de type Western et PCR en Temps Réel. L’activité du CYP3A a été mesurée par le métabolisme du DFB en DFH sur des préparations de microsomes de cerveau. Une technique de culture cellulaire d’astrocytes a été mise au point et a permis d’évaluer l’expression des enzymes dans ces cellules suite à l’incubation des astrocytes avec le sérum de rats atteints d’insuffisance rénale chronique. Résultats: Chez les rats atteints d’IRC, les niveaux géniques de CYP1A, 2C et 3A sont diminués d’au moins 40% (p < 0,05) dans presque toutes les parties étudiées. Les niveaux d’ARNm du CYP2D demeurent inchangés. De plus, une diminution significative d’au moins 45% (p < 0,05) de l’expression protéique des CYP1A, 2C et 3A est observée dans presque toutes les structures étudiées. L’activité enzymatique de CYP3A est diminuée significativement dans le cerveau de rats IRC, ainsi que l’expression des enzymes du CYP2C11 dans les astrocytes en culture lorsqu’incubés avec du sérum de rat urémique. Conclusions: Ces études démontrent que le cerveau est également affecté par l’IRC. Ceci se traduit par une diminution de l’expression protéique, génique, ainsi que de l’activité des enzymes du CYP450. Cette diminution pourrait expliquer une augmentation des effets secondaires dans le système nerveux central en IRC.

Rôle de l'estérification des acides gras dans la régulation de la sécrétion d'insuline et le stress métabolique induits par le glucose

Le diabète est une maladie chronique de l’homéostasie du glucose caractérisée par une hyperglycémie non contrôlée qui est le résultat d’une défaillance de la sécrétion d’insuline en combinaison ou non avec une altération de l’action de l’insuline. La surnutrition et le manque d’activité physique chez des individus qui ont des prédispositions génétiques donnent lieu à la résistance à l’insuline. Pendant cette période dite de compensation où la concentration d’acides gras plasmatiques est élevée, l’hyperinsulinémie compense pleinement pour la résistance à l’insuline des tissus cibles et la glycémie est normale. Le métabolisme du glucose par la cellule pancréatique bêta entraîne la sécrétion d’insuline. Selon le modèle classique de la sécrétion d’insuline induite par le glucose, l’augmentation du ratio ATP/ADP résultant de la glycolyse et de l’oxydation du glucose, induit la fermeture des canaux KATP-dépendant modifiant ainsi le potentiel membranaire suivi d’un influx de Ca2+. Cet influx de Ca2+ permet l’exocytose des granules de sécrétion contenant l’insuline. Plusieurs nutriments comme les acides gras sont capables de potentialiser la sécrétion d’insuline. Cependant, le modèle classique ne permet pas d’expliquer cette potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Pour expliquer l’effet potentialisateur des acides gras, notre laboratoire a proposé un modèle complémentaire où le malonyl-CoA dérivé du métabolisme anaplérotique du glucose inhibe la carnitine palmitoyltransférase-1, l’enzyme qui constitue l’étape limitante de l’oxydation des acides gras favorisant ainsi leur estérification et donc la formation de dérivés lipidiques signalétiques. Le modèle anaplérotique/lipidique de la sécrétion d'insuline induite par le glucose prédit que le malonyl-CoA dérivé du métabolisme du glucose inhibe la bêta-oxydation des acides gras et augmente la disponibilité des acyl-CoA ou des acides gras non-estérifiés. Les molécules lipidiques agissant comme facteurs de couplage du métabolisme des acides gras à l'exocytose d'insuline sont encore inconnus. Des travaux réalisés par notre laboratoire ont démontré qu’en augmentant la répartition des acides gras vers la bêta-oxydation, la sécrétion d’insuline induite par le glucose était réduite suggérant qu’un des dérivés de l’estérification des acides gras est important pour la potentialisation sur la sécrétion d’insuline. En effet, à des concentrations élevées de glucose, les acides gras peuvent être estérifiés d’abord en acide lysophosphatidique (LPA), en acide phosphatidique (PA) et en diacylglycérol (DAG) et subséquemment en triglycérides (TG). La présente étude a établi l’importance relative du processus d’estérification des acides gras dans la production de facteurs potentialisant la sécrétion d’insuline. Nous avions émis l’hypothèse que des molécules dérivées des processus d’estérification des acides gras (ex : l’acide lysophosphatidique (LPA) et le diacylglycerol (DAG)) agissent comme signaux métaboliques et sont responsables de la modulation de la sécrétion d’insuline en présence d’acides gras. Afin de vérifier celle-ci, nous avons modifié le niveau d’expression des enzymes clés contrôlant le processus d’estérification par des approches de biologie moléculaire afin de changer la répartition des acides gras dans la cellule bêta. L’expression des différents isoformes de la glycérol-3-phosphate acyltransférase (GPAT), qui catalyse la première étape d’estérification des acides gras a été augmenté et inhibé. Les effets de la modulation de l’expression des isoenzymes de GPAT sur les processus d’estérifications, sur la bêta-oxydation et sur la sécrétion d’insuline induite par le glucose ont été étudiés. Les différentes approches que nous avons utilisées ont changé les niveaux de DAG et de TG sans toutefois altérer la sécrétion d’insuline induite par le glucose. Ainsi, les résultats de cette étude n’ont pas associé de rôle pour l’estérification de novo des acides gras dans leur potentialisation de la sécrétion d’insuline. Cependant, l’estérification des acides gras fait partie intégrante d’un cycle de TG/acides gras avec sa contrepartie lipolytique. D’ailleurs, des études parallèles à la mienne menées par des collègues du laboratoire ont démontré un rôle pour la lipolyse et un cycle TG/acides gras dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Parallèlement à nos études des mécanismes de la sécrétion d’insuline impliquant les acides gras, notre laboratoire s’intéresse aussi aux effets négatifs des acides gras sur la cellule bêta. La glucolipotoxicité, résultant d’une exposition chronique aux acides gras saturés en présence d’une concentration élevée de glucose, est d’un intérêt particulier vu la prépondérance de l’obésité. L’isoforme microsomal de GPAT a aussi utilisé comme outil moléculaire dans le contexte de la glucolipotoxicité afin d’étudier le rôle de la synthèse de novo de lipides complexes dans le contexte de décompensation où la fonction des cellules bêta diminue. La surexpression de l’isoforme microsomal de la GPAT, menant à l’augmentation de l’estérification des acides gras et à une diminution de la bêta-oxydation, nous permet de conclure que cette modification métabolique est instrumentale dans la glucolipotoxicité.

Characterizing the Expression of Cytochrome P450s in Breast Cancer Cells

Une résistance aux agents anticancéreux utilisés dans le traitement du cancer du sein est souvent associée à un échec de traitement. Des variations dans le devenir des agents anticancéreux dans l’organisme, sont des facteurs pouvant expliquer des phénomènes de résistance. Notre but était d’évaluer l’impact des isoenzymes du CYP450s, dans le métabolisme local des agents anticancéreux. Notre premier objectif était de valider un gène rapporteur pour nos analyses de PCR en temps réel. Pour ce faire, nous avons criblé l’expression de 6 gènes rapporteurs dans 23 lignées cellulaires. NUP-214 a été démontré comme étant le gène rapporteur le plus stable avec un écart-type de seulement 0.55 Ct. Notre deuxième objectif était de déterminer le niveau d’expression des ARNm de 19 isoformes du CYP450 dans plusieurs lignées cellulaires du cancer du sein. Les ARNm des CYP450s ont démontré une très grande variabilité entre les lignées cellulaires. Les isoformes CYP1B1 et CYP2J2 démontrent l’expression la plus importante pour la majorité des lignées. Notre troisième objectif était d’évaluer la corrélation entre l’expression des isoformes des CYP450s et leur activité métabolique en utilisant les substrats spécifiques du CYP1B1 et 2J2, 7-éthoxyrésorufine et ébastine, respectivement. Une forte corrélation (r2=0.99) fut observée entre l’activité métabolique vis-à-vis l’ébastine et l’expression du CYP2J2. De même, le métabolisme du 7-éthoxyrésorufine était fortement corrélé (r2=0.98) avec l’expression du CYP1B1. En résumé, ces résultats suggèrent que le métabolisme local des agents anticancéreux pourrait significativement moduler le devenir des agents anticancéreux dans l’organisme, et pourrait être ainsi, une source de résistance.

In Vitro Ketamine CYP3A Mediated Metabolism Study using Mammalian Liver S9 Fractions, cDNA Expressed Enzymes and Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry

Ketamine is widely used in medicine in combination with several benzodiazepines including midazolam. The objectives of this study were to develop a novel HPLC-MS/SRM method capable of quantifying ketamine and norketamine using an isotopic dilution strategy in biological matrices and study the formation of norketamine, the principal metabolite of ketamine with and without the presence of midazolam, a well-known CYP3A substrate. The chromatographic separation was achieved using a Thermo Betasil Phenyl 100 x 2 mm column combined with an isocratic mobile phase composed of acetonitrile, methanol, water and formic acid (60:20:20:0.4) at a flow rate of 300 μL/min. The mass spectrometer was operating in selected reaction monitoring mode and the analytical range was set at 0.05–50 μM. The precision (%CV) and accuracy (%NOM) observed were ranging from 3.9–7.8 and 95.9.2–111.1% respectively. The initial rate of formation of norketamine was determined using various ketamine concentration and Km values of 18.4 μM, 13.8 μM and 30.8 μM for rat, dog and human liver S9 fractions were observed respectively. The metabolic stability of ketamine on liver S9 fractions was significantly higher in human (T1/2 = 159.4 min) compared with rat (T1/2 = 12.6 min) and dog (T1/2 = 7.3 min) liver S9 fractions. Moreover significantly lower IC50 and Ki values observed in human compared with rat and dog liver S9 fractions. Experiments with cDNA expressed CYP3A enzymes showed the formation of norketamine is mediated by CYP3A but results suggest an important contribution from others isoenzymes, most likely CYP2C particularly in rat.

Electrophoretic, Biochemical and Morphometric studies on Three Bivalves of Cochin and Nearby Waters

Division of Marine Biology, Microbiology and Biochemistry, School of Marine Sciences, Cochin University of Science and Technology

Toxina botulínica en manejo de síntomas del tracto urinario bajo en pacientes con hiperplasia prostática benigna - revisión sistemática de la literatura

Revisión sistemática de la literatura tomando ensayos clínicos aleatorizados sobre el uso de la inyección intraprostática de la toxina botulínica en los pacientes con hiperplasia prostática benigna evaluando una escala validada de síntomas del tracto urinario bajo como desenlace primario

Expression of four beta-galactosidases from Bifidobacterium bifidum NCIMB41171 and their contribution on the hydrolysis and synthesis of galactooligosaccharides

This paper deals with two aspects tightly related to the enzymatic characteristics and expression of four beta-galactosidases (BbgI, BbgII, BbgIII and BbgIV) from Bifidobacterium bifidum NCIMB41171. The growth patterns of this strain indicated a preference towards complex (i.e. lactose, galactooligosaccharides (GOSs)) rather than simple carbohydrates (i.e. glucose and galactose) and a collaborative action and synergistic relation of more than one beta-galactosidase isoenzyme for either lactose or GOS hydrolysis and subsequent assimilation. Native polyacrylamide gel electrophoresis analysis of protein extracts from cells growing on different carbohydrates (i.e. glucose, lactose or GOS) indicated that two lactose hydrolysing enzymes (BbgI and BbgIII) and one GOS hydrolysing enzyme (BbgII) were constitutively expressed, whereas a fourth lactose hydrolysing enzyme (BbgIV) was induced in the presence of lactose or different GOS fractions. Furthermore, the beta-galactosidase expression profiles of B. bifidum cells and the transgalactosylating properties of each individual isoenzyme, with lactose as substrate, clearly indicated that mainly three isoenzymes (BbgI, BbgIII and BbgIV) are implicated in GOS synthesis when whole B. bifidum cells are utilised. Two of the isoenzymes (BbgI and BbgIV) proved to have better transgalactosylating properties giving yields ranging from 42% to 47% whereas the rest (BbgI and BbgIII) showed lower yields (15% and 29%, respectively).

In Vitro Propagation of Heliconia bihai (L.) L. from Zygotic Embryos

(In vitro Propagation of Heliconia bihai L. from Zygotic Embryos). The internal morphology of embryos from immature and mature fruits of Hcliconia bihai (L.) L. cv. Lobster Claw Two was examined. Embryos were inoculated into MS media (full MS and 1/2 MS) and GA(1) (0.2.5 and 5 mg L(-1)) with either sucrose or glucose. These plantlets were then replicated and transferred to MS medium (full MS or 1/2 MS) with 0 or 2.5 mg L(-1) BAP and their multiplication was evaluated 30 and 45 days after inoculation. The genetic variability of the multiplied plants was estimated using isoenzyme analyses. The internal morphology of the mature embryos revealed their tissues to be in more advanced stages of differentiation than immature embryos. In the conversion phase, 85% of the inoculated embryos developed into plants in the 1/2 MS medium with sucrose, in contrast to only 41% of the embryos that were cultivated with glucose. In the multiplication phase, plants cultivated in 1/2 MS medium with 2.5 mg L(-1) BAP demonstrated more buds. Isoenzyme analyses showed pattern changes in terms of the color intensity and the migration of some of the bands. These results may be associated with differences in the ages of the mother plants and of the plantlets obtained in vitro.

Phosphoproteomics Profiling Suggests a Role for Nuclear beta IPKC in Transcription Processes of Undifferentiated Murine Embryonic Stem Cells

Protein kinase C (PKC) plays a key role in embryonic stem cell (ESC) proliferation, self-renewal and differentiation However, the function of specific PKC Isoenzymes have yet to be determined Of the PKCs expressed in undifferentiated ESCs, beta IPKC was the only isoenzyme abundantly expressed in the nuclei To investigate the role of beta IPKC in these cells, we employed a phosphoproteomics strategy and used two classical (cPKC) peptide modulators and one beta IPKC-specific inhibitor peptide We identified 13 nuclear proteins that are direct or indirect beta IPKC substrates in undifferentiated ESCs These proteins are known to be involved in regulating transcription, splicing, and chromatin remodeling during proliferation and differentiation Inhibiting beta IPKC had no effect on DNA synthesis in undifferentiated ESCs However, upon differentiation many cells seized to express beta IPKC and beta IPKC was frequently found in the cytoplasm Taken together, our results suggest that beta IPKC takes part in the processes that maintain ESCs in their undifferentiated state

Non-steroidal anti-inflammatory drugs may modulate the protease activity of Candida albicans

The phenotypic pressure exerted by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) on autochthonous and pathogenic microbiota remains sparsely known. In this study, we investigated if some NSAIDs increment or diminish the secretion of aspartyl-proteases (Sap) by Candida albicans grown under different phenotypes and oxygen availability using a set of SAP knock-out mutants and other set for genes (EFG1 and CPH1) that codify transcription factors involved in filamentation and protease secretion. Preconditioned cells were grown under planktonic and biofilm phenotypes, in normoxia and anoxia, in the presence of plasma concentrations of acetylsalicylic acid, diclofenac, indomethacin, nimesulide, piroxicam, ibuprofen, and acetaminophen. For diclofenac, indomethacin, nimesulide, and piroxicam the secretion rates of Sap by SAP1-6, EFG1. and CPH1 mutants were similar or, even, inferior to parental wildtype strain. This suggests that neither Sap 1-6 isoenzymes nor Efg1/Cph1 pathways may be entirely responsible for protease release when exposed to these NSAIDs. Ibuprofen and acetaminophen enhanced Sap secretion rates in three environmental conditions (normoxic biofilm, normoxic planktonic and anoxic planktonic). In other hand, aspirin seems to reduce the Sap-related pathogenic behavior of candidal biofilms. Modulation of Sap activity may occur according to candidal phenotypic state, oxygen availability, and type of NSAID to which the cells are exposed. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Sugarcane Phosphoribosyl Pyrophosphate Synthetase: Molecular Characterization of a Phosphate-independent PRS

Phosphoribosyl pyrophosphate synthetase (PRS-EC:2.7.6.1) is an important enzyme present in several metabolic pathways, thus forming a complex family of isoenzymes. However, plant PRS enzymes have not been extensively investigated. In this study, a sugarcane prs gene has been characterized from the Sugar Cane Expressed Sequence Tag Genome Project. This gene contains a 984-bp open reading frame encoding a 328-amino acid protein. The predicted amino acid sequence has 77% and 78% amino acid sequence identity to Arabidopsis thaliana and Spinacia oleracea PRS4, respectively. The assignment of sugarcane PRS as a phosphate-independent PRS isoenzyme (Class II PRS) is verified following enzyme assay and phylogenetic reconstruction of PRS homologues. To gain further insight into the structural framework of the phosphate independence of sugarcane PRS, a molecular model is described. This model reveals the formation of two conserved domains elucidating the structural features involved in sugarcane PRS phosphate independence. The recombinant PRS retains secondary structure elements and a quaternary arrangement consistent with known PRS homologues, based on circular dichroism measurements.

Cloning, expression, purification and characterization of recombinant glutathione-S-transferase from Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa is an important pathogen bacterium transmitted by xylem-feedings leafhoppers that colonizes the xylem of plants and causes diseases on several important crops including citrus variegated chlorosis (CVC) in orange and lime trees. Glutathione-S-transferases (GST) form a group of multifunctional isoenzymes that catalyzes both glutathione (GSH)-dependent conjugation and reduction reactions involved in the cellular detoxification of xenobiotic and endobiotic compounds. GSTs are the major detoxification enzymes found in the intracellular space and mainly in the cytosol from prokaryotes to mammals, and may be involved in the regulation of stress-activated signals by suppressing apoptosis signal-regulating kinase 1. In this study, we describe the cloning of the glutathione-S-transferase from X. fastidiosa into pET-28a(+) vector, its expression in Escherichia coli, purification and initial structural characterization. The purification of recombinant xfGST (rxfGST) to near homogeneity was achieved using affinity chromatography and size-exclusion chromatography (SEC). SEC demonstrated that rxfGST is a homodimer in solution. The secondary and tertiary structures of recombinant protein were analyzed by circular dichroism and fluorescence spectroscopy, respectively. The enzyme was assayed for activity and the results taken together indicated that rxfGST is a stable molecule, correctly folded, and highly active. Several members of the GST family have been extensively studied. However, xfGST is part of a less-studied subfamily which yet has not been structurally and biochemically characterized. In addition, these studies should provide a useful basis for future studies and biotechnological approaches of rxfGST. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

The Crystal Complex of Phosphofructokinase-2 of Escherichia coli with Fructose-6-phosphate KINETIC AND STRUCTURAL ANALYSIS OF THE ALLOSTERIC ATP INHIBITION

Substrate inhibition by ATP is a regulatory feature of the phosphofructokinases isoenzymes from Escherichia coli (Pfk-1 and Pfk-2). Under gluconeogenic conditions, the loss of this regulation in Pfk-2 causes substrate cycling of fructose-6-phosphate (fructose-6-P) and futile consumption of ATP delaying growth. In the present work, we have broached the mechanism of ATP-induced inhibition of Pfk-2 from both structural and kinetic perspectives. The crystal structure of Pfk-2 in complex with fructose-6-P is reported to a resolution of 2 angstrom. The comparison of this structure with the previously reported inhibited form of the enzyme suggests a negative interplay between fructose-6-P binding and allosteric binding of MgATP. Initial velocity experiments show a linear increase of the apparent K(0.5) for fructose-6-P and a decrease in the apparent k(cat) as a function of MgATP concentration. These effects occur simultaneously with the induction of a sigmoidal kinetic behavior (n(H) of approximately 2). Differences and resemblances in the patterns of fructose-6-P binding and the mechanism of inhibition are discussed for Pfk-1 and Pfk-2, as an example of evolutionary convergence, because these enzymes do not share a common ancestor.