Ligand binding and signalling pathways of PTH receptors in sea bream (Sparus auratus) enterocytes

Whole animal studies have indicated that Ca2+ uptake by the gastrointestinal tract is regulated by the action of parathyroid hormone-related peptide (PTHrP) in teleost fish. We have characterised PTH receptors (PTHR) in piscine enterocytes and established, by using aminoterminal PTHrP peptides, the amino acid residues important for receptor activation and for stabilising the ligand/receptor complex. Ligand binding of 125I-(1–35tyr) PTHrP to the membrane fraction of isolated sea bream enterocytes revealed the existence of a single saturable high-affinity receptor (KD=2.59 nM; Bmax=71 fmol/mg protein). Reverse transcription/polymerase chain reaction with specific primers for sea bream PTH1R and PTH3R confirmed the mRNA expression of only the later receptor. Fugu (1–34) PTHrP increased cAMP levels in enterocytes but had no effect on total inositol phosphate accumulation. The aminoterminal peptides (2–34)PTHrP, (3–34)PTHrP and (7–34) PTHrP bound efficiently to the receptor but were severely defective in stimulating cAMP in enterocyte cells indicating that the first six residues of piscine (1–34)PTHrP, although not important for receptor binding, are essential for activation of the adenylate cyclase/phosphokinase A (AC-PKA)-receptor-coupled intracellular signalling pathway. Therefore, PTHrP in teleosts acts on the gastrointestinal tract through PTH3R and the AC-PKA intracellular signalling pathway and might regulate Ca2+ uptake at this site. Ligand-receptor binding and activity throughout the vertebrates appears to be allocated to the same amino acid residues of the amino-terminal domain of the PTHrP molecule.

Identification of genes regulated by mir-363*, a regulator of bone marrow endothelial cell properties

As células estaminais hematopoiéticas residem na medula óssea e possuem capacidade para se auto-renovar e dar origem a todos os tipos de células sanguíneas. O endotélio da medula óssea é constituído por células endoteliais de medula óssea (BMEC) e compreende dois nichos com funções distintas: o nicho osteoblástico e o nicho vascular. O nicho osteoblásctico proporciona condições para a quiescência de células estaminais hematopoiéticas, enquanto no nicho vascular ocorre proliferação e diferenciação das mesmas. Quando ocorre um desequilíbrio na expressão de genes que codificam para proteínas envolvidas na mobilização de células do nicho osteoblástico para o nicho vascular – factores angiócrinos – ocorre uma desestabilização do microambiente medular, que se pode traduzir num processo tumoral. Os microRNAs (miRNAs) são uma classe de RNAs não codificantes, de cadeia simples, que regula a expressão génica. Os miRNAs são sequências endógenas de RNA que possuem entre 19 e 25 nucleótidos de tamanho. Os miRNAs são reguladores da expressão genica, induzindo o silenciamento a nível da pós-transcrição, através da sua ligação com uma sequência específica para a qual possuem afinidade, na região 3’ não traduzida (3’ UTR) dos seus mRNA alvo, conduzindo à inibição da tradução ou à sua degradação. Os miRNAs estão envolvidos na regulação de genes de diversas vias afectando processos fundamentais como hematopoiese, apoptose, proliferação celular e tumorigénese. Os níveis de expressão dos miRNAs estão alterados no cancro, podendo actuar directamente como supressores de tumor ou como oncogenes, sendo neste caso denominados de oncomirs. Os perfis dos níveis de expressão de vários miRNAs foram estudados, tendo-se verificado que se alteram durante o processo de carcinogénese, podendo actuar directamente como supressores de tumor ou como oncogenes, sendo neste caso denominados de oncomirs. Apesar do miR-363* estar envolvido na regulação da expressão de genes que regulam propriedades das células endoteliais e medula óssea, os genes sobre os quais exerce a sua função ainda não foram identificados.O objectivo do presente estudo é a identificação dos genes directamente regulados pelo miR-363* (genes alvo) e a sua relevância para a disfunção medular e a sua caracterização nos síndromes mielodisplásicos. A estratégia usada baseou-se na redução ou aumento forçados dos níveis de miR-363* em células endoteliais e subsequente análise da expressão génica através de microarrays de cDNA do genoma humano. A redução do miR-363* vai implicar o aumento da expressão dos seus genes alvo, assim como o aumento dos níveis do miR-363* vai induzir a degradação e consequente redução dos seus genes alvos. A intersecção dos dados gerados através do estudo da expressão com bases de dados que possuem algoritmos para previsão de genes alvo directos dos miRNAs (miRBase e MicroCosm Targets) permitiu restringir os genes a analisar a sete genes, nomeadamente BST1, ESAM, FCER1G, IKBKG, SELE, THBS3 e TIMP1. A interacção directa destes candidatos a alvos directos do miR-363* foi posteriormente validada. Para tal, as 3’UTR dos genes foram clonadas num vector que contém o gene da luciferase. Uma vez as clonagens realizadas, efectuaram-se ensaios funcionais em células endoteliais, nomeadamente HUVEC, nas quais se co-transfectaram os vectores gerados, anti-miRs ou pre-miRs (para diminuir ou aumentar o nível de miRNA) e o plasmídeo controlo da Renilla para normalização dos ensaios de luciferase. A variação da luminescência obtida em presença do aumento ou redução do miR-363* deu uma forte indicação da regulação directa do miR-363* nesses alvos. No entanto, a confirmação desta interacção directa foi efectuada através de ensaios de mutagénese, nos quais de induziram mutações na 3’UTR nos locais de ligação do miRNA, seguidos dos ensaios funcionais como acima descritos. Esta estratégia sugere que o TIMP1, inibidor da metaloprotease-9 (MMP-9), é regulado directamente pelo miR-363*. Adicionalmente, os níveis de expressão dos alvos directos do miR-363* foram estudados em 17 amostras de aspirados de medula óssea de doentes com síndromes mielodisplásicos. Os síndromes mielodisplásicos são caracterizados como um grupo heterogéneo de condições, que apresentam citopenias (produção deficiente de eritrócitos, leucócitos e/ou megacariócitos) e medula óssea displástica e hipercelular. A escalonagem dos doentes foi feita de acordo com o sistema de prognóstico IPSS elaborado pela Organização Mundial de Saúde, e que consiste numa tabela de risco de progressão de síndromes mielodisplásicos para leucemia mielóide aguda (LMA) e que agrupa os doentes em baixo risco – que compreende os níveis baixo e intermédio 1 – e em alto risco – que compreende os níveis intermédio 2 e alto. Dos genes regulados pelo miR-363*, o destacam-se o TIMP1, estando aumentando em doentes com mau prognóstico, e o THBS3 que apresenta um aumento nos doentes com prognóstico intermédio. Em suma, os estudos realizados permitiram a identificação de genes regulados pelo miR-363* e contribuiram para o conhecimento de como o miR-363* contribui para a disfunção medular, particularmente em síndromes mielodisplásicos, pela desregulação das propriedades endoteliais.

Root ferric chelate reductase is regulated by iron and copper in straberry plants

In the present experiment, we studied the interaction between copper (Cu) and iron (Fe) in strawberry plants grown in nutrient solutions containing different concentrations of Fe. Plants grown in the absence of iron (Fe0) had the characteristic symptoms of Fe deficiency, with smaller chlorotic leaves, less biomass, acidification of the nutrient solution, and roots that were smaller and less ramified, while no symptoms of Fe deficiency were observed in plants grown with Fe. A greater amount of Cu was found in roots of chlorotic plants than in those grown with Fe, while plants grown with 20M of Fe (Fe20) in the nutrient solution had a greater amount of Fe compared with plants from the other treatments. Chlorotic plants (Fe0) and plants grown with the greatest level of Fe (Fe20) had a greater root ferric chelate reductase (FC-R; EC 1.16.1.17) activity compared with the other treatments with 5 or 10M Fe in the nutrient solution. The same pattern was obtained for relative FC-R mRNA concentration and for the sum of Fe and Cu contents in shoots (leaves plus crowns). The DNA obtained from amplification of the FC-R mRNA was cloned and several of the inserts analysed by single strand confirmation polymorphism (SSCP). Although there were different SSCP patterns in the Fe20 treatment, all the inserts that were sequenced were very similar, excluding the hypothesis of more than one FC-R mRNA species being present. The results suggest that Cu as well as Fe is involved in FC-R expression and activity, although the mechanism involved in this regulation is unknown so far. Both small contents of Fe and Cu in plants led to an over-expression of the FC-R gene and enhanced FC-R activity in strawberry roots.

Molecular structure and functional analysis of runx3 in zebrafish

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Universidade do Algarve, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, 2014