Relaxation of selective constraints causes independent selenoprotein extinction in insect genomes

BACKGROUND: Selenoproteins are a diverse family of proteins notable for the presence of the 21st amino acid, selenocysteine. Until very recently, all metazoan genomes investigated encoded selenoproteins, and these proteins had therefore been believed to be essential for animal life. Challenging this assumption, recent comparative analyses of insect genomes have revealed that some insect genomes appear to have lost selenoprotein genes. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: In this paper we investigate in detail the fate of selenoproteins, and that of selenoprotein factors, in all available arthropod genomes. We use a variety of in silico comparative genomics approaches to look for known selenoprotein genes and factors involved in selenoprotein biosynthesis. We have found that five insect species have completely lost the ability to encode selenoproteins and that selenoprotein loss in these species, although so far confined to the Endopterygota infraclass, cannot be attributed to a single evolutionary event, but rather to multiple, independent events. Loss of selenoproteins and selenoprotein factors is usually coupled to the deletion of the entire no-longer functional genomic region, rather than to sequence degradation and consequent pseudogenisation. Such dynamics of gene extinction are consistent with the high rate of genome rearrangements observed in Drosophila. We have also found that, while many selenoprotein factors are concomitantly lost with the selenoproteins, others are present and conserved in all investigated genomes, irrespective of whether they code for selenoproteins or not, suggesting that they are involved in additional, non-selenoprotein related functions. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Selenoproteins have been independently lost in several insect species, possibly as a consequence of the relaxation in insects of the selective constraints acting across metazoans to maintain selenoproteins. The dispensability of selenoproteins in insects may be related to the fundamental differences in antioxidant defense between these animals and other metazoans.

Aspectes pràctics en estudis moleculars en aqüicultura

Diversos aspectos de la acuicultura pueden beneficiarse de las herramientas especializadas de la genética, desde el análisis de muestras de agua a estudios de la diversidad biológica de especies cultivadas que eviten la endogamia. En el IRTA, comprometidos con la mejora de la acuicultura y la industria pesquera, estos aspectos están siendo activamente tratados para ofrecer mayores garantizas de desarrollo futuro del sector de la pesca en Cataluña. A continuación se presentan algunas muestras de la labor que se está realizando.

Clonació del gen de l'envolta de vih en el plàsmid pnl Δenv-Ren per la obtenció de recombinants

Estudi elaborat a partir d’una estada al Laboratori de Inmunopatología del SIDA del Dr Alcamí a l’Instituto de Salud Carlos III-Centro Nacional de Microbiologia, entre finals de desembre de 2006 i març de 2007. L’objectiu ha estat millorar la caracterització de l’envolta del VIH-1 mitjançant l’obtenció de virus recombinants, ja que això permet estudiar l’envolta viral tant genètica com fenotípicament. En aquest cas, s’ha estudiat l'envolta viral dels pacients sotmesos a vacunació terapèutica amb cèl•lules dendrítiques polsades amb virus autòlegs. Durant aquesta estada es realitza un aprenentatge profund de les tècniques adequades per a l'amplificació i clonatge del gen complet de l'envolta del VIH-1 (env), així com de l’obtenció de virus recombinants amb l’envolta del pacient i els corresponents assaigs de tropisme viral i neutralització sèrica. Aquesta metodologia empra el virus quimèric pNL4.3 delta_env Renilla, construït a partir del virus de referència NL4.3 i que té dues característiques importants: la primera és que conté un gen marcador Renilla, que a l’interior de les cèl•lules infectades té activitat luciferasa. La utilització del virus pNL4.3 delta_env Renilla en assaigs de neutralització presenta diversos avantatges front altres assaigs més convencionals, tant a nivell de sensibilitat i especificitat com d’estalvi de temps.

Efectos del gen halotano sobre el bienestar animal, la calidad de carne y la productividad en porcinos

El Centro de Tecnología de la Carne fue responsable de tres de los objetivos fundamentales de este proyecto. Los experimentos consistieron en el sacrificio de dos lotes de cerdos que se diferenciaban en su genotipo halotano y en la línea paterna, que fueron sometidos a distintos tratamientos ante-mortem (transporte y espera largos versus transporte y espera cortos). En el primer lote, se compararon animales libres del gen con heterocigotos que procedían de una línea paterna Pietrain o una línea híbrida Large White x Pietrain. En el segundo lote, se comparó la descendencia heterocigota (Nn) de un macho Pietrain positivo al halotano (nn) con la descendencia libre del gen (NN) de dos machos Pietrain también libres del gen. Las hembras utilizadas en ambos lotes fueron las mismas, todas ellas libres del gen halotano

Aplicación de técnicas de citogenética molecular para la detección de aneuploidía y clastogenicidad en células humanas expuestas a arsénico

Los objetivos de esta investigación son: a) Determinar la potencialidad genotóxica de diversos compuestos de arsénico (incluyendo inorgánicos y sus formas metiladas) con el ensayo de micronúcleos utilizando cultivos de células humanas; y b)Estudiar la posible acción aneugénica y clastogénica de los compuestos analizados, determinando el origen de los micronúcleos inducidos mediante la técnica FISH, utilizando sondas pancentroméricas.

Paper de l’agmatina i les poliamines en el fracàs renal d’animals diabètics

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of California, Estats Units entre febrer i maig de 2007. L’arginina és un component de les proteïnes i juga un paper important en respostes inflamatòries. S’ha demostrat que l’agmatina pot inhibir el creixement mitjançant la supressió de la biosíntesi i el transport de poliamines. Actualment s’està avaluant el mecanisme de l’aturada d’aquest creixement. S’està estudiant també l’impacte en l’apoptosi i la senescència, ja que els models apoptòtics impliquen un descens de poliamines com a factor comú i causal d’apoptosi. En la diabetis el ronyó creix i l’índex de filtració glomerular esdevé supranormal. Aquest creixement renal precoç és considerat una resposta compensatòria a l’increment de la càrrega hiperfiltrada. Nosaltres considerem que aquesta hiperfiltració glomerular diabètica es deguda a esdeveniments que ocorren en el creixement del túbul proximal, i en aquest creixement hi poden estar involucrades les poliamines.

Estudi de la variabilitat genètica de diferents poblacions europees de l'espècie Taxus baccata L. (Taxaceae) amb microsatèl·lits nuclears

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Università degli Studi di Firenze, Itàlia, durant juliol i agost del 2007. Des de un punt de vista teòric, l’estudi de l’abundància i distribució de les espècies a escala regional és un dels objectius principals de l’ecologia de poblacions i comunitats, i és imprescindible per a adoptar polítiques de conservació i de gestió de la biodiversitat. En aquest context, la persistència i abundància de les espècies a llarg termini front al canvi global depèn de la capacitat de migració i colonització (flux gènic), i de l’ existència de potencial evolutiu a les poblacions locals per a adaptar-se als canvis ambientals. Dispersió i potencial evolutiu, es troben íntimament relacionats. El coneixement bàsic sobre aquests aspectes resulta particularment important en el context biogeogràfic mediterrani, extremadament ric en espècies i subjecte històricament a canvis ambientals com a conseqüència de l’activitat humana. L’objectiu general del nostre grup de recerca és aprofundir en el coneixement de les causes de l’àrea de distribució i del grau de fragmentació de les espècies vegetals mediterrànies, així com les seves conseqüències ecològiques i evolutives. Concretament, determinar el potencial evolutiu i la presència d’adaptacions locals en funció de la distribució geogràfica i del grau de fragmentació. En el cas del teix (T.baccata) el projecte que s’està duent a terme pretén estudiar la distribució de la diversitat genètica de l’espècie i analitzar quins són els processos històrics, evolutius i ecològics que la condicionen. És amb aquest objectiu que es vol realitzar una caracterització de la seva variabilitat genètica utilitzant marcadors moleculars basats en els polimorfismes de l'ADN nuclear, anomenats microsatèl•lits nuclears.

Análisis de la expresión de las moléculas relacionadas con el complejo principal de histocompatibilidad de clase I y de NKG2D como respuesta al daño oxidativo del DNA en el cáncer urotelial de vejiga. Relación con las características clínico patológicas y supervivencia

Es tracta d'un estudi retrospectiu de casos de 280 pacients diagnosticats de tumor vesical primari amb un seguiment mínim de 8 anys. S'ha construït un Tissue microarray i mitjançant mètodes semiquantitatius d’inmunohistoquímica es determinarà l'expressió de les molècules MICA (MHC class I chain-related gene A) i del seu receptor NKG2D (Natural-Killer group 2-member D) a nivell tissular, relacionant-lo amb variables anatomopatològiques segons els grups de risc, hàbit tabàquic i sexe. Finalment valorarem l'expressió de MICA/NKG2D com a factor independent de recidiva / progressió tumoral. En la literatura només existeixen 2 treballs que relacionin MICA amb el càncer vesical.

Sperm Ultrastructure of the Spider Crab Maja brachydactyla (Decapoda: Brachyura)

This study describes the morphology of the sperm cell of Maja brachydactyla, with emphasis on localizing actin and tubulin. The spermatozoon of M. brachydactyla is similar in appearance and organization to other brachyuran spermatozoa. The spermatozoon is a globular cell composed of a central acrosome, which is surrounded by a thin layer of cytoplasm and a cup-shaped nucleus with four radiating lateral arms. The acrosome is a subspheroidal vesicle composed of three concentric zones surrounded by a capsule. The acrosome is apically covered by an operculum. The perforatorium penetrates the center of the acrosome and has granular material partially composed of actin. The cytoplasm contains one centriole in the subacrosomal region. A cytoplasmic ring encircles the acrosome in the subapical region of the cell and contains the structures-organelles complex (SO-complex), which is composed of a membrane system, mitochondria with few cristae, and microtubules. In the nucleus, slightly condensed chromatin extends along the lateral arms, in which no microtubules have been observed. Chromatin fibers aggregate in certain areas and are often associated with the SO-complex. During the acrosomal reaction, the acrosome could provide support for the penetration of the sperm nucleus, the SO-complex could serve as an anchor point for chromatin, and the lateral arms could play an important role triggering the acrosomal reaction, while slightly decondensed chromatin may be necessary for the deformation of the nucleus.

Capacidad pronóstica del eje SDF-1/CXCR4 en pacientes con carcinomas escamosos de cabeza y cuello

Introducció: El Stromal Derived Factor 1 (SDF-1) és una quimioquina que compta amb la capacitat de modular en la proliferació, supervivència, angiogènesi, quimiotaxi i metàstasi de les cèl•lules tumorals actuant a través del seu receptor: CXCR4. L'objectiu d'aquest estudi és valorar la relació en l'expressió dels gens de SDF-1 i CXCR4 comparant-los amb l'expressió en mucosa sana i determinar l'impacte en la supervivència en pacients amb Carcinoma escamós de cap i coll. Material i mètodes: Es va dur a terme una determinació de l'expressió de SDF-1 i CXCR4 en mostres de biòpsies prèvies al tractament i de mucosa sana en 76 pacients amb carcinoma escamós de cap i coll mitjançant una tècnica de PCR quantitativa. Es va determinar la supervivència ajustada mitjançant una tècnica d'arbres de classificació. Resultats: Van existir diferències significatives en la supervivència en funció dels nivells d'expressió de SDF-1 i CXCR4 (p = 0,004). Conclusions: L'expressió dels gens que codifiquen l'eix SDF-1 / CXCR4 té capacitat pronòstica significativa en pacients amb Carcinoma escatós de cap i coll.

Progresión tumoral y búsqueda de nuevas dianas terapéuticas en la familia de tumores del sarcoma de Ewing: función biológica de la caveolina-1

El sarcoma de Ewing es el segundo tumor óseo infantil más frecuente y presenta una alta incidencia de enfermedad metastática. Este tipo de tumores presentan una traslocación génica característica que da origen a una proteína de fusión, normalmente EWS/FLI1. Esta proteína de fusión actúa como factor de transcripción aberrante regulando la expresión de diferentes genes implicados en la iniciación, mantenimiento y progresión del tumor. Nuestro grupo describió como uno de estos genes diana a la caveolina 1 (CAV1) describiendo además su papel determinante en el fenotipo maligno del sarcoma de Ewing, en la tumorigénesis y en la resistencia a apoptosis inducida por quimioterapia. Para investigar el papel concreto de CAV1 en el proceso metastático de este sarcoma, creamos un modelo de baja expresión de CAV1 en líneas celulares de sarcoma de Ewing y determinamos cambios en su capacidad migratoria, invasiva y metastática. En los ensayos in vitro hallamos una menor capacidad migratoria de las células knockdown de CAV1 y una reducción en la expresión de MMP9 y en la actividad de MMP2. La regulación de la actividad de MMP2 parece estar relacionada con la posible regulación que ejerce CAV1 en la función de MT1-MMP, proteína fundamental para la activación de MMP2. Por otro lado, en este estudio proponemos que CAV1 promueve la expresión de MMP9 tanto transcripcionalmente, regulando la vía de señalización ERK1/2, como a nivel post-transcripcional regulando la vía RSK1/rpS6. Además, en los ensayos de metástasis experimental in vivo las células knockdown de CAV1 presentaron una menor incidencia de metástasis pulmonar, hecho que correlacionó con una disminución en la expresión de SPARC, una proteína de adhesión importante en procesos metastáticos. En resumen, nuestros resultados evidencian la importancia de CAV1 en el proceso metastático del sarcoma de Ewing.

Detecció, identificació de Mycobacterium tuberculosis i caracterització molecular de la resistència als principals antituberculosos en mostra clínica directa mitjançant piroseqüenciació: aplicabilitat en l’estudi de la clonalitat de les soques.

L’augment de soques de Mycobacerium tuberculosis multiresistents i l’aparició de soques extremadament resistents, ha posat de manifest la necessitat de disposar de nous mètodes de detecció precoç de M.tuberculosis i les seves resistències als principals fàrmacs antituberculosos, així com l’estudi eficaç dels brots, per a poder dur a terme un control eficient de la malaltia. L’objectiu de l’estudi va ser determinar la capacitat de la piroseqüenciació per a detectar i identificar micobacteris a partir d’aïllats clínics i mostra directa, determinar el seu patró de resistència a Rifampicina, Isoniacida, Etambutol, Fluoroquinolones, Canamicina i Capreomicina i explorar la seva potencialitat per a ser emprada en el tipatge molecular de les soques. Mitjançant la optimització de la tecnologia de la piroseqüenciació pels gens analitzats, i el disseny de primers específics, hem verificat la utilitat de la piroseqüenciació per al maneig de la tuberculosi. S’ha pogut estudiar la presència de mutacions relacionades amb resistències a fàrmacs de primera línia en el 96.5% de les posicions analitzades en soca clínica i en el 70.4% en mostra directa. Van concordar amb el resultats obtinguts per altres mètodes fenotípics i/o fenotípics el 97.1% i el 98.2% del resultats obtinguts en soca clínica i mostra directa respectivament. La piroseqüenciació ens ha permet analitzar la presència de mutacions relacionades amb resistències a antituberculosos de segona línia, servint com a mètode de confirmació en l’anàlisi d’altres mètodes genotípics. La tècnica ens ha permès també identificar els principals micobacteris no tuberculosos implicats en la infecció humana, sòls o en coinfecció. Resultats preliminars mostren que l’anàlisi amb piroseqüenciació pot ser d’utilitat per l’estudi clonal de les soques de M.tuberculosis. Les nostres observacions mostren la piroseqüenciació com una eina valuosa en l’àmbit clínic, ja que permet una reducció de la demora del diagnòstic, estudi filogenètic i detecció de resistències M.tuberculosis, i per tant una millora de l’aplicació del tractament adequat, ajudant al control de la malaltia.

Estudio de marcadores moleculares en neoplasias mieloproliferativas

Las neoplasias mieloproliferativas (NM) son un grupo de enfermedades clonales de la célula hematopoyética madre. Entre las NM clásicas se encuentran la policitemia vera (PV), la trombocitemia esencial (TE) y la mielofibrosis primaria (MFP). Durante muchos años el diagnóstico de estas patologías se hacía por exclusión utilizando biomarcadores de clonalidad poco específicos. En el año 2005, la descripción de la mutación JAK2V617F supuso un avance importante en el diagnóstico de estas patologías. Posteriormente, se han descrito mutaciones en otros genes como mutaciones en MPL, TET2, ASXL1, IDH1, IDH2, c-CBL, EZH2, IKZF1 y LNK, en distintas neoplasias mieloides y en porcentaje variable. Aun así, ninguno de estos genes son marcadores específicos de ninguna NM y todavía existe un porcentaje elevado de pacientes con TE y MFP sin un marcador de clonalidad conocido. Además, todos estos genes se han descrito como eventos genéticos implicados en la transformación de una NM a leucemia mieloide aguda. El objetivo de este proyecto fue estudiar varios marcadores moleculares en neoplasias mieloproliferativas Philadelphia negativas. En primer lugar, se estudió la modulación de la carga alélica JAK2V617F en pacientes con PV o TE que recibieron tratamiento citoreductor y a su vez se analizó la dinámica natural de la carga alélica en pacientes que no recibieron tratamiento. Posteriormente, se analizaron la presencia de alteraciones en los genes previamente mencionados, en distintos grupos de pacientes. En primer lugar, se analizó la presencia de mutaciones en TET2, ASXL1, IDH1, IDH2 y CBL en un grupo de pacientes JAK2 y MPL negativos, para determinar la frecuencia de alteraciones de estos genes en este grupo de pacientes y determinar su valor en el diagnóstico de estas patologías. En segundo lugar, se estudió la presencia de mutaciones en estos genes incluyendo EZH2, IKZF1 y LNK para estudiar la incidencia y el valor pronóstico de estas alteraciones en las NM que progresan a mielofibrosis.

Influence of the in vivo deregulation of the expression of ntrk3 (trkc) on cortical development of a murine model of panic/anxiety disorder

Alteracions durant el desenvolupament cerebral produirien canvis en la connectivitat neuronal i la bioquímica cel•lular que podrien resultar en una disfunció cognitiva i/o emocional, desembocant a trastorns psiquiàtrics. Les neurotrofines intervenen en els processos del neurodesenvolupament i en la funcionalitat del cervell adult i, conseqüentment, serien bons candidats com a factors de predisposició en diverses malalties mentals. S’ha suggerit la implicació del receptor de la neurotrofina 3, TrkC, en el trastorn de pànic. Nosaltres proposem que la sobreexpressió del gen NTRK3 (TrkC) és un mediador comú dels desencadenants genètics i ambientals d’aquest trastorn. Concretament, la seva desregulació podria produir canvis estructurals i funcionals a l’escorça cerebral dels pacients pel seu paper durant l’establiment dels circuïts corticals i la neuroplasticitat a l’adult, probablement esdevenint elements de predisposició a patir atacs de pànic. Els objectius principals d’aquest treball han estat: 1/determinar la contribució específica del gen NTRK3 a les alteracions de l’escorça cerebral observades en pacients, utilitzant un model murí modificat genèticament (TgNTRK3), i 2/analitzar l’impacte específic de la sobreexpressió de NTRK3 sobre la corticogènesi durant estadis embrionaris o postnatals estudiant la neurogènesi i la neuritogènesi. Els resultats indiquen que la sobreexpressió de NTRK3 als ratolins produeix una reducció del gruix de l’escorça frontal, recapitulant la hipofrontalitat dels pacients, que comportaria una menor inhibició dels nuclis subcorticals del sistema límbic com l’amígdala, i alteracions citoarquitectòniques a l’escorça prefrontal medial que recolzen la hipòtesi del seu mal funcionament. Tanmateix, els ratolins TgNTRK3 presenten canvis estructurals a l’escorça somatosensorial, suggerint que el processament de la informació sensorial podria estar alterat, el que encara no s’ha explorat en pacients. La sobreexpressió de NTRK3 també afecta la neuritogènesi en cultius primaris corticals i modifica la resposta de les neurones a l’estimulació amb neurotrofines. Per tant, el fenotip cortical adult dels TgNTRK3 podria dependre d’alteracions durant la corticogènesi.

Essential role of the N-terminal region of TFII-I in viability and behavior

Background: GTF2I codes for a general intrinsic transcription factor and calcium channel regulator TFII-I, with high and ubiquitous expression, and a strong candidate for involvement in the morphological and neuro-developmental anomalies of the Williams-Beuren syndrome (WBS). WBS is a genetic disorder due to a recurring deletion of about 1,55-1,83 Mb containing 25-28 genes in chromosome band 7q11.23 including GTF2I. Completed homozygous loss of either the Gtf2i or Gtf2ird1 function in mice provided additional evidence for the involvement of both genes in the craniofacial and cognitive phenotype. Unfortunately nothing is now about the behavioral characterization of heterozygous mice. Methods: By gene targeting we have generated a mutant mice with a deletion of the first 140 amino-acids of TFII-I. mRNA and protein expression analysis were used to document the effect of the study deletion. We performed behavioral characterization of heterozygous mutant mice to document in vivo implications of TFII-I in the cognitive profile of WBS patients. Results: Homozygous and heterozygous mutant mice exhibit craniofacial alterations, most clearly represented in homozygous condition. Behavioral test demonstrate that heterozygous mutant mice exhibit some neurobehavioral alterations and hyperacusis or odynacusis that could be associated with specific features of WBS phenotype. Homozygous mutant mice present highly compromised embryonic viability and fertility. Regarding cellular model, we documented a retarded growth in heterozygous MEFs respect to homozygous or wild-type MEFs. Conclusion: Our data confirm that, although additive effects of haploinsufficiency at several genes may contribute to the full craniofacial or neurocognitive features of WBS, correct expression of GTF2I is one of the main players. In addition, these findings show that the deletion of the fist 140 amino-acids of TFII-I altered it correct function leading to a clear phenotype, at both levels, at the cellular model and at the in vivo model.