ASIC1a oligomerization structure-function of its extracellular vestibule and functional characterization of αS243Pβɣ ENaC

Quatre cristaux du canal ASIC1a ont été publiés et soutiennent une stoechiométrie trimérique. Cependant, ces données contredisant de précédentes analyses fonctionnelles effectuées sur des canaux de la même famille, notre intérêt fut porté sur l'oligomérisation d'ASIC1a. Dans ce sens, un nouvel essai couplant la méthode d'analyse par substitution de cystéines (SCAM) avec l'utilisation de réactifs sulfhydryls bifonctionnels (crosslinkers) a été mis en place. Le but étant de stabiliser, puis sélectionner les canaux fonctionnels, pour ensuite les séparer selon leur taille par SDS-PAGE. Grâce à cette technique, nous avons démontré que le complexe stabilisé a une taille coïncidant avec une organisation tétramérique. En plus de son oligomérisation, le chemin emprunté par les ions pour traverser le canal n'est pas clairement défini dans ces structures. De ce fait, utilisant une approche électrophysiologique, nous avons étudié le lien entre la structure et la fonction du vestibule extracellulaire d'ASIC1a. Dans ce but, nous nous sommes intéressés l'accessibilité de cystéines spécifiques localisées dans ce vestibule pour des réactifs méthanethiosulfonates (MTS). Ainsi, nous avons pu corréler les cinétiques de modification de ces cystéines par les MTS avec les effets sur le courant sodique, et donc avoir des informations supplémentaires sur la voie empruntée par les ions. De plus, la simulation informatique de liaison de ces réactifs illustre le remplissage total de ce vestibule. Fonctionnellement, cette interaction ne perturbe pas le passage de ions, c'est pourquoi il nous apparaît probable que le vestibule présente une taille plus large que celle illustrée par les cristaux. Dans un deuxième temps, notre intérêt fut porté sur ENaC. Ce canal est composé des trois sous-unités (a, ß et y) et est exprimé dans divers épithéliums, dont les tubules des reins. Il participe à l'homéostasie sodique et est essentiellement régulé par voie hormonale via l'aldostérone et la Vasopressine, mais également par des sérines protéases ou le Na+. Nous avons étudié la répercussion fonctionnelle de la mutation aS243P, découverte chez un nouveau-né prématuré atteint de pseudohypoaldostéronisme de type 1. Cette maladie autosomale récessive se caractérise, généralement, par une hyponatrémie liée à d'importantes pertes de sel dans les urines, une hyperkaliémie, ainsi qu'un niveau élevé d'aldostérone. Tout d'abord aucune des expériences biochimiques et électrophysiologiques n'a pu démontrer un défaut d'expression ou une forte diminution de l'activité soutenant les données cliniques. Cependant, en challengeant aS243PßyENaC avec une forte concentration de Na+ externe, une hypersensibilité de canal fut observée. En effet, ni les phénomènes régulateurs de « feedback inhibition » ou de « Na+ self-inhibition » n'étaient semblables au canal sauvage. De ce fait, ils apparaissaient exacerbés en présence de la mutation, amenant ainsi à une diminution de la réabsorption de Na+. Ceci corrobore entièrement l'hyponatrémie diagnostiquée. Le rein d'un prématuré étant immature, la quantité de Na+ atteignant la partie distale du néphron est plus élevée, du fait que les autres mécanismes de réabsorption en amont ne sont probablement pas encore en place. Cette hypothèse est renforcée par l'existence d'un frère présentant la même mutation, mais qui, né à terme, ne présentait aucun signe d'hyponatrémie. - The main topic of my thesis is the structure-function relationship of the ENaC/Deg family of ion channels, namely the Acid-Sensing Ion Channel ASIC1a and the Epithelial Na Channel ENaC. The primary part of this research is dedicated to the structure of ASIC1a. Four channel crystals have been published, which support a trimeric stoichiometry, although these data contradict previous functional experiments on other ENaC/Deg members. We are therefore interested in ASIC1a oligomerization and have set up a new assay combining the Substituted- Cysteine Accessibility Method (SCAM) with Afunctional sulfhydryl reagents (crosslinkers) allowing its study. The aim was to first stabilize the channels, then select those that are functional and then resolve them according to their size on SDS-PAGE. We demonstrated that the stabilized complex has a molecular weight corresponding to a tetrameric stoichiometry. In addition to our interest in the oligomerization of the ENaC/Deg family of ion channels, we also wanted to investigate the thus far undefined way of permeation for these channels. Therefore, taking the advantage of a more electrophysiological approach, we studied the accessibility of specific cysteines for methanethiosulfonate reagents (MTS) and were able to correlate the MTS association kinetics on cysteine residues with Na+ currents. These results have given us an insight into ion permeation and our functional evidence indicates that the extracellular is larger than that depicted by the crystal structures. As a side project, we focused on ENaC, which is made up of three subunits (a, ß and y) and is expressed in various epithelia, especially in the distal nephron of the kidneys. It plays a role in Na+ homeostasis and is essentially regulated by hormones via aldosterone and vasopressin, but also by serine proteases or Na+. We have studied the functional impact of the aS243P mutation, discovered in a premature baby suffering from pseudohypoaldosteronism of type 1. This autosomal recessive disease is characterized by hyponatremia, hyperkalemia and high aldosterone levels. Firstly, neither biochemical nor electrophysiological experiments indicated an expression defect or a strong decrease in activity. However, challenging aS243PßyENaC with increased external Na+ concentration showed channel hypersensitivity. Indeed, both the "feedback inhibition" and the "Na+ self-inhibition" regulatory mechanisms are impaired, leading to a decrease in Na+ reabsorption, entirely supports the diagnosis. The kidneys in preterm infants are immature and Na+ levels reaching the distal nephron are higher than normally observed. We hypothesize that the upstream reabsorption machinery is unlikely to be sufficiently matured and this assumption is supported by an asymptomatic sibling carrying the same mutation, but born at term. - La cellule, unité fonctionnelle du corps humain, est délimitée par une membrane plasmique servant de barrière biologique entre les milieux intra et extracellulaires. Une communication entre cellules est indispensable pour un fonctionnement adéquat. Sa survie dépend, entre autres, du maintien de la teneur en ions dans chacun des milieux qui doivent pouvoir être réabsorbés, ou sécrétés, selon les besoins. Les protéines insérées dans la membrane forment un canal et sont un moyen de communication permettant spécifiquement à des ions tel que le sodium (Na+) de traverser. Le Na+ se trouve dans la plupart des aliments et le sel, et est spécifiquement réabsorbé au niveau des reins grâce au canal sodique épithélial ENaC. Cette réabsorption se fait de l'urine primaire vers l'intérieur de la cellule, puis est transporté vers le sang. Pour maintenir un équilibre, une régulation de ce canal est nécessaire. En effet, des dysfonctionnements impliquant la régulation ou l'activité d'ENaC lui-même sont à l'origine de maladies telles que la mucoviscidose, l'hypertension ou encore, le pseudohypoaldostéronisme (PHA). Cette maladie est caractérisée, notamment, par d'importantes pertes de sel dans les urines. Des pédiatres ont diagnostiqué un PHA chez un nouveau-né, ce dernier présentant une modification du canal ENaC, nous avons recréé cette protéine afin d'étudier l'impact de ce changement sur son activité. Nous avons démontré que la régulation d'ENaC était effectivement perturbée, conduisant ainsi à une forte réduction de la réabsorption sodique. Afin de développer des molécules capables de moduler l'activité de protéines. Il est nécessaire d'en connaître la structure. Celle du canal sodique sensible à l'acidification ASIC1, un canal cousin d'ENaC, est connue. Ces données structurales contredisant cependant les analyses fonctionnelles, nous nous sommes penchés une nouvelle fois sur ASIC1. Une protéine est une macromolécule biologique composée d'une chaîne d'acides aminés (aa). De l'enchaînement d'aa à la protéine fonctionnelle, quatre niveaux de structuration existent. Chaque aa donne une indication quant au repliement et plus particulièrement la cystéine. Arborant un groupe sulfhydryle (SH) capable de former une liaison spécifique et stable avec un autre SH, celle-ci est souvent impliquée dans la structure tridimensionnelle de la protéine. Ce type de liaison intervient également dans la stabilisation de la structure quaternaire, qui est l'association de plusieurs protéines identiques (homomère), ou pas (hétéromère). Dans cette partie, nous avons remplacé des aa par des cystéines à des endroits spécifiques. Le but était de stabiliser plusieurs homomères d'ASICl ensemble avec des réactifs créant des ponts entre deux SH. Ainsi, nous avons pu déterminer le nombre de protéines ASIC1 participant à la formation d'un canal fonctionnel. Nos résultats corroborent les données fonctionnelles soutenant un canal tétramérique. Nous avons également étudié l'accessibilité de ces nouvelles cystéines afin d'obtenir des informations supplémentaires sur la structure du chemin emprunté par le Na+ à travers ASIC1 et plus particulièrement du vestibule extracellulaire.

Can we continue to neglect genomic variation in introgression rates when inferring the history of speciation? A case study in a Mytilus hybrid zone.

The use of molecular data to reconstruct the history of divergence and gene flow between populations of closely related taxa represents a challenging problem. It has been proposed that the long-standing debate about the geography of speciation can be resolved by comparing the likelihoods of a model of isolation with migration and a model of secondary contact. However, data are commonly only fit to a model of isolation with migration and rarely tested against the secondary contact alternative. Furthermore, most demographic inference methods have neglected variation in introgression rates and assume that the gene flow parameter (Nm) is similar among loci. Here, we show that neglecting this source of variation can give misleading results. We analysed DNA sequences sampled from populations of the marine mussels, Mytilus edulis and M. galloprovincialis, across a well-studied mosaic hybrid zone in Europe and evaluated various scenarios of speciation, with or without variation in introgression rates, using an Approximate Bayesian Computation (ABC) approach. Models with heterogeneous gene flow across loci always outperformed models assuming equal migration rates irrespective of the history of gene flow being considered. By incorporating this heterogeneity, the best-supported scenario was a long period of allopatric isolation during the first three-quarters of the time since divergence followed by secondary contact and introgression during the last quarter. By contrast, constraining migration to be homogeneous failed to discriminate among any of the different models of gene flow tested. Our simulations thus provide statistical support for the secondary contact scenario in the European Mytilus hybrid zone that the standard coalescent approach failed to confirm. Our results demonstrate that genomic variation in introgression rates can have profound impacts on the biological conclusions drawn from inference methods and needs to be incorporated in future studies.

Stressing schizotypy: The modulating role of stress-relieving behaviours and intellectual capacity on functional hemispheric asymmetry.

Relative cognitive impairments are common along the schizophrenia spectrum reflecting potential psychopathological markers. Yet stress, a vulnerability marker in schizophrenia (including its spectrum), is likewise related to cognitive impairments. We investigated whether one such cognitive marker (attenuated functional hemispheric asymmetry) during stressful life periods might be linked to individuals' schizotypal features or rather to individuals' stress-related experiences and behaviours. A total of 58 students performed a left hemisphere dominant (lateralised lexical decisions) and right hemisphere dominant (sex decisions on composite faces) task. In order to account for individual differences in stress sensitivity we separated participants into groups of high or low cognitive reserve according to their average current marks. In addition, participants filled in questionnaires on schizotypy (short O-LIFE), perceived stress, stress response, and a newly adapted questionnaire that enquired about potential stress compensation behaviour (elevated substance use). The most important finding was that enhanced substance use and cognitive disorganisation contributed to a right and left hemisphere shift in language dominance, respectively. We discuss that (i) former reports on right hemisphere shifts in language dominance with positive schizotypy might be explained by an associated higher substance use and (ii) cognitive disorganisation relates to unstable cognitive functioning that depend on individuals' life circumstances, contributing to published reports on inconsistent laterality-schizotypy relationships.

Hierarchical analyses of genetic differentiation in a hybrid zone of Sorex araneus (Insectivora : Soricidae)

Microsatellites are used to unravel the fine-scale genetic structure of a hybrid zone between chromosome races Valais and Cordon of the common shrew (Sorex araneus) located in the French Alps. A total of 269 individuals collected between 1992 and 1995 was typed for seven microsatellite loci. A modified version of the classical multiple correspondence analysis is carried out. This analysis clearly shows the dichotomy between the two races. Several approaches are used to study genetic structuring. Gene flow is clearly reduced between these chromosome races and is estimated at one migrant every two generations using X-statistics and one migrant per generation using F-statistics. Hierarchical F- and R-statistics are compared and their efficiency to detect inter- and intraracial patterns of divergence is discussed. Within-race genetic structuring is significant, but remains weak. F-ST displays similar values on both sides of the hybrid zone, although no environmental barriers are found on the Cordon side, whereas the Valais side is divided by several mountain rivers. We introduce the exact G-test to microsatellite data which proved to be a powerful test to detect genetic differentiation within as well as among races. The genetic background of karyotypic hybrids was compared with the genetic background of pure parental forms using a CRT-MCA. Our results indicate that, without knowledge of the karyotypes, we would not have been able to distinguish these hybrids from karyotypically pure samples.

Analysis of Functional and Anatomic Success Following Endonasal Dacryocystorhinostomy

Objectives: The aim of this study was to assess the concomitant perioperative procedures, the causes of nasolacrimal duct obstruction, the success rate, and the complications associated with endonasal dacryocystorhinostomy (ENDCR).Methods: In this single-center retrospective study, 98 patients underwent 104 ENDCRs between January 1994 and February 2006. There were 78 patients with 84 nasolacrimal duct obstructions who were included in this study.Results: The overall functional success rate with improvement in symptoms was 94.9% for primary surgery (59 of 84 obstructions) and 63.6% for salvage surgery after failure of primary surgery performed in another hospital (25 of 84 obstructions). The mean follow-up time was 36.8 +/- 17.11 months. Primary surgery showed better results, with a complete success rate of 93.2%, than did salvage surgery, with a success rate of only 68%. Persistent symptoms, despite an open rhinostomy, were found in 1.7% of patients with primary surgery and in 12% of those with salvage surgery. Failure of ENDCR was observed in 3.4% of patients after primary surgery and in 20% after salvage surgery. We encountered only minimal perioperative complications, and these were essentially related to lacrimal intubation.Conclusions: Because of the possibility of treating concomitant sinonasal disorders, the cosmetic advantages, and the excellent results, ENDCR represents the procedure of choice for treating nasolacrimal duct obstructions. The main challenge lies in the exact preoperative assessment, as well as postoperative evaluation in case of failure.

Functional expression of a pseudohypoaldosteronism type I mutated epithelial Na+ channel lacking the pore-forming region of its alpha subunit.

The autosomal recessive form of type I pseudohypoaldosteronism (PHA-I) is an inherited salt-losing syndrome resulting from diminution-of-function mutations in the 3 subunits of the epithelial Na+ channel (ENaC). A PHA-I stop mutation (alpha(R508stop)) of the ENaC alpha subunit is predicted to lack the second transmembrane domain and the intracellular COOH-terminus, regions of the protein involved in pore function. Nonetheless, we observed a measurable Na+ current in Xenopus laevis oocytes that coexpress the beta and gamma subunits with the truncated alpha subunit. The mutant alpha was coassembled with beta and gamma subunits and was present at the cell surface at a lower density, consistent with the lower Na+ current seen in oocytes with the truncated alpha subunit. The single-channel Na+ conductance for the mutant channel was only slightly decreased, and the appearance of the macroscopic currents was delayed by 48 hours with respect to wild-type. Our data suggest novel roles for the alpha subunit in the assembly and targeting of an active channel to the cell surface, and suggest that channel pores consisting of only the beta and gamma subunits can provide significant residual activity. This activity may be sufficient to explain the absence of a severe pulmonary phenotype in patients with PHA-I.

Hybrid speciation in birds: allopatry more important than ecology?

Hybrid speciation was once thought to be rare in animals, but over the past decade, improved molecular analysis techniques and increased research attention have allowed scientists to uncover many examples. In this issue, two papers (Elgvin et al. 2011; Hermansen et al. 2011) present compelling evidence for the hybrid origin of the Italian sparrow based on nuclear and mitochondrial DNA sequences, microsatellites, and plumage coloration. These studies point to an important role for geographic isolation in the process of hybrid speciation, and provide a starting point for closer examination of the genetic and behavioural mechanisms involved.

" Leishmania major " metacaspase in programmed cell death

Abstract: The human protozoan parasite Leishmania major has been shown to exhibit several morphological and biochemical features characteristic of a programmed cell death (PCD) when differentiating into infectious stages and under a variety of stress conditions. In mammalian cells, the principal effector molecules of PCD or apoptosis are caspases. Although some caspase-like peptidase activity has been reported in dying parasites, no caspase gene is present in the L. major genome. However, a single metacaspase gene is present in L. major whose encoded protein harbors the predicted secondary structure and the catalytic dyad histidine/cysteine described for caspases and other metacaspases identified in plants and yeast. Metacaspases are also present in other protozoan parasites such as Trypanosoma and Plasmodium species and are not present in mammalian cells, which make them a possible drug target for the treatment of the parasitic diseases they cause. The Saccharomyces cerevisiae metacaspase YCA1 has been implicated in the death of aging cells, cells defective in some biological functions, and cells exposed to different environmental stresses. In this study, we evaluated the functional heterologous complementation of a S. cerevisiae ycal null mutant with the L. major metacaspase (LmjMCA} in cell death induced by oxidative stress. We show that LmjMCA is involved in yeast cell death, similar to YCA1, and that this function depends on its catalytic activity. LmjMCA was found to be auto-processed as occurs for caspases, however, LmjMCA did not exhibit any activity with caspase substrates. In contrast, LmjMCA was active towards substrates with arginine in the P1 position, with the activity being abolished following H147A and C202A catalytic site mutations and addition of the arginal inhibitor leupeptin. In order to identify the L. major proteins that may function as substrates, inhibitors, or may bind and recruit LmjMCA, a yeast two-hybrid screening with cDNA libraries from different life cycle stages of the parasite was conducted. Proteins putatively involved in PCD were identified as interacting with LmjMCA, however, the interaction of LmjMCA with proteins involved in other physiological processes such as vesicle transport, suggests that LmjMCA could have additional roles in the different life cycle stages of the parasite. Résumé: Plusieurs caractéristiques morphologiques et biochimiques rappelant la mort cellulaire programmée ont été identifiées dans les stades infectieux et sous des conditions de stress, chez le parasite protozoaire humain, Leishmania major. Dans les cellules de mammifères, les caspases sont les molécules effectrices principales impliquées dans la mort cellulaire programmée et l'apoptose. Bien qu'une activité caspase ait été retrouvée dans des parasites en mon` cellulaire, le génome de Leishmania ne contient aucun gène qui pourrait coder pour une caspase. À la place, on retrouve un gène unique codant pour une métacaspase. Une prédiction de la structure secondaire de la métacaspase montre que cette métacaspase a un domaine catalytique contenant la dyade histidine/cystéine présente dans les caspases et les autres métacaspases décrites chez les plantes et la levure. Les métacaspases sont aussi présentes dans d'autres parasites protozoaires tels que Trypanosome et Plasmodium, mais ne sont pas présentes dans les cellules de mammifères, ce qui en fait des cibles intéressantes pour le développement de drogue. Dans la levure, Saccharomyces cerevisiae, la métacaspase YCA1 est impliquée dans la mort des cellules âgées, la mort des cellules défectueuses dans certaines fonctions biologiques et dans les cellules exposées à différents stress environnementaux. Dans cette étude, une complémentation hétérologue fonctionnelle d'un mutant de la levure déficient en YCA1 par le gène LmjMCA de L. major lors de l'induction de ta mort par stress oxydatif a été évaluée. Nos résultats montrent que LmjMCA peut remplacer YGA1 dans le programme de mort cellulaire chez la levure et que celte fonction dépend de son activité catalytique. De plus, LmjMCA subit une auto clivage comme les caspases mais n'exhibe aucune spécificité pour les substrats des caspases. Au contraire, LmjMCA est active envers des substrats ayant une arginine en position P1, son activité étant détruite suite à des changements de son domaine catalytique par les mutations H147A et C202A ou suite à une inhibition para la leupeptine. Afin d'identifier quels pourraient être les substrats, les inhibiteurs ou les molécules interagissant avec LmjMCA, nous avons entrepris un criblage double-hybride en utilisant des librairies de d'ADNc provenant de différents stades du cycle parasitaire. Plusieurs protéines potentiellement impliquées dans un programme de mort cellulaire ont été identifiées comme interagissant avec LmjMCA. Cependant, l'identification de protéines impliquées dans le transport vésiculaire suggère aussi que LmjMCA pourrait avoir un rôle additionnel dans les différents stades du cycle parasitaire. Résumé destiné à un large public: De nos jours, la leishmaniose est la deuxième plus importante maladie parasitaire après la malaria. Malgré les avancées accomplies dans les stratégies de contrôle, près de deux millions de nouveaux cas apparaissent chaque année. Actuellement, la principale stratégie pour faire face à ce problème épidémiologique consiste en un traitement pharmacologique des personnes infectées. Pourtant, seule une dizaine de médicaments, dont la plupart sont toxiques, est disponible pour traiter la leishmaniose et des cas de résistance émergent dans certains pays endémiques. Il devient donc urgent de mettre au point de nouveaux traitements anti-leishmaniens capables d'éliminer le parasite sans effets indésirables sur le patient. Récemment, des caractéristiques morphologiques et biochimiques de la mort cellulaire programmée (MCP) semblables au processus de l'apoptose chez les mammifères ont été décrites dans Leishmania. Cependant, des gènes codant pour des protéines similaires à celles qui sont impliquées dans l'apoptose, comme les caspases, ne se retrouvent pas dans le génome de Leishmanía major. Néanmoins, les espèces de Leishmanía, aussi bien que d'autres parasites protozoaires responsables des trypanosomiases et de la malaria, possèdent des métacaspases qui sont des protéines homologues aux caspases mais qui ne sont pas présentes chez les mammifères. C'est pourquoi, la caractérisation de la métacaspase de Leishmania (LmjMCA) ainsi que ses mécanismes d'activation pourrait être une piste d'investigation intéressante dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans les voies de signalisation de la MCP des parasites protozoaires. Dans la levure, Saccharomyces cerevisiae, la métacaspase YCA1 est impliquée dans la mort des cellules âgées, la mort des cellules défectueuses dans certaines fonctions biologiques et dans les cellules exposées à différents stress environnementaux. Dans cette étude, une complémentation hétérologue fonctionnelle d'un mutant de la levure déficient en YCA1 par le gène LmjMCA de L major lors de l'induction de la mort par stress oxydatif a été évaluée. Nos résultats montrent que LmjMCA peut remplacer YCA1 dans le programme de mort cellulaire chez la levure et que cette fonction dépend de son activité catalytique. De plus, LmjMCA subit une auto clivage comme les caspases mais n'exhibe aucune spécificité pour les substrats des caspases. Au contraire, LmjMCA est active envers des substrats ayant une arginine en position P1, son activité étant détruite suite à des changements de son domaine catalytique par les mutations H147A et C202A ou suite à une inhibition para la leupeptine. Afin d'identifier quels pourraient être les substrats, les inhibiteurs ou les molécules interagissant avec LmjMCA, nous avons entrepris un criblage double-hybride en utilisant des librairies de d'ADNe provenant de différents stades du cycle parasitaire. Plusieurs protéines potentiellement impliquées dans un programme de mort cellulaire ont été identifiées comme interagissant avec LmjMCA. Cependant, l'identification de protéines impliquées dans le transport vésiculaire suggère aussi que LmjMCA pourrait avoir un rôle additionnel dans les différents stades du cycle parasitaire. Resumen destinado al público en general: La leishmaniasis es la segunda enfermedad parasitaria más importante en el mundo actual. Aproximadamente 2 millones de nuevos casos ocurren cada año a pesar de los avances logrados en el desarrollo de nuevos métodos de control. El tratamiento farmacológico de las personas infectadas es actualmente la principal estrategia de control, sin embargo, menos de una decena de medicamentos se encuentran disponibles en el mercado, la mayoría de ellos son tóxicos, y ya empiezan a encontrarse parásitos resistentes en algunos países endémicos para la leishmaniasis. El desarrollo de nuevos medicamentos capaces de eliminar los parásitos sin producir efectos indeseables en los humanos, es una necesidad inminente. Recientemente, algunas de las características morfológicas y bioquímicas de la muerte celular programada (MCP) similares al proceso de la apoptosis en mamíferos, han sido descritas en parasitos de Leishmania. Sin embargo, genes que codifiquen proteínas similares a aquellas involucradas en la apoptosis, como las caspasas, no se encuentran en el genoma de Leishmania major. AI contrario, las especies de Leishmania, así como de los otros parásitos responsables de la tripanosomiasis y de la malaria, poseen metacaspases, proteínas homologas a las caspases pero que no están presentes en las células de mamíferos. La caracterización de la metacaspasa de L. major y de sus mecanismos de activación constituye, por lo tanto, un área de investigación interesante para la identificación de nuevos blancos terapéuticos en el proceso de MCP de los parásitos protozoarios. En la levadura Saccharomyces cerevisiae, la metacaspasa YCA1 ha sido descrita como implicada en la muerte de células envejecidas, células defectuosas en algunas funciones biológicas, y en células expuestas a diferentes tipos de estrés ambiental. En el presente estudio se evaluó la complementación heteróloga funcional de una levadura mutante deficiente en YCA1 con el gen de metacaspase de L. major (LmjMCA) en la MCP inducida por estrés oxidativo. Nuestros resultados muestran que la LmjMCA puede reemplazarla YCA1 en la MCP de la levadura dependiente de su actividad catalítica y que la LmjMCA se auto-procesa similar a las caspasas. Sin embargo, LmjMCA no reconoce los substratos de caspasas sino substratos con una arginina en ta posición P1. Dicha actividad enzimática fue abolida con la inducción de las mutaciones puntuales H147A y C202A en la díada catalítica de LmjMCA y con la adición de leupeptina, un inhibidor con arginina. Con el fin de identificar proteínas que pudieran funcionar como substratos, inhibidores o moléculas modificadoras de LmjMCA, se aplicó el método de doble-híbrido en levadura con bibliotecas de ADNc provenientes de diferentes estadios del ciclo de vida del parásito. Algunas proteínas potencialmente implicadas. en la MCP del parásito fueron identiñcadas interactuando con LmjMCA. La identificación de otras proteínas involucradas en transporte vesicular sugiere que la LmjMCA podría tener una función biológica adicional en los diferentes estadios del ciclo de vida dei parásito.

Functional implication of the vitamin A signaling pathway in the brain.

Vitamin A is necessary for normal embryonic development, but its role in the adult brain is poorly understood. Vitamin A derivatives, retinoids, are involved in a complex signaling pathway that regulates gene expression and, in the central nervous system, controls neuronal differentiation and neural tube patterning. Although a major functional implication of retinoic signaling has been repeatedly suggested in synaptic plasticity, learning and memory, sleep, schizophrenia, depression, Parkinson disease, and Alzheimer disease, the targets and the underlying mechanisms in the adult brain remain elusive.

The transcriptome of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices (DAOM 197198) reveals functional tradeoffs in an obligate symbiont.

? The arbuscular mycorrhizal symbiosis is arguably the most ecologically important eukaryotic symbiosis, yet it is poorly understood at the molecular level. To provide novel insights into the molecular basis of symbiosis-associated traits, we report the first genome-wide analysis of the transcriptome from Glomus intraradices DAOM 197198. ? We generated a set of 25,906 nonredundant virtual transcripts (NRVTs) transcribed in germinated spores, extraradical mycelium and symbiotic roots using Sanger and 454 sequencing. NRVTs were used to construct an oligoarray for investigating gene expression. ? We identified transcripts coding for the meiotic recombination machinery, as well as meiosis-specific proteins, suggesting that the lack of a known sexual cycle in G. intraradices is not a result of major deletions of genes essential for sexual reproduction and meiosis. Induced expression of genes encoding membrane transporters and small secreted proteins in intraradical mycelium, together with the lack of expression of hydrolytic enzymes acting on plant cell wall polysaccharides, are all features of G. intraradices that are shared with ectomycorrhizal symbionts and obligate biotrophic pathogens. ? Our results illuminate the genetic basis of symbiosis-related traits of the most ancient lineage of plant biotrophs, advancing future research on these agriculturally and ecologically important symbionts.

Autologous adult cortical cell transplantation enhances functional recovery following unilateral lesion of motor cortex in primates: a pilot study.

BACKGROUND:: Although cell therapy is a promising approach after cerebral cortex lesion, few studies assess quantitatively its behavioral gain in non-human primates. Furthermore, implantations of fetal grafts of exogenous stem cells are limited by safety and ethical issues. OBJECTIVE:: To test in non-human primates the transplantation of autologous adult neural progenitor cortical cells with assessment of functional outcome. METHODS:: Seven adult macaque monkeys were trained to perform a manual dexterity task, before the hand representation in motor cortex was chemically lesioned unilaterally. Five monkeys were used as control, compared to two monkeys subjected to different autologous cells transplantation protocols performed at different time intervals. RESULTS:: After lesion, there was a complete loss of manual dexterity in the contralesional hand. The five "control" monkeys recovered progressively and spontaneously part of their manual dexterity, reaching a unique and definitive plateau of recovery, ranging from 38% to 98% of pre-lesion score after 10 to 120 days. The two "treated" monkeys reached a first spontaneous recovery plateau at about 25 and 40 days post-lesion, representing 35% and 61% of the pre-lesion performance, respectively. In contrast to the controls, a second recovery plateau took place 2-3 months after cell transplantation, corresponding to an additional enhancement of functional recovery, representing 24 and 37% improvement, respectively. CONCLUSIONS:: These pilot data, derived from two monkeys treated differently, suggest that, in the present experimental conditions, autologous adult brain progenitor cell transplantation in non-human primate is safe and promotes enhancement of functional recovery.

Principal components of functional connectivity: A new approach to study dynamic brain connectivity during rest.

Functional connectivity (FC) as measured by correlation between fMRI BOLD time courses of distinct brain regions has revealed meaningful organization of spontaneous fluctuations in the resting brain. However, an increasing amount of evidence points to non-stationarity of FC; i.e., FC dynamically changes over time reflecting additional and rich information about brain organization, but representing new challenges for analysis and interpretation. Here, we propose a data-driven approach based on principal component analysis (PCA) to reveal hidden patterns of coherent FC dynamics across multiple subjects. We demonstrate the feasibility and relevance of this new approach by examining the differences in dynamic FC between 13 healthy control subjects and 15 minimally disabled relapse-remitting multiple sclerosis patients. We estimated whole-brain dynamic FC of regionally-averaged BOLD activity using sliding time windows. We then used PCA to identify FC patterns, termed "eigenconnectivities", that reflect meaningful patterns in FC fluctuations. We then assessed the contributions of these patterns to the dynamic FC at any given time point and identified a network of connections centered on the default-mode network with altered contribution in patients. Our results complement traditional stationary analyses, and reveal novel insights into brain connectivity dynamics and their modulation in a neurodegenerative disease.

Using a Bayesian method to assign individuals to karyotypic taxa in shrew hybrid zones.

Individuals sampled in hybrid zones are usually analysed according to their sampling locality, morphology, behaviour or karyotype. But the increasing availability of genetic information more and more favours its use for individual sorting purposes and numerous assignment methods based on the genetic composition of individuals have been developed. The shrews of the Sorex araneus group offer good opportunities to test the genetic assignment on individuals identified by their karyotype. Here we explored the potential and efficiency of a Bayesian assignment method combined or not with a reference dataset to study admixture and individual assignment in the difficult context of two hybrid zones between karyotypic species of the Sorex araneus group. As a whole, we assigned more than 80% of the individuals to their respective karyotypic categories (i.e. 'pure' species or hybrids). This assignment level is comparable to what was obtained for the same species away from hybrid zones. Additionally, we showed that the assignment result for several individuals was strongly affected by the inclusion or not of a reference dataset. This highlights the importance of such comparisons when analysing hybrid zones. Finally, differences between the admixture levels detected in both hybrid zones support the hypothesis of an impact of chromosomal rearrangements on gene flow.

Origins and functional evolution of Y chromosomes across mammals.

Y chromosomes underlie sex determination in mammals, but their repeat-rich nature has hampered sequencing and associated evolutionary studies. Here we trace Y evolution across 15 representative mammals on the basis of high-throughput genome and transcriptome sequencing. We uncover three independent sex chromosome originations in mammals and birds (the outgroup). The original placental and marsupial (therian) Y, containing the sex-determining gene SRY, emerged in the therian ancestor approximately 180 million years ago, in parallel with the first of five monotreme Y chromosomes, carrying the probable sex-determining gene AMH. The avian W chromosome arose approximately 140 million years ago in the bird ancestor. The small Y/W gene repertoires, enriched in regulatory functions, were rapidly defined following stratification (recombination arrest) and erosion events and have remained considerably stable. Despite expression decreases in therians, Y/W genes show notable conservation of proto-sex chromosome expression patterns, although various Y genes evolved testis-specificities through differential regulatory decay. Thus, although some genes evolved novel functions through spatial/temporal expression shifts, most Y genes probably endured, at least initially, because of dosage constraints.

Functional analysis of a conserved DNA methyltransferase in caulobacter crescentus

CcrM is a DNA methyltransferase that methylates the adenine in GANTC motifs in the chromo-some of the bacterial model Caulobacter crescentus. The loss of the CcrM homolog is lethal in C. crescentus and in several other species of Alphaproteobacteria. In this research, we used different experimental and bioinformatic approaches to determine why CcrM is so critical to the physiology of C. crescentus. We first showed that CcrM is a resident orphan DNA methyltransferase in non-Rickettsiales Alphaproteobacteria and that its gene is strictly conserved in this clade (with only one ex¬ception among the genomes sequenced so far). In C. crescentus, cells depleted in CcrM in rich medium quickly lose viability and present an elongated phenotype characteristic of an im¬pairment in cell division. Using minimal medium instead of rich medium as selective and main¬tenance substrate, we could generate a AccrM mutant that presents a viability comparable to the wild type strain and only mild morphological defects. On the basis of a transcriptomic ap¬proach, we determined that several genes essential for cell division were downregulated in the AccrM strain in minimal medium. We offered decisive arguments to support that the efficient transcription of two of these genes, ftsZ and mipZ, coding respectively for the Z-ring forming GTPase FtsZ and an inhibitor of FtsZ polymerization needed for the correct positioning of the Z- ring at mid-cell, requires the methylation of an adenine in a conserved GANTC motif located in their core promoter region. We propose a model, according to which the genome of C. crescentus encodes a transcriptional activator that requires a methylated adenine in a GANTC context to bind to DNA and suggest that this transcriptional regulator might be the global cell-cycle regulator GcrA. In addition, combining a classic genetic approach and in vitro evolution experiments, we showed that the mortality and cell division defects of the AccrM strain in rich medium are mainly due to limiting intracellular levels of the FtsZ protein. We also studied the dynamics of GANTC methylation in C. crescentus using the SMRT technol¬ogy developed by Pacific Biosciences. Our findings support the commonly accepted model, accord¬ing to which the methylation state of GANTC motifs varies during the cell cycle of C. crescentus: before the initiation of DNA replication, the GANTC motifs are fully-methylated (methylated on both strands); when the DNA gets replicated, the GANTC motifs become hemi-methylated (methyl¬ated on one strand only) and this occurs at different times during replication for different loci along the chromosome depending on their position relative to the origin of replication; the GANTC mo¬tifs are only remethylated after DNA replication has finished as a consequence of the massive and short-lived expression of CcrM in predivisional cells. About 30 GANTC motifs in the C. crescentus chromosome were found to be undermethylated in most of the bacterial population; these might be protected from CcrM activity by DNA binding proteins and some of them could be involved in methylation-based bistable transcriptional switches. - CcrM est une ADN méthyltransférase qui méthyle les adénines dans le contexte GANTC dans le génome de la bactérie modèle Caulobacter crescentus. La perte de l'homologue de CcrM chez C. crescentus et chez plusieurs autres espèces d'Alphaproteobactéries est létale. Dans le courant de cette recherche, nous tentons de déterminer pourquoi la protéine CcrM est cruciale pour la survie de C. crescentus. Nous démontrons d'abord que CcrM est une adénine méthyltransférase orpheline résidente, dont le gène fait partie du génome minimal partagé par les Alphaprotéobactéries non-Rickettsiales (à une exception près). Lorsqu'une souche de C. crescentus est privée de CcrM, sa viabilité décroît rapi¬dement et ses cellules présentent une morphologie allongée qui suggère que la division cellulaire est inhibée. Nous sommes parvenus à créer une souche AccrM en utilisant un milieu minimum, au lieu du milieu riche classiquement employé, comme milieu de sélection et de maintenance pour la souche. Lorsque nous avons étudié le transcriptome de cette souche de C. crescentus privée de CcrM, nous avons pu constater que plusieurs gènes essentiels pour le bon déroulement de la division cellulaire bactérienne étaient réprimés. En particulier, l'expression adéquate des gènes ftsZ et mipZ - qui codent, respectivement, pour FtsZ, la protéine qui constitue, au milieu de la cellule, un anneau protéique qui initie le processus de division et pour MipZ, un inhibiteur de la polymérisation de FtsZ qui est indispensable pour le bon positionnement de l'anneau FtsZ - est dépendante de la présence d'une adénine méthylée dans un motif GANTC conservé situé dans leur région promotrice. Nous présentons un modèle selon lequel le génome de C. crescentus code pour un facteur de transcription qui exige la présence d'une adénine méthylée dans un contexte GANTC pour s'attacher à l'ADN et nous suggérons qu'il pourrait s'agir du régulateur global du cycle cellulaire GcrA. En outre, nous montrons, en combinant la génétique classique et une approche basée sur l'évolution expérimentale, que la mortalité et l'inhibition de la division cellulaire caractéristiques de la souche àccrMeη milieu riche sont dues à des niveaux excessivement bas de protéine FtsZ. Nous avons aussi étudié la dynamique de la méthylation du chromosome de C. crescentus sur la base de la technologie SMRT développée par Pacific Biosciences. Nous confirmons le modèle communément accepté, qui affirme que l'état de méthylation des motifs GANTC change durant le cycle cellulaire de C. crescentus: les motifs GANTC sont complètement méthylés (méthylés sur les deux brins) avant de début de la réplication de l'ADN; ils deviennent hémi-méthylés (méthylés sur un brin seulement) une fois répliqués, ce qui arrive à différents moments durant la réplication pour différents sites le long du chromosome en fonction de leur position par rapport à l'origine de répli-cation; finalement, les motifs GANTC sont reméthylés après la fin de la réplication du chromosome lorsque la protéine CcrM est massivement, mais très transitoirement, produite. Par ailleurs, nous identifions dans le chromosome de C. crescentus environ 30 motifs GANTC qui restent en perma-nence non-méthylés dans une grande partie de la population bactérienne; ces motifs sont probable-ment protégés de l'action de CcrM par des protéines qui s'attachent à l'ADN et certains d'entre eux pourraient être impliqués dans des mécanismes de régulation générant une transcription bistable.