Mechanisms of OGT-mediated HCF-1 protein maturation

Post-translational protein modifications are crucial for many fundamental cellular and extracellular processes and greatly contribute to the complexity of organisms. Human HCF-1 is a transcriptional co-regulator that undergoes complex protein maturation involving reversible and irreversible post-translational modifications. Upon synthesis as a large precursor protein, HCF-1 undergoes extensive reversible glycosylation with β-N-acetylglucosamine giving rise to O-linked-β-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) modified serines and threonines. HCF-1 also undergoes irreversible site-specific proteolysis, which is important for one of HCF-1's major functions - the regulation of the cell-division cycle. HCF-1 O-GlcNAcylation and site-specific proteolysis are both catalyzed by a single enzyme with an unusual dual enzymatic activity, the O-GlcNAc transferase (OGT). HCF-1 is cleaved by OGT at any of six highly conserved 26 amino acid repeated sequences (HCF-1PRO repeats), but the mechanisms and the substrate requirements for OGT-mediated cleavage are not understood. In the present work, I characterized substrate requirements for OGT-mediated cleavage and O-GlcNAcylation of HCF-1. I identified key elements within the HCF-1PRO-repeat sequence that are important for proteolysis. Remarkably, an invariant single amino acid side-chain within the HCF-1PRO-repeat sequence displays particular OGT-binding properties and is essential for proteolysis. Additionally, I characterized substrate requirements for proteolysis outside of the HCF-1PRO repeat and identified a novel, highly O-GlcNAcylated OGT-binding sequence that enhances cleavage of the first HCF-1PRO repeat. These results link OGT association and its O-GlcNAcylation activities to HCF-1PRO-repeat proteolysis.

Microtubule-associated protein 6 mediates neuronal connectivity through Semaphorin 3E-dependent signalling for axonal growth.

Structural microtubule associated proteins (MAPs) stabilize microtubules, a property that was thought to be essential for development, maintenance and function of neuronal circuits. However, deletion of the structural MAPs in mice does not lead to major neurodevelopment defects. Here we demonstrate a role for MAP6 in brain wiring that is independent of microtubule binding. We find that MAP6 deletion disrupts brain connectivity and is associated with a lack of post-commissural fornix fibres. MAP6 contributes to fornix development by regulating axonal elongation induced by Semaphorin 3E. We show that MAP6 acts downstream of receptor activation through a mechanism that requires a proline-rich domain distinct from its microtubule-stabilizing domains. We also show that MAP6 directly binds to SH3 domain proteins known to be involved in neurite extension and semaphorin function. We conclude that MAP6 is critical to interface guidance molecules with intracellular signalling effectors during the development of cerebral axon tracts.

A Novel Approach to Major Surgery: Tracking Its Pathophysiologic Footprints.

BACKGROUND: To study the 'metabolic profile' of different surgical procedures and correlate it with pertinent surgical details and postoperative complications. METHODS: We conducted a prospective pilot study of 70 patients, ten for each of the seven following groups: (1) laparoscopic cholecystectomy, (2) incisional hernia repair, (3) laparoscopic and (4) open colon surgery, (5) upper gastrointestinal, (6) hepatic, and (7) pancreatic resections. Biochemical assessment included white blood cell count (WBC), C-reactive protein (CRP), glucose, triglycerides (TG), albumin (Alb), and pre-albumin (Pre-Alb), from the day before surgery until 5 days thereafter. Biological markers were compared for major versus minor surgery groups, which were defined on a clinical basis. Univariable analysis was used to identify risk factors for postoperative complications and p < 0.05 was the significance threshold. RESULTS: Common findings in all surgery groups were the acute inflammatory response (↑: WBC, CRP, ↓: TG, Alb, pre-Alb). Using cut-off values of 240 min operative (OR) time and 300 ml estimated blood loss (EBL), laparoscopic cholecystectomy, incisional hernia repair, and laparoscopic colectomy could be distinguished from open colectomy, upper gastrointestinal, liver, and pancreas resections. In a biochemical level, increased CRP and reduced postoperative Alb levels were highly discriminative of all types of 'major surgery.' Significant risk factors for postoperative complications were age, male gender, malignancy, longer OR time, higher blood loss, high CRP, and low Alb levels. CONCLUSIONS: Biochemically, CRP and Alb levels can help quantify the magnitude of the surgical trauma, which is correlated with adverse outcomes.

Protein pocket and ligand shape comparison and its application in virtual screening.

Understanding molecular recognition is one major requirement for drug discovery and design. Physicochemical and shape complementarity between two binding partners is the driving force during complex formation. In this study, the impact of shape within this process is analyzed. Protein binding pockets and co-crystallized ligands are represented by normalized principal moments of inertia ratios (NPRs). The corresponding descriptor space is triangular, with its corners occupied by spherical, discoid, and elongated shapes. An analysis of a selected set of sc-PDB complexes suggests that pockets and bound ligands avoid spherical shapes, which are, however, prevalent in small unoccupied pockets. Furthermore, a direct shape comparison confirms previous studies that on average only one third of a pocket is filled by its bound ligand, supplemented by a 50 % subpocket coverage. In this study, we found that shape complementary is expressed by low pairwise shape distances in NPR space, short distances between the centers-of-mass, and small deviations in the angle between the first principal ellipsoid axes. Furthermore, it is assessed how different binding pocket parameters are related to bioactivity and binding efficiency of the co-crystallized ligand. In addition, the performance of different shape and size parameters of pockets and ligands is evaluated in a virtual screening scenario performed on four representative targets.

Implication of different domains of the Leishmania major metacaspase in cell death and autophagy.

Metacaspases (MCAs) are cysteine peptidases expressed in plants, fungi and protozoa, with a caspase-like histidine-cysteine catalytic dyad, but differing from caspases, for example, in their substrate specificity. The role of MCAs is subject to debate: roles in cell cycle control, in cell death or even in cell survival have been suggested. In this study, using a Leishmania major MCA-deficient strain, we showed that L. major MCA (LmjMCA) not only had a role similar to caspases in cell death but also in autophagy and this through different domains. Upon cell death induction by miltefosine or H2O2, LmjMCA is processed, releasing the catalytic domain, which activated substrates via its catalytic dyad His/Cys and a proline-rich C-terminal domain. The C-terminal domain interacted with proteins, notably proteins involved in stress regulation, such as the MAP kinase LmaMPK7 or programmed cell death like the calpain-like cysteine peptidase. We also showed a new role of LmjMCA in autophagy, acting on or upstream of ATG8, involving Lmjmca gene overexpression and interaction of the C-terminal domain of LmjMCA with itself and other proteins. These results allowed us to propose two models, showing the role of LmjMCA in the cell death and also in the autophagy pathway, implicating different protein domains.

Le contrôle glycémique modéré est-il sans danger chez les patients adultes grièvement brûlés? = Is moderate glycemic control safe in major burns? : a 15 year cohort study

Introduction: L'hyperglycémie est un phénomène connu chez les patients gravement agressés, et surtout chez ceux nécessitant un séjour aux soins intensifs, alors que l'hypoglycémie est une complication menaçante. Des valeurs de glycémies anormales sont associées avec une mortalité et morbidité augmentées chez les patients de soins intensifs, y compris les grands brûlés. Des glycémies jusqu'à 15mmol/l ont longtemps été tolérées sans traitement. En 2001, une grande étude randomisée a complètement changé les pratiques du contrôle glycémique aux soins intensifs. Van den Berghe et al. ont montré qu'un contrôle glycémique strict atteint au moyen d'une « intensive insulin therapy » (HT) visant une glycémie 4.1-6.0 mmol/l réduisait la mortalité chez les patients chirurgicaux traités plus que 5. Par la suite plusieurs études contradictoires ont questionné la validité externe de l'étude de Louvain: avec la publication de l'étude « NICE-SUGAR » en 2009 enrôlant plus de 6000 patients cette hypothèse a été réfutée, aboutissant à un contrôle modéré de la glycémie (6-8 mmol/l). Bien que plusieurs études sur le contrôle glycémique aient également inclus quelques patients brûlés, à ce jour il n'y a pas de recommandation ferme concernant la gestion de la glycémie chez les patients brûlés adultes. Le but de l'étude était d'évaluer la sécurité du protocole de contrôle de la glycémie qui avait été introduit aux soins intensifs adultes chez des patients grand brûlés nécessitant un traitement prolongé aux soins intensifs. Méthodes : 11 s'agit d'une étude rétrospective uni-centrique sur des patients brûlés admis aux soins intensifs du CHUV à Lausanne entre de 2000 à juin 2014. Critères d'inclusions : Age >16 ans, brûlures nécessitant un traitement aux soins intensifs >10 jours. Critères d'exclusion : Décès ou transfert hors des soins intensifs <10 jours. Les investigations ont été limitées aux 21 premiers jours de l'hospitalisation aux soins intensifs. Variables : Variables démographiques, surface brûlée (TBSA), scores de sévérité, infections, durée d'intubation, durée du séjour aux soins intensifs, mortalité. Variables métaboliques : Administration totale de glucides, énergie et insuline/2411, valeurs de glycémie artérielle et CRP. Quatre périodes (P) ont été analysées, correspondant à l'évolution du protocole de contrôle de glycémie du service. P1: Avant son introduction (2000-2001) ; P2: Contrôle glycémie serré géré par les médecins (2002-2006) ; P3: Contrôle glycémie serré géré par lés infirmières (2007-2010); P4: Contrôle modéré géré par les infirmières (2011-2014). Les limites glycémiques ont été définis de manière suivante: Hypoglycémie extrême <2.3mmol/l ; hypoglycémie modéré <4.0mmol/l ; hyperglycémie modérée 8.1-10.0mmol/l ; hyperglycémie sévère >10.0mmol/l. Toutes les valeurs de glycémies artérielles ont été extraites depuis le système informatisé des soins intensifs (MetaVision ®). Statistiques: Wilcoxon rank test, Two- way Anova, Tuckey Kramer test, area under the curve (AUC), Spearman's test et odds ratio. STATA 12 1 ' StataCorp, College station, TX, USA and JPM V 10.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA). Résultats: Sur les 508 patients brûlés admis durant la période étudiée, 229 patients correspondaient aux critères d'inclusion, âgés de 45±20ans (X±SD) et brûlés sur 32±20% de la surface corporelle. Les scores de sévérité sont restés stables. Au total 28'690 glycémies artérielles ont été analysées. La valeur médiane de glycémie est restée stable avec une diminution progressive de la variabilité intra-patient. Après initiation du protocole, les valeurs normoglycémiques ont augmenté de 34.7% à 65.9% avec diminution des événements hypoglycémiques (pas d'hypoglycémie extrême en P4). Le nombre d'hyperglycémies sévères est resté stable durant les périodes 1 à 3, avec une diminution en P4 (9.25%) : les doses d'insuline ont aussi diminué. L'interprétation des résultats de P4 a été compliquée par une diminution concomitante des apports d'énergie et de glucose (p<0.0001). Conclusions: L'application du protocole destiné aux patients de soins intensifs non brûlés a amélioré le contrôle glycémique chez les patients adultes brûlés, aboutissant à une diminution significative de la variabilité des glycémies. Un contrôle modéré de la glycémie peut être appliqué en sécurité, considérant le nombre très faible d'hypoglycémies. La gestion du protocole par les infirmières s'avère plus sûre qu'un contrôle par les médecins, avec diminution des hypoglycémies. Cependant le nombre d'hyperglycémies reste trop élevé. L'hyperglycémie' n'est pas contrôlable uniquement par l'administration d'insuline, mais nécessite également une approche multifactorielle comprenant une optimisation de la nutrition adaptée aux besoins énergétiques élevés des grands brûlés. Plus d'études seront nécessaire pour mieux comprendre la complexité du mécanisme de l'hyperglycémie chez le patient adulte brûlé et pour en améliorer le contrôle glycémique.