Preferential binding of the methyl-CpG binding domain protein 2 at methylated transcriptional start site regions.

Methyl-CpG Binding Domain (MBD) proteins are thought to be key molecules in the interpretation of DNA methylation signals leading to gene silencing through recruitment of chromatin remodeling complexes. In cancer, the MBD-family member, MBD2, may be primarily involved in the repression of genes exhibiting methylated CpG at their 5' end. Here we ask whether MBD2 randomly associates methylated sequences, producing chance effects on transcription, or exhibits a more specific recognition of some methylated regions. Using chromatin and DNA immunoprecipitation, we analyzed MBD2 and RNA polymerase II deposition and DNA methylation in HeLa cells on arrays representing 25,500 promoter regions. This first whole-genome mapping revealed the preferential localization of MBD2 near transcription start sites (TSSs), within the region analyzed, 7.5 kb upstream through 2.45 kb downstream of 5' transcription start sites. Probe by probe analysis correlated MBD2 deposition and DNA methylation. Motif analysis did not reveal specific sequence motifs; however, CCG and CGC sequences seem to be overrepresented. Nonrandom association (multiple correspondence analysis, p < 0.0001) between silent genes, DNA methylation and MBD2 binding was observed. The association between MBD2 binding and transcriptional repression weakened as the distance between binding site and TSS increased, suggesting that MBD2 represses transcriptional initiation. This hypothesis may represent a functional explanation for the preferential binding of MBD2 at methyl-CpG in TSS regions.

Semi-supervised segmentation of ultrasound images based on patch representation and continuous min cut.

Ultrasound segmentation is a challenging problem due to the inherent speckle and some artifacts like shadows, attenuation and signal dropout. Existing methods need to include strong priors like shape priors or analytical intensity models to succeed in the segmentation. However, such priors tend to limit these methods to a specific target or imaging settings, and they are not always applicable to pathological cases. This work introduces a semi-supervised segmentation framework for ultrasound imaging that alleviates the limitation of fully automatic segmentation, that is, it is applicable to any kind of target and imaging settings. Our methodology uses a graph of image patches to represent the ultrasound image and user-assisted initialization with labels, which acts as soft priors. The segmentation problem is formulated as a continuous minimum cut problem and solved with an efficient optimization algorithm. We validate our segmentation framework on clinical ultrasound imaging (prostate, fetus, and tumors of the liver and eye). We obtain high similarity agreement with the ground truth provided by medical expert delineations in all applications (94% DICE values in average) and the proposed algorithm performs favorably with the literature.

Mutations at a single codon in Mad homology 2 domain of SMAD4 cause Myhre syndrome.

Myhre syndrome (MIM 139210) is a developmental disorder characterized by short stature, short hands and feet, facial dysmorphism, muscular hypertrophy, deafness and cognitive delay. Using exome sequencing of individuals with Myhre syndrome, we identified SMAD4 as a candidate gene that contributes to this syndrome on the basis of its pivotal role in the bone morphogenetic pathway (BMP) and transforming growth factor (TGF)-β signaling. We identified three distinct heterozygous missense SMAD4 mutations affecting the codon for Ile500 in 11 individuals with Myhre syndrome. All three mutations are located in the region of SMAD4 encoding the Mad homology 2 (MH2) domain near the site of monoubiquitination at Lys519, and we found a defect in SMAD4 ubiquitination in fibroblasts from affected individuals. We also observed decreased expression of downstream TGF-β target genes, supporting the idea of impaired TGF-β-mediated transcriptional control in individuals with Myhre syndrome.

Transcriptional Activation and Receptor Dimerization is Affected by Mutations in the NR2E3 Ligand-Binding Domain

Purpose: Mutations in the ligand-binding domain (LBD) of NR2E3 cause recessively inherited enhanced short wavelength sensitive (S-) cone syndrome (ESCS), Goldmann-Favre syndrome (GFS) and clumped pigmentary retinal degeneration (CPRD). In addition to ligand binding, the LBD contains also essential amino acid sequences for the oligomerization of nuclear receptors. The aim of our studies is to characterize the impact of mutations in the LBD on receptor oligomerization and transcriptional activity of NR2E3. Methods: The different NR2E3 mutants were generated by QuickChange mutagenesis and analyzed in 293T-based transactivation studies and BRET2 (bioluminescence resonance electron transfer) assays. In silico homology modeling of mutant proteins was also performed using available crystallographic data of related nuclear receptors. Results: The mutants p.W234S, p.A256V, p.A256E, p.L263P, p.R309G, p.R311Q, p.R334G, p.L336P, p.L353V, p.R385P and p.M407K, all located in the LBD, showed impaired receptor dimerization at various degrees. Impaired repressor dimerization as assessed by BRET2 assays did not always correlate with impaired repressor function of NR2E3 as assessed by cell-based reporter assays. There were minor differences of transcriptional activity of mutant proteins on mouse S-opsin (opn1sw), mouse cone arrestin (arr3) and human cone arrestin, suggesting that the effect of LBD mutations was independent of the promoter context. Conclusions: Mutational analysis and homology modeling allowed the characterization of potential oligomerization interfaces of the NR2E3 LBD. Additionally, mutations in NR2E3 LBD may cause recessive retinal degenerations by different molecular mechanisms.

Regulation of the DNA-binding and transcriptional activities of Xenopus laevis NFI-X by a novel C-terminal domain.

The nuclear factor I (NFI) family consists of sequence-specific DNA-binding proteins that activate both transcription and adenovirus DNA replication. We have characterized three new members of the NFI family that belong to the Xenopus laevis NFI-X subtype and differ in their C-termini. We show that these polypeptides can activate transcription in HeLa and Drosophila Schneider line 2 cells, using an activation domain that is subdivided into adjacent variable and subtype-specific domains each having independent activation properties in chimeric proteins. Together, these two domains constitute the full NFI-X transactivation potential. In addition, we find that the X. laevis NFI-X proteins are capable of activating adenovirus DNA replication through their conserved N-terminal DNA-binding domains. Surprisingly, their in vitro DNA-binding activities are specifically inhibited by a novel repressor domain contained within the C-terminal part, while the dimerization and replication functions per se are not affected. However, inhibition of DNA-binding activity in vitro is relieved within the cell, as transcriptional activation occurs irrespective of the presence of the repressor domain. Moreover, the region comprising the repressor domain participates in transactivation. Mechanisms that may allow the relief of DNA-binding inhibition in vivo and trigger transcriptional activation are discussed.

MyHits: a new interactive resource for protein annotation and domain identification.

The MyHits web server (http://myhits.isb-sib.ch) is a new integrated service dedicated to the annotation of protein sequences and to the analysis of their domains and signatures. Guest users can use the system anonymously, with full access to (i) standard bioinformatics programs (e.g. PSI-BLAST, ClustalW, T-Coffee, Jalview); (ii) a large number of protein sequence databases, including standard (Swiss-Prot, TrEMBL) and locally developed databases (splice variants); (iii) databases of protein motifs (Prosite, Interpro); (iv) a precomputed list of matches ('hits') between the sequence and motif databases. All databases are updated on a weekly basis and the hit list is kept up to date incrementally. The MyHits server also includes a new collection of tools to generate graphical representations of pairwise and multiple sequence alignments including their annotated features. Free registration enables users to upload their own sequences and motifs to private databases. These are then made available through the same web interface and the same set of analytical tools. Registered users can manage their own sequences and annotations using only web tools and freeze their data in their private database for publication purposes.

Cutting edge: influence of the TCR V beta domain on the avidity of CD1d:alpha-galactosylceramide binding by invariant V alpha 14 NKT cells.

CD1d tetramers loaded with alpha-galactosylceramide (alpha-GalCer) bind selectively to mouse invariant Valpha14 (Valpha14i) NKT cells and their human counterparts. Whereas tetramer binding strictly depends on the expression of a Valpha14-Jalpha18 chain in murine NKT cells, the associated beta-chain (typically expressing Vbeta8.2 or Vbeta7) appears not to influence tetramer binding. In this study, we describe novel alpha-GalCer-loaded mouse and human CD1d-IgG1 dimers, which revealed an unexpected influence of the TCR-beta chain on the avidity of CD1d:alpha-GalCer binding. A subset of Valpha14i NKT cells clearly discriminated alpha-GalCer bound to mouse or human CD1d on the basis of avidity differences conferred by the Vbeta domain of the TCR-beta chain, with Vbeta8.2 conferring higher avidity binding than Vbeta7.

Enzymic, phylogenetic, and structural characterization of the unusual papain-like protease domain of Plasmodium falciparum SERA5.

Serine repeat antigen 5 (SERA5) is an abundant antigen of the human malaria parasite Plasmodium falciparum and is the most strongly expressed member of the nine-gene SERA family. It appears to be essential for the maintenance of the erythrocytic cycle, unlike a number of other members of this family, and has been implicated in parasite egress and/or erythrocyte invasion. All SERA proteins possess a central domain that has homology to papain except in the case of SERA5 (and some other SERAs), where the active site cysteine has been replaced with a serine. To investigate if this domain retains catalytic activity, we expressed, purified, and refolded a recombinant form of the SERA5 enzyme domain. This protein possessed chymotrypsin-like proteolytic activity as it processed substrates downstream of aromatic residues, and its activity was reversed by the serine protease inhibitor 3,4-diisocoumarin. Although all Plasmodium SERA enzyme domain sequences share considerable homology, phylogenetic studies revealed two distinct clusters across the genus, separated according to whether they possess an active site serine or cysteine. All Plasmodia appear to have at least one member of each group. Consistent with separate biological roles for members of these two clusters, molecular modeling studies revealed that SERA5 and SERA6 enzyme domains have dramatically different surface properties, although both have a characteristic papain-like fold, catalytic cleft, and an appropriately positioned catalytic triad. This study provides impetus for the examination of SERA5 as a target for antimalarial drug design.

Characterization of tumor antigen specific CD8+ T cells and semi-invariant Vα24/Vβ11 NKT cells in tumor invaded liver

Summary: Detailed knowledge on tumor antigen expression and specific immune cells is required for a rational design of immunotherapy for patients with tumor invaded liver. In this study, we confirmed that Cancer/Testis (CT) tumor-associated antigens are frequently expressed in hepatocellular carcinoma (HCC) and searched for the presence of CD8+ T cells specific for these antigens. In 2/10 HLA-A2+ patients with HCC, we found that MAGE-A10 and/or SSX-2 specific CD8+ T cells naturally responded to the disease, since they were enriched in tumor lesions but not in non-tumoral liver. Isolated T cells specifically and strongly killed tumor cells in vitro, suggesting that these CTL were selected in vivo for high avidity antigen recognition, providing the rational for specific immunotherapy of HCC, based on immunization with CT antigens such as MAGE-Al 0 and SSX-2. Type 1 NKT cells express an invariant TCR α chain (Vα24.1α18, paired with Vβ11 in human) and share a specific reactivity to αGalactosylceramide (αGC) presented by CD1d. These cells can display paradoxical immuno-regulatory properties including strong anti-tumor effects upon αGC administration in murine models. To understand why NKT cells were not sufficiently protective against tumor development in patients with tumor invaded liver, we characterized the diversity of Vα24/Vβ11 NKT cells in healthy donors (HD) and cancer patients: NKT cells from HD and patients were generally diverse in terms of TCR β chain (Vβ11) variability and NKT cells from HD showed a variable recognition of αGC loaded CD 1 d multimers. Vα24/ Vβ11 NKT cells can be divided in 3 populations, the CD4, DN (CD4-/CD8-) and CD8 NKT cell subsets that show distinct ability of cytokine production. In addition, our functional analysis revealed that DN and CD8 subsets displayed a higher cytolytic potential and a weaker IFNγ release than the CD4 NKT cell subset. NKT cell subsets were variably represented in the blood of HD and cancer patients. However, HD with high NKT cell frequencies displayed an enrichment of the DN and CD8 subsets, and few of them were suggestive of an oligoclonal expansion in vivo. Comparable NKT cell frequencies were found between blood, non-tumoral liver and tumor of patients. In contrast, we identified a gradual enrichment of CD4 NKT cells from blood to the liver and to the tumor, together with a decrease of DN and CD8 NKT cell subsets. Most patient derived NKT cells were unresponsive upon αGalactosylceramide stimulation ex vivo; NKT cells from few patients displayed a weak responsiveness with different cytokine polarization. The NKT cell repertoire was thus different in tumor tissue, suggesting that CD4 NKT cells infiltrating tumors may be detrimental for protection against tumors and instead may favour the tumor growth/recurrence as recently reported in mice. Résumé en français scientifique : Afin de développer le traitement des patients porteurs d'une tumeur dans le foie par immunothérapie, de nouvelles connaissances sont requises concernant l'expression d'antigènes par les tumeurs et les cellules immunitaires spécifiques de ces antigènes. Nous avons vérifié que des antigènes associés aux tumeurs, tels que les antigènes « Cancer-Testis » (CT), sont fréquemment exprimés par le carcinome hepatocéllulaire (CHC). La recherche de lymphocytes T CD8+ spécifiques (CTL) de ces antigènes a révélé que des CTL spécifiques de MAGE-A10 et/ou SSX-2 ont répondu naturellement à la tumeur chez 2/10 patients étudiés. Ces cellules étaient présentes dans les lésions tumorales mais pas dans le foie adjacent. De plus, ces CTL ont démontré une activité cytolytique forte et spécifique contre les cellules tumorales in vitro, ce qui suggère que ces CTL ont été sélectionnés pour une haute avidité de reconnaissance de l'antigène in vivo. Ces données fournissent une base pour l'immunothérapie spécifique du CHC, en proposant de cibler les antigènes CT tels que MAGE-A10 ou SSX-2. Les cellules NKT de type 1 ont une chaîne α de TCR qui est invariante (chez l'homme, Vα24Jα18, apparié avec Vβ11) et reconnaissent spécifiquement l'αGalactosylceramide (αGC) présenté par CD1d. Ces cellules ont des propriétés immuno¬régulatrices qui peuvent être parfois contradictoires et leur activation par l'αGC induit une forte protection anti-tumorale chez la souris: Afin de comprendre pourquoi ces cellules ne sont pas assez protectrices contre le développement des tumeurs dans le foie chez l'homme, nous avons étudié la diversité des cellules NKT Vα24/Vβ11 d'individus sains (IS) et de patients cancéreux. Les cellules NKT peuvent être sous-divisées en 3 populations : Les CD4, DN (CD4- /CD8-) ou CDS, qui ont la capacité de produire des cytokines différentes. Nos analyses fonctionnelles ont aussi révélé que les sous-populations DN et CD8 ont un potentiel cytolytique plus élevé et une production d'IFNγ plus faible que la sous-population CD4. Ces sous-populations sont représentées de manière variable dans le sang des IS ou des patients. Cependant, les IS avec un taux élevé de cellules NKT ont un enrichissement des sous- populations DN ou CDS, et certains suggèrent qu'il s'agit d'une expansion oligo-clonale in vivo. Les patients avaient des fréquences comparables de cellules NKT entre le sang, le foie et la tumeur. Par contre, la sous-population CD4 était progressivement enrichie du sang vers le foie et la tumeur, tandis que les sous-populations DN ou CD8 était perdues. La plupart des cellules NKT des patients ne réagissaient pas lors de stimulation avec l'αGC ex vivo et les cellules NKT de quelques patients répondaient faiblement et avec des polarisations de cytokines différentes. Ces données suggèrent que les cellules NKT CD4, prédominantes dans les tumeurs, sont inefficaces pour la lutte anti-tumorale et pourraient même favoriser la croissance ou la récurrence tumorale. Donc, une mobilisation spécifique des cellules NKT CD4 négatives par immunothérapie pourrait favoriser l'immunité contre des tumeurs chez l'homme. Résumé en français pour un large public Au sein des globules blancs, les lymphocytes T expriment un récepteur (le TCR), qui est propre à chacun d'entre eux et leur permet d'accrocher de manière très spécifique une molécule appelée antigène. Ce TCR est employé par les lymphocytes pour inspecter les antigènes associés avec des molécules présentatrices à la surface des autres cellules. Les lymphocytes T CD8 reconnaissent un fragment de protéine (ou peptide), qui est présenté par une des molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité de classe I et tuent la cellule qui présente ce peptide. Ils sont ainsi bien adaptés pour éliminer les cellules qui présentent un peptide issu d'un virus quand la cellule est infectée. D'autres cellules T CD8 reconnaissent des peptides comme les antigènes CT, qui sont produits anormalement par les cellules cancéreuses. Nous avons confirmé que les antigènes CT sont fréquemment exprimés par le cancer du foie. Nous avons également identifié des cellules T CD8 spécifiques d'antigènes CT dans la tumeur, mais pas dans le foie normal de 2 patients sur 10. Cela signifie que ces lymphocytes peuvent être naturellement activés contre la tumeur et sont capables de la trouver. De plus les lymphocytes issus d'un patient ont démontré une forte sensibilité pour reconnaître l'antigène et tuent spécifiquement les cellules tumorales. Les antigènes CT représentent donc des cibles intéressantes qui pourront être intégrés dans des vaccins thérapeutiques du cancer du foie. De cette manière, les cellules T CD8 du patient lui-même pourront être induites à détruire de manière spécifique les cellules cancéreuses. Un nouveau type de lymphocytes T a été récemment découvert: les lymphocytes NKT. Quand ils reconnaissent un glycolipide présenté par la molécule CD1d, ils sont capables, de manière encore incomprise, d'initier, d'augmenter, ou à l'inverse d'inhiber la défense immunitaire. Ces cellules NKT ont démontré qu'elles jouent un rôle important dans la défense contre les tumeurs et particulièrement dans le foie des souris. Nous avons étudié les cellules NKT de patients atteints d'une tumeur dans le foie, afin de comprendre pourquoi elles ne sont pas assez protectrice chez l'homme. Les lymphocytes NKT peuvent être sous-divisés en 3 populations: Les CD4, les DN (CD4-/CD8-) et les CD8. Ces 3 classes de NKT peuvent produire différents signaux chimiques appelés cytokines. Contrairement aux cellules NKT DN ou CDS, seules les cellules NKT CD4 sont capables de produire des cytokines qui sont défavorables pour la défense anti-tumorale. Par ailleurs nous avons trouvé que les cellules NKT CD4 tuent moins bien les cellules cancéreuses que les cellules NKT DN ou CD8. L'analyse des cellules NKT, fraîchement extraites du sang, du foie et de la tumeur de patients a révélé que les cellules NKT CD4 sont progressivement enrichies du sang vers le foie et la tumeur. La large prédominance des NKT CD4 à l'intérieur des tumeurs suggère que, chez l'homme, ces cellules sont inappropriées pour la lutte anti-tumorale. Par ailleurs, la plupart des cellules NKT de patients n'étaient pas capables de produire des cytokines après stimulation avec un antigène. Cela explique également pourquoi ces cellules ne protègent pas contre les tumeurs dans le foie.

Cysteine-rich Domain 1 of CD40 Mediates Receptor Self-assembly.

The activation of CD40 on B cells, macrophages, and dendritic cells by its ligand CD154 (CD40L) is essential for the development of humoral and cellular immune responses. CD40L and other TNF superfamily ligands are noncovalent homotrimers, but the form under which CD40 exists in the absence of ligand remains to be elucidated. Here, we show that both cell surface-expressed and soluble CD40 self-assemble, most probably as noncovalent dimers. The cysteine-rich domain 1 (CRD1) of CD40 participated to dimerization and was also required for efficient receptor expression. Modelization of a CD40 dimer allowed the identification of lysine 29 in CRD1, whose mutation decreased CD40 self-interaction without affecting expression or response to ligand. When expressed alone, recombinant CD40-CRD1 bound CD40 with a KD of 0.6 μm. This molecule triggered expression of maturation markers on human dendritic cells and potentiated CD40L activity. These results suggest that CD40 self-assembly modulates signaling, possibly by maintaining the receptor in a quiescent state.

Evaluation of the GlideScope for tracheal intubation in patients with cervical spine immobilisation by a semi-rigid collar

RAPPORT DE SYNTHÈSE : Chez les patients présentant une pathologie de la colonne cervicale, l'instrumentation des voies aériennes peut s'avérer délicate. En effet, l'impossibilité d'effectuer une extension de la nuque afin d'aligner correctement l'axe oro-pharyngo-trachéal, ainsi que l'ouverture de bouche limitée par la présence d'une minerve cervicale, rendent la laryngoscopie standard extrêmement difficile. Le but de cette étude est de démontrer que l'intubation oro-trachéale avec une minerve cervicale semi-rigide est possible à l'aide d'un vidéolaryngoscope récemment développé, le GlideScope®. Celui-ci est formé d'une lame courbe présentant une angulation accentuée à 60° à partir de son milieu, avec une petite caméra haute résolution et une source lumineuse enchâssées dans la partie inférieure au point d'inflexion. Différents travaux ont montré les avantages du GlideScope® par rapport à la lame de Macintosh standard "pour l'instrumentation des voies aériennes de routine ou en situation difficile. Après acceptation par la Commission d'Ethique, 50 patients, adultes consentants et programmés pour une intervention chirurgicale élective nécessitant une anesthésie générale ont été inclus dans cette étude. Malgré la présence d'une minerve cervicale semi-rigide Philadelphia® Patriot correctement positionnée et la tête fixée à la table d'opération, tous les patients ont pu être intubés a l'aide du GlideScope®. Aucune complication n'a été documentée pendant la procédure ou en post-opératoire. De plus, nous avons démontré que dans cette situation la visualisation des structures laryngées est significativement améliorée grâce au GlideScope®, par rapport à la lame de Macintosh utilisée lors de toute intubation standard. En conclusion, l'intubation oro-trachéale chez les patients ayant une minerve cervicale et la tête fixée est possible à l'aide du GlideScope®. La meilleure façon de sécuriser les voies aériennes chez les patients présentant une instabilité de la colonne cervicale est un sujet fortement débattu. L'utilisation du GlideScope® pourrait s'avérer une alternative intéressante, en particulier dans les situations d'urgence.

Ectasie sclérale semi-annulaire pré-équatoriale chez un patient glaucomateux onchocerquien [Semi-annular pre-equatorial scleral ectasia in a patient with glaucoma and onchocerciasis].

We present the case of a glaucomatous young patient with onchocerciasis who developed a bilateral pre-equatorial scleral staphyloma with an important scleral thinness. The pathogenesis of anterior staphyloma is discussed: mechanical stress from very high ocular pressure, ocular onchocerciasis, scleral ischemia. A better understanding of scleral mechanical resistance could explain scleral thinness without any clinical scleritis.