Insights into neuronal cell metabolism using NMR spectroscopy: uridyl diphosphate N-acetyl-glucosamine as a unique metabolic marker.

Making the switch: Compounds 1 and 2 are used as metabolic markers for NMR detection. When neuronal cells switch to a glycolytic state, an uneven distribution of (13) C in the N-acetyl group results, thus giving a mixture of the metabolites 1 and 2. It is therefore possible to monitor flux through different metabolic pathways, such as glycolysis, the tricarboxylic acid cycle, and the hexosamine biosynthetic pathway, using a single molecule.

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.

Direct in vivo measurement of glycine and the neurochemical profile in the rat medulla oblongata.

The medulla oblongata (MO) contains a high density of glycinergic synapses and a particularly high concentration of glycine. The aims of this study were to measure directly in vivo the neurochemical profile, including glycine, in MO using a spin-echo-based (1)H MRS sequence at TE?=?2.8 ms and to compare it with three other brain regions (cortex, striatum and hippocampus) in the rat. Glycine was quantified in MO at TE?=?2.8 ms with a Cramér-Rao lower bound (CRLB) of approximately 5%. As a result of the relatively low level of glycine in the other three regions, the measurement of glycine was performed at TE?=?20 ms, which provides a favorable J-modulation of overlapping myo-inositol resonance. The other 14 metabolites composing the neurochemical profile were quantified in vivo in MO with CRLBs below 25%. Absolute concentrations of metabolites in MO, such as glutamate, glutamine, ?-aminobutyrate, taurine and glycine, were in the range of previous in vitro quantifications in tissue extracts. Compared with the other regions, MO had a three-fold higher glycine concentration, and was characterised by reduced (p?<?0.001) concentrations of glutamate (-50?±?4%), glutamine (-54?±?3%) and taurine (-78?±?3%). This study suggests that the functional specialisation of distinct brain regions is reflected in the neurochemical profile.

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This chapter explores the progress and various approaches toward identifying genes important for an understanding of sleep and sleep-related traits in rodents. Until the functions of sleep are more clearly defined, it may be difficult to uncover the core genetic basis for sleep and the core molecular events that underlie this fundamental behavior in most, if not all, animal species. However, similar to other areas of medicine, an understanding of the underlying genetics will become increasingly important in sleep medicine. At this time, rodents represent the best animal models for such studies, especially the many genetically modified mouse lines that have been created and the mouse strains that form important genetic reference populations for a wide range of biomedical research. Given the similarities in physiology and genetics across eutherian mammals, it is likely that genes influencing sleep ...

Multi-ethnic fine-mapping of 14 central adiposity loci.

The Genetic Investigation of Anthropometric Traits (GIANT) consortium identified 14 loci in European Ancestry (EA) individuals associated with waist-to-hip ratio (WHR) adjusted for body mass index. These loci are wide and narrowing the signals remains necessary. Twelve of 14 loci identified in GIANT EA samples retained strong associations with WHR in our joint EA/individuals of African Ancestry (AA) analysis (log-Bayes factor >6.1). Trans-ethnic analyses at five loci (TBX15-WARS2, LYPLAL1, ADAMTS9, LY86 and ITPR2-SSPN) substantially narrowed the signals to smaller sets of variants, some of which are in regions that have evidence of regulatory activity. By leveraging varying linkage disequilibrium structures across different populations, single-nucleotide polymorphisms (SNPs) with strong signals and narrower credible sets from trans-ethnic meta-analysis of central obesity provide more precise localizations of potential functional variants and suggest a possible regulatory role. Meta-analysis results for WHR were obtained from 77 167 EA participants from GIANT and 23 564 AA participants from the African Ancestry Anthropometry Genetics Consortium. For fine mapping we interrogated SNPs within ± 250 kb flanking regions of 14 previously reported index SNPs from loci discovered in EA populations by performing trans-ethnic meta-analysis of results from the EA and AA meta-analyses. We applied a Bayesian approach that leverages allelic heterogeneity across populations to combine meta-analysis results and aids in fine-mapping shared variants at these locations. We annotated variants using information from the ENCODE Consortium and Roadmap Epigenomics Project to prioritize variants for possible functionality.

Steady-state brain glucose transport kinetics re-evaluated with a four-state conformational model.

Glucose supply from blood to brain occurs through facilitative transporter proteins. A near linear relation between brain and plasma glucose has been experimentally determined and described by a reversible model of enzyme kinetics. A conformational four-state exchange model accounting for trans-acceleration and asymmetry of the carrier was included in a recently developed multi-compartmental model of glucose transport. Based on this model, we demonstrate that brain glucose (G(brain)) as function of plasma glucose (G(plasma)) can be described by a single analytical equation namely comprising three kinetic compartments: blood, endothelial cells and brain. Transport was described by four parameters: apparent half saturation constant K(t), apparent maximum rate constant T(max), glucose consumption rate CMR(glc), and the iso-inhibition constant K(ii) that suggests G(brain) as inhibitor of the isomerisation of the unloaded carrier. Previous published data, where G(brain) was quantified as a function of plasma glucose by either biochemical methods or NMR spectroscopy, were used to determine the aforementioned kinetic parameters. Glucose transport was characterized by K(t) ranging from 1.5 to 3.5 mM, T(max)/CMR(glc) from 4.6 to 5.6, and K(ii) from 51 to 149 mM. It was noteworthy that K(t) was on the order of a few mM, as previously determined from the reversible model. The conformational four-state exchange model of glucose transport into the brain includes both efflux and transport inhibition by G(brain), predicting that G(brain) eventually approaches a maximum concentration. However, since K(ii) largely exceeds G(plasma), iso-inhibition is unlikely to be of substantial importance for plasma glucose below 25 mM. As a consequence, the reversible model can account for most experimental observations under euglycaemia and moderate cases of hypo- and hyperglycaemia.

New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.

Contribution à une étude normative de l'épreuve de Rorschach auprès d'un groupe d'enfants de 8 à 14 ans non-consultants

Cette étude normative de l'épreuve de Rorschach porte sur une population suisse de 102 enfants et adolescents non-consultants de 8 à 14 ans, répartis par tranches d'âge, sexe et niveau intellectuel. Elle présente un aperçu des différentes méthodes utilisées dans l'interprétation du Rorschach et des normes francophones existantes. Une réflexion est aussi proposée autour de la question de l'utilité de l'analyse des facteurs quantitatifs au Rorschach. Suite à une présentation détaillée de la méthodologie de recherche, les résultats sont exposés et comparés aux normes antérieures. Ils ne révèlent pas de différences importantes avec ces dernières, à l'exception de la hausse du F%, de la baisse du F+% et du nombre de Banalités. Les comparaisons Age, Sexe et QI révèlent quelques différences entre les groupes.

Hominoid fission of chromosome 14/15 and the role of segmental duplications.

Ape chromosomes homologous to human chromosomes 14 and 15 were generated by a fission event of an ancestral submetacentric chromosome, where the two chromosomes were joined head-to-tail. The hominoid ancestral chromosome most closely resembles the macaque chromosome 7. In this work, we provide insights into the evolution of human chromosomes 14 and 15, performing a comparative study between macaque boundary region 14/15 and the orthologous human regions. We construct a 1.6-Mb contig of macaque BAC clones in the region orthologous to the ancestral hominoid fission site and use it to define the structural changes that occurred on human 14q pericentromeric and 15q subtelomeric regions. We characterize the novel euchromatin-heterochromatin transition region (∼20 Mb) acquired during the neocentromere establishment on chromosome 14, and find it was mainly derived through pericentromeric duplications from ancestral hominoid chromosomes homologous to human 2q14-qter and 10. Further, we show a relationship between evolutionary hotspots and low-copy repeat loci for chromosome 15, revealing a possible role of segmental duplications not only in mediating but also in "stitching" together rearrangement breakpoints.