Polymorphisms in fibronectin binding protein A of Staphylococcus aureus are associated with infection of cardiovascular devices.

Medical implants, like cardiovascular devices, improve the quality of life for countless individuals but may become infected with bacteria like Staphylococcus aureus. Such infections take the form of a biofilm, a structured community of bacterial cells adherent to the surface of a solid substrate. Every biofilm begins with an attractive force or bond between bacterium and substratum. We used atomic force microscopy to probe experimentally forces between a fibronectin-coated surface (i.e., proxy for an implanted cardiac device) and fibronectin-binding receptors on the surface of individual living bacteria from each of 80 clinical isolates of S. aureus. These isolates originated from humans with infected cardiac devices (CDI; n = 26), uninfected cardiac devices (n = 20), and the anterior nares of asymptomatic subjects (n = 34). CDI isolates exhibited a distinct binding-force signature and had specific single amino acid polymorphisms in fibronectin-binding protein A corresponding to E652D, H782Q, and K786N. In silico molecular dynamics simulations demonstrate that residues D652, Q782, and N786 in fibronectin-binding protein A form extra hydrogen bonds with fibronectin, complementing the higher binding force and energy measured by atomic force microscopy for the CDI isolates. This study is significant, because it links pathogenic bacteria biofilms from the length scale of bonds acting across a nanometer-scale space to the clinical presentation of disease at the human dimension.

"Peptabody": a new type of high avidity binding protein.

A new type of high avidity binding molecule, termed "peptabody" was created by harnessing the effect of multivalent interaction. A short peptide ligand was fused via a semi-rigid hinge region with the coiled-coil assembly domain of the cartilage oligomeric matrix protein, resulting in a pentameric multivalent binding molecule. In the first peptabody (Pab-S) described here, a peptide (S) specific for the mouse B-cell lymphoma BCL1 surface Ig idiotype, was selected from a phage display library. A fusion gene was constructed encoding peptide S, followed by the 24 aa hinge region from camel IgG and a modified 55 aa cartilage oligomeric matrix protein pentamerization domain. The Pab-S fusion protein was expressed in Escherichia coli in a soluble form at high levels and purified in a single step by metal-affinity chromatography. Pab-S specifically bound the BCL1 surface idiotype with an avidity of about 1 nM, which corresponds to a 2 x 10(5)-fold increase compared with the affinity of the synthetic peptide S itself. Biochemical characterization showed that Pab-S is a stable homopentamer of about 85 kDa, with interchain disulfide bonds. Pab-S can be dissociated under denaturing and reducing conditions and reassociated as a pentamer with full-binding activity. This intrinsic feature provides an easy way to combine Pab molecules with two different peptide specificities, thus producing heteropentamers with bispecific and/or chelating properties.

The protracted Permo-Triassic crisis and multi-episode extinction around the Permian-Triassic boundary

The Permo-Triassic crisis was a major turning point in geological history. Following the end-Guadalupian extinction phase, the Palaeozoic biota underwent a steady decline through the Lopingian (Late Permian), resulting in their decimation at the level that is adopted as the Permian-Triassic boundary (PTB). This trend coincided with the greatest Phanerozoic regression. The extinction at the end of the Guadalupian and that marking the end of the Permian are therefore related. The subsequent recovery of the biota occupied the whole of the Early Triassic. Several phases of perturbations in [delta]13Ccarb occurred through a similar period, from the late Wuchiapingian to the end of the Early Triassic. Therefore, the Permian-Triassic crisis was protracted, and spanned Late Permian and Early Triassic time. The extinction associated with the PTB occurred in two episodes, the main act with a prelude and the epilogue. The prelude commenced prior to beds 25 and 26 at Meishan and coincided with the end-Permian regression. The main act itself happened in beds 25 and 26 at Meishan. The epilogue occurred in the late Griesbachian and coincided with the second volcanogenic layer (bed 28) at Meishan. The temporal distribution of these episodes constrains the interpretation of mechanisms responsible for the greatest Phanerozoic mass extinction, particularly the significance of a postulated bolide impact that to our view may have occurred about 50,000[no-break space]Myr after the prelude. The prolonged and multi-phase nature of the Permo-Triassic crisis favours the mechanisms of the Earth's intrinsic evolution rather than extraterrestrial catastrophe. The most significant regression in the Phanerozoic, the palaeomagnetic disturbance of the Permo-Triassic Mixed Superchron, widespread extensive volcanism, and other events, may all be related, through deep-seated processes that occurred during the integration of Pangea. These combined processes could be responsible for the profound changes in marine, terrestrial and atmospheric environments that resulted in the end-Permian mass extinction. Bolide impact is possible but is neither an adequate nor a necessary explanation for these changes.

7Ni-O chemical interaction and the transition temperature of Ni-doped Bi2Sr2Ca1Cu2O8

We find that even very low Ni doping levels of high-quality Bi2Sr2Ca1Cu2O8 single crystals strongly affect the transition temperature T(c). We also observed that T(c) is not related to the total Ni concentration, but only to that of Ni engaged in NiO-type bonds. By controlling the temperature during crystal growth, one can modify the relative weight of Ni in NiO-type bonds with respect to other configurations-and therefore T(c).

Contribution of electrostatic interactions, compactness and quaternary structure to protein thermostability: lessons from structural genomics of Thermotoga maritima.

Studies of the structural basis of protein thermostability have produced a confusing picture. Small sets of proteins have been analyzed from a variety of thermophilic species, suggesting different structural features as responsible for protein thermostability. Taking advantage of the recent advances in structural genomics, we have compiled a relatively large protein structure dataset, which was constructed very carefully and selectively; that is, the dataset contains only experimentally determined structures of proteins from one specific organism, the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima, and those of close homologs from mesophilic bacteria. In contrast to the conclusions of previous studies, our analyses show that oligomerization order, hydrogen bonds, and secondary structure play minor roles in adaptation to hyperthermophily in bacteria. On the other hand, the data exhibit very significant increases in the density of salt-bridges and in compactness for proteins from T.maritima. The latter effect can be measured by contact order or solvent accessibility, and network analysis shows a specific increase in highly connected residues in this thermophile. These features account for changes in 96% of the protein pairs studied. Our results provide a clear picture of protein thermostability in one species, and a framework for future studies of thermal adaptation.

Predicting the physicochemical profile of diastereoisomeric histidine-containing dipeptides by property space analysis.

OBJECTIVES: This study aimed at measuring the lipophilicity and ionization constants of diastereoisomeric dipeptides, interpreting them in terms of conformational behavior, and developing statistical models to predict them. METHODS: A series of 20 dipeptides of general structure NH(2) -L-X-(L or D)-His-OMe was designed and synthetized. Their experimental ionization constants (pK(1) , pK(2) and pK(3) ) and lipophilicity parameters (log P(N) and log D(7.4) ) were measured by potentiometry. Molecular modeling in three media (vacuum, water, and chloroform) was used to explore and sample their conformational space, and for each stored conformer to calculate their radius of gyration, virtual log P (preferably written as log P(MLP) , meaning obtained by the molecular lipophilicity potential (MLP) method) and polar surface area (PSA). Means and ranges were calculated for these properties, as was their sensitivity (i.e., the ratio between property range and number of rotatable bonds). RESULTS: Marked differences between diastereoisomers were seen in their experimental ionization constants and lipophilicity parameters. These differences are explained by molecular flexibility, configuration-dependent differences in intramolecular interactions, and accessibility of functional groups. Multiple linear equations correlated experimental lipophilicity parameters and ionization constants with PSA range and other calculated parameters. CONCLUSION: This study documents the differences in lipophilicity and ionization constants between diastereoisomeric dipeptides. Such configuration-dependent differences are shown to depend markedly on differences in conformational behavior and to be amenable to multiple linear regression. Chirality 24:566-576, 2012. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Characterization of polyphosphate synthesis by isolated yeast vacuoles

Polyphosphate (iPOP) is a linear polymer of orthophosphate units linked together by high energy phosphoanhydride bonds. It is found in all organisms, localized in organelles called acidocalcisomes and ranges from a few to few hundred monomers in length. iPOP has been found to play a vast array of roles in all organisms, including phosphate and energy metabolism, regulation of enzymes, virulence, pathogenicity, bone remodelling and blood clotting, among many others. Recently it was found that iPOP levels were increased in myeloma cells. The growing interest in iPOP in human cell lines makes it an interesting molecule to study. However, not much is known about its metabolism in eukaryotes. Acidocalcisomes are electron dense, acidic organelles that belong to the group of Lysosome Related Organelles (LROs). The conservation of acidocalcisomes among all kingdoms of life is suggestive of their important roles for the organisms. However, they are difficult to analyse because of limited biochemical tools for investigation. Yeast vacuoles present remarkable similarities to acidocalcisomes in terms of their physiological and structural features, including synthesis and storage of iPOP, which make them an ideal candidate to study biological processes which are shared between vacuoles and acidocalcisomes. The availability of tools for genetic manipulation and isolation of vacuoles makes yeast a candidate of choice for the characterization of iPOP synthesis in eukaryotes. Our group has identified the Vacuolar Transporter Chaperone (VTC) complex as iPOP polymerase and identified the catalytic subunit (Vtc4). The goal of my study was to characterize the process of iPOP synthesis by isolated vacuoles and to reconstitute iPOP synthesis in liposomes. The first step was to develop a method for monitoring iPOP by isolated vacuoles over time and comparing it with previously known methods. Next, a detailed characterization was performed to determine the modulators of the process, both for intact as well as solubilized vacuoles. Finally, attempts were made to purify the VTC complex and reconstitute it in liposomes. A parallel line of study was the translocation and storage of synthesized iPOP in the lumen of the vacuoles. As a result of this study, it is possible to determine distinct pools of iPOP- inside and outside the vacuolar lumen. Additionally, I establish that the vacuolar lysate withstands harsh steps during reconstitution on liposomes and retains iPOP synthesizing activity. The next steps will be purification of the intact VTC complex and its structure determination by cryo-electron microscopy. - Les organismes vivants sont composés d'une ou plusieurs cellules responsables des processus biologiques élémentaires tels que la digestion, la respiration, la synthèse et la reproduction. Leur environnement interne est en équilibre et ils réalisent un très grand nombre de réactions chimiques et biochimiques pour maintenir cet équilibre. A différents compartiments cellulaires, ou organelles, sont attribuées des tâches spécifiques pour maintenir les cellules en vie. L'étude de ces fonctions permet une meilleure compréhension de la vie et des organismes vivants. De nombreux processus sont bien connus et caractérisés mais d'autres nécessitent encore des investigations détaillées. L'un de ces processus est le métabolisme des polyphosphates. Ces molécules sont des polymères linéaires de phosphate inorganique dont la taille peut varier de quelques dizaines à quelques centaines d'unités élémentaires. Ils sont présents dans tous les organismes, des bactéries à l'homme. Ils sont localisés principalement dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes, des organelles acides observés en microscopie électronique comme des structures denses aux électrons. Les polyphosphates jouent un rôle important dans le stockage et le métabolisme de l'énergie, la réponse au stress, la virulence, la pathogénicité et la résistance aux drogues. Chez l'homme, ils sont impliqués dans la coagulation du sang et le remodelage osseux. De nouvelles fonctions biologiques des polyphosphates sont encore découvertes, ce qui accroît l'intérêt des chercheurs pour ces molécules. Bien que des progrès considérables ont été réalisés afin de comprendre la fonction des polyphosphates chez les bactéries, ce qui concerne la synthèse, le stockage et la dégradation des polyphosphates chez les eucaryotes est mal connu. Les vacuoles de la levure Saccharomyces cerevisiae sont similaires aux acidocalcisomes des organismes supérieurs en termes de structure et de fonction. Les acidocalcisomes sont difficiles à étudier car il n'existe que peu d'outils génétiques et biochimiques qui permettent leur caractérisation. En revanche, les vacuoles peuvent être aisément isolées des cellules vivantes et manipulées génétiquement. Les vacuoles comme les acidocalcisomes synthétisent et stockent les polyphosphates. Ainsi, les découvertes faites grâce aux vacuoles de levures peuvent être extrapolées aux acidocalcisomes des organismes supérieurs. Le but de mon projet était de caractériser la synthèse des polyphosphates par des vacuoles isolées. Au cours de mon travail de thèse, j'ai mis au point une méthode de mesure de la synthèse des polyphosphates par des organelles purifés. Ensuite, j'ai identifié des composés qui modulent la réaction enzymatique lorsque celle-ci a lieu dans la vacuole ou après solubilisation de l'organelle. J'ai ainsi pu mettre en évidence deux groupes distincts de polyphosphates dans le système : ceux au-dehors de la vacuole et ceux en-dedans de l'organelle. Cette observation suggère donc très fortement que les vacuoles non seulement synthétisent les polyphosphates mais aussi transfère les molécules synthétisées de l'extérieur vers l'intérieur de l'organelle. Il est très vraisemblable que les vacuoles régulent le renouvellement des polyphosphates qu'elles conservent, en réponse à des signaux cellulaires. Des essais de purification de l'enzyme synthétisant les polyphosphates ainsi que sa reconstitution dans des liposomes ont également été entrepris. Ainsi, mon travail présente de nouveaux aspects de la synthèse des polyphosphates chez les eucaryotes et les résultats devraient encourager l'élucidation de mécanismes similaires chez les organismes supérieurs. - Les polyphosphates (iPOP) sont des polymères linéaires de phosphates inorganiques liés par des liaisons phosphoanhydres de haute énergie. Ces molécules sont présentes dans tous les organismes et localisées dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes. Elles varient en taille de quelques dizaines à quelques centaines d'unités phosphate. Des fonctions nombreuses et variées ont été attribuées aux iPOP dont un rôle dans les métabolismes de l'énergie et du phosphate, dans la régulation d'activités enzymatiques, la virulence, la pathogénicité, le remodelage osseux et la coagulation sanguine. Il a récemment été montré que les cellules de myélome contiennent une grande quantité de iPOP. Il y donc un intérêt croissant pour les iPOP dans les lignées cellulaires humaines. Cependant, très peu d'informations sur le métabolisme des iPOP chez les eucaryotes sont disponibles. Les acidocalcisomes sont des compartiments acides et denses aux électrons. Ils font partie du groupe des organelles similaires aux lysosomes (LROs pour Lysosome Related Organelles). Le fait que les acidocalcisomes soient conservés dans tous les règnes du vivant montrent l'importance de ces compartiments pour les organismes. Cependant, l'analyse de ces organelles est rendue difficile par l'existence d'un nombre limité d'outils biochimiques permettant leur caractérisation. Les vacuoles de levures possèdent des aspects structuraux et physiologiques très similaires à ceux des acidocalcisomes. Par exemple, ils synthétisent et gardent en réserve les iPOP. Ceci fait des vacuoles de levure un modèle idéal pour l'étude de processus biologiques conservés chez les vacuoles et les acidocalcisomes. De plus, la levure est un organisme de choix pour l'étude de la synthèse des iPOP compte-tenu de l'existence de nombreux outils génétiques et la possibilité d'isoler des vacuoles fonctionnelles. Notre groupe a identifié le complexe VTC (Vacuole transporter Chaperone) comme étant responsable de la synthèse des iPOP et la sous-unité Vtc4p comme celle possédant l'activité catalytique. L'objectif de cette étude était de caractériser le processus de synthèse des iPOP en utilisant des vacuoles isolées et de reconstituer la synthèse des iPOP dans des liposomes. La première étape a consisté en la mise au point d'un dosage permettant la mesure de la quantité de iPOP synthétisés par les organelles isolés en fonction du temps. Cette nouvelle méthode a été comparée aux méthodes décrites précédemment dans la littérature. Ensuite, la caractérisation détaillée du processus a permis d'identifier des composés modulateurs de la réaction à la fois pour des vacuoles intactes et des vacuoles solubilisées. Enfin, des essais de purification du complexe VTC et sa reconstitution dans des liposomes ont été entrepris. De façon parallèle, une étude sur la translocation et le stockage des iPOP dans le lumen des vacuoles a été menée. Il a ainsi été possible de mettre en évidence différents groupes de iPOP : les iPOP localisés à l'intérieur et ceux localisés à l'extérieur des vacuoles isolées. De plus, nous avons observé que le lysat vacuolaire n'est pas détérioré par les étapes de reconstitution dans les liposomes et conserve l'activité de synthèse des iPOP. Les prochaines étapes consisteront en la purification du complexe intact et de la détermination de sa structure par cryo-microscopie électronique.

Structural macro factors and the affine term structure of interest rates

This work consists of three essays investigating the ability of structural macroeconomic models to price zero coupon U.S. government bonds. 1. A small scale 3 factor DSGE model implying constant term premium is able to provide reasonable a fit for the term structure only at the expense of the persistence parameters of the structural shocks. The test of the structural model against one that has constant but unrestricted prices of risk parameters shows that the exogenous prices of risk-model is only weakly preferred. We provide an MLE based variance-covariance matrix of the Metropolis Proposal Density that improves convergence speeds in MCMC chains. 2. Affine in observable macro-variables, prices of risk specification is excessively flexible and provides term-structure fit without significantly altering the structural parameters. The exogenous component of the SDF is separating the macro part of the model from the term structure and the good term structure fit has as a driving force an extremely volatile SDF and an implied average short rate that is inexplicable. We conclude that the no arbitrage restrictions do not suffice to temper the SDF, thus there is need for more restrictions. We introduce a penalty-function methodology that proves useful in showing that affine prices of risk specifications are able to reconcile stable macro-dynamics with good term structure fit and a plausible SDF. 3. The level factor is reproduced most importantly by the preference shock to which it is strongly and positively related but technology and monetary shocks, with negative loadings, are also contributing to its replication. The slope factor is only related to the monetary policy shocks and it is poorly explained. We find that there are gains in in- and out-of-sample forecast of consumption and inflation if term structure information is used in a time varying hybrid prices of risk setting. In-sample yield forecast are better in models with non-stationary shocks for the period 1982-1988. After this period, time varying market price of risk models provide better in-sample forecasts. For the period 2005-2008, out of sample forecast of consumption and inflation are better if term structure information is incorporated in the DSGE model but yields are better forecasted by a pure macro DSGE model.

Risk and global change : developing scientific methods for advocacy and awareness raising

Les catastrophes sont souvent perçues comme des événements rapides et aléatoires. Si les déclencheurs peuvent être soudains, les catastrophes, elles, sont le résultat d'une accumulation des conséquences d'actions et de décisions inappropriées ainsi que du changement global. Pour modifier cette perception du risque, des outils de sensibilisation sont nécessaires. Des méthodes quantitatives ont été développées et ont permis d'identifier la distribution et les facteurs sous- jacents du risque.¦Le risque de catastrophes résulte de l'intersection entre aléas, exposition et vulnérabilité. La fréquence et l'intensité des aléas peuvent être influencées par le changement climatique ou le déclin des écosystèmes, la croissance démographique augmente l'exposition, alors que l'évolution du niveau de développement affecte la vulnérabilité. Chacune de ses composantes pouvant changer, le risque est dynamique et doit être réévalué périodiquement par les gouvernements, les assurances ou les agences de développement. Au niveau global, ces analyses sont souvent effectuées à l'aide de base de données sur les pertes enregistrées. Nos résultats montrent que celles-ci sont susceptibles d'être biaisées notamment par l'amélioration de l'accès à l'information. Elles ne sont pas exhaustives et ne donnent pas d'information sur l'exposition, l'intensité ou la vulnérabilité. Une nouvelle approche, indépendante des pertes reportées, est donc nécessaire.¦Les recherches présentées ici ont été mandatées par les Nations Unies et par des agences oeuvrant dans le développement et l'environnement (PNUD, l'UNISDR, la GTZ, le PNUE ou l'UICN). Ces organismes avaient besoin d'une évaluation quantitative sur les facteurs sous-jacents du risque, afin de sensibiliser les décideurs et pour la priorisation des projets de réduction des risques de désastres.¦La méthode est basée sur les systèmes d'information géographique, la télédétection, les bases de données et l'analyse statistique. Une importante quantité de données (1,7 Tb) et plusieurs milliers d'heures de calculs ont été nécessaires. Un modèle de risque global a été élaboré pour révéler la distribution des aléas, de l'exposition et des risques, ainsi que pour l'identification des facteurs de risque sous- jacent de plusieurs aléas (inondations, cyclones tropicaux, séismes et glissements de terrain). Deux indexes de risque multiples ont été générés pour comparer les pays. Les résultats incluent une évaluation du rôle de l'intensité de l'aléa, de l'exposition, de la pauvreté, de la gouvernance dans la configuration et les tendances du risque. Il apparaît que les facteurs de vulnérabilité changent en fonction du type d'aléa, et contrairement à l'exposition, leur poids décroît quand l'intensité augmente.¦Au niveau local, la méthode a été testée pour mettre en évidence l'influence du changement climatique et du déclin des écosystèmes sur l'aléa. Dans le nord du Pakistan, la déforestation induit une augmentation de la susceptibilité des glissements de terrain. Les recherches menées au Pérou (à base d'imagerie satellitaire et de collecte de données au sol) révèlent un retrait glaciaire rapide et donnent une évaluation du volume de glace restante ainsi que des scénarios sur l'évolution possible.¦Ces résultats ont été présentés à des publics différents, notamment en face de 160 gouvernements. Les résultats et les données générées sont accessibles en ligne (http://preview.grid.unep.ch). La méthode est flexible et facilement transposable à des échelles et problématiques différentes, offrant de bonnes perspectives pour l'adaptation à d'autres domaines de recherche.¦La caractérisation du risque au niveau global et l'identification du rôle des écosystèmes dans le risque de catastrophe est en plein développement. Ces recherches ont révélés de nombreux défis, certains ont été résolus, d'autres sont restés des limitations. Cependant, il apparaît clairement que le niveau de développement configure line grande partie des risques de catastrophes. La dynamique du risque est gouvernée principalement par le changement global.¦Disasters are often perceived as fast and random events. If the triggers may be sudden, disasters are the result of an accumulation of actions, consequences from inappropriate decisions and from global change. To modify this perception of risk, advocacy tools are needed. Quantitative methods have been developed to identify the distribution and the underlying factors of risk.¦Disaster risk is resulting from the intersection of hazards, exposure and vulnerability. The frequency and intensity of hazards can be influenced by climate change or by the decline of ecosystems. Population growth increases the exposure, while changes in the level of development affect the vulnerability. Given that each of its components may change, the risk is dynamic and should be reviewed periodically by governments, insurance companies or development agencies. At the global level, these analyses are often performed using databases on reported losses. Our results show that these are likely to be biased in particular by improvements in access to information. International losses databases are not exhaustive and do not give information on exposure, the intensity or vulnerability. A new approach, independent of reported losses, is necessary.¦The researches presented here have been mandated by the United Nations and agencies working in the development and the environment (UNDP, UNISDR, GTZ, UNEP and IUCN). These organizations needed a quantitative assessment of the underlying factors of risk, to raise awareness amongst policymakers and to prioritize disaster risk reduction projects.¦The method is based on geographic information systems, remote sensing, databases and statistical analysis. It required a large amount of data (1.7 Tb of data on both the physical environment and socio-economic parameters) and several thousand hours of processing were necessary. A comprehensive risk model was developed to reveal the distribution of hazards, exposure and risk, and to identify underlying risk factors. These were performed for several hazards (e.g. floods, tropical cyclones, earthquakes and landslides). Two different multiple risk indexes were generated to compare countries. The results include an evaluation of the role of the intensity of the hazard, exposure, poverty, governance in the pattern and trends of risk. It appears that the vulnerability factors change depending on the type of hazard, and contrary to the exposure, their weight decreases as the intensity increases.¦Locally, the method was tested to highlight the influence of climate change and the ecosystems decline on the hazard. In northern Pakistan, deforestation exacerbates the susceptibility of landslides. Researches in Peru (based on satellite imagery and ground data collection) revealed a rapid glacier retreat and give an assessment of the remaining ice volume as well as scenarios of possible evolution.¦These results were presented to different audiences, including in front of 160 governments. The results and data generated are made available online through an open source SDI (http://preview.grid.unep.ch). The method is flexible and easily transferable to different scales and issues, with good prospects for adaptation to other research areas. The risk characterization at a global level and identifying the role of ecosystems in disaster risk is booming. These researches have revealed many challenges, some were resolved, while others remained limitations. However, it is clear that the level of development, and more over, unsustainable development, configures a large part of disaster risk and that the dynamics of risk is primarily governed by global change.

Intracellular thiol-mediated modulation of epithelial sodium channel activity.

The epithelial sodium channel ENaC is physiologically important in the kidney for the regulation of the extracellular fluid volume, and in the lungs for the maintenance of the appropriate airway surface liquid volume that lines the pulmonary epithelium. Besides the regulation of ENaC by hormones, intracellular factors such as Na(+) ions, pH, or Ca(2+) are responsible for fast adaptive responses of ENaC activity to changes in the intracellular milieu. In this study, we show that ENaC is rapidly and reversibly inhibited by internal sulfhydryl-reactive molecules such as methanethiosulfonate derivatives of different sizes, the metal cations Cd(2+) and Zn(2+), or copper(II) phenanthroline, a mild oxidizing agent that promotes the formation of disulfide bonds. At the single channel level, these agents applied intracellularly induce the appearance of long channel closures, suggesting an effect on ENaC gating. The intracellular reducing agent dithiothreitol fully reverses the rundown of ENaC activity in inside-out patches. Our observations suggest that changes in intracellular redox potential modulate ENaC activity and may regulate ENaC-mediated Na(+) transport in epithelia. Finally, substitution experiments reveal that multiple cysteine residues in the amino and carboxyl termini of ENaC subunits are responsible for this thiol-mediated inhibition of ENaC.

The DNA damage response to adeno-associated virus : centrosome overduplication and induction of cell death independently of the spindle checkpoint

Summary: Adeno-associated virus type 2 (AAV2) is a small virus containing single-stranded DNA of approximately 4.7kb in size. Both ends of the viral genome are flanked with inverted terminal repeat sequences (ITRs), which serve as primers for viral replication. Previous work in our laboratory has shown that AAV2 DNA with ultraviolet radiation-generated crosslinks (UV-AAV2) provokes a DNA damage response in the host cell by mimicking a stalled replication fork. Infection of cells with UV-AAV2 leads to a p53-and Chk1-mediated cell cycle arrest at the G2/M border of the cell cycle. However, tumour cells lacking the tumour suppressor protein p53 cannot sustain this arrest and enter a prolonged impaired mitosis, the outcome of which is cell death. The aim of my thesis was to investigate how UV-inactivated AAV2 kilts p53-deficient cancer cells. I found that the UV-AAV2-induced DNA damage signalling induces centriole overduplication in infected cells. The virus is able to uncouple the centriole duplication cycle from the cell cycle, leading to amplified centrosome numbers. Chk1 colocalises with centrosomes in the infected cells and the centrosome overduplication is dependent on the presence of Chk1, as well as on the activities of ATR and Cdk kinases and on the G2 arrest. The UV-AAV2-induced DNA damage signalling inhibits the degradation of cyclin B 1 and securin by the anaphase promoting complex, suggesting that the spindle checkpoint is activated in these mitotic cells. Interference with the spindle checkpoint components Mad2 and BubR1 revealed that the UV-AAV2-provoked mitotic catastrophe occurs independently of spindle checkpoint function, This work shows that, in the p53 deficient cells, UV-AAV2 triggers mitotic catastrophe associated with a dramatic Chk1-dependent overduplication of centrioles and the consequent formation of multiple spindle poles in mitosis. Résumé Le virus associé à l'adénovirus type 2 (AAV2) est un petit virus contenant un simple brin d'ADN d'environ 4.7kb. Des expériences antérieures dans notre laboratoire ont montré que les liens intramoléculaires sur l'ADN de AAV2 provoqués paz l'irradiation aux ultraviolets (UV) ressemblent à une fourche de réplication bloquée, ce qui provoque une réponse aux dommages à l'ADN dans la cellule hôte. L'infection des cellules avec UV-AAV2 résulte en un arrêt du cycle cellulaire à la transition G2/M entraîné par les protéines ATR et Chk1. Cependant, les cellules tumorales auxquelles il manque le suppresseur de tumeur p53 ne peuvent pas tenir cet arrêt et entrent dans une mitose anormale et prolongée qui se terminera par la mort cellulaire. Le but de ma thèse était d'étudier comment l'AAV2 inactivé par l'irradiation UV tue les cellules cancéreuses n'ayant pas p53. Je montre ici que le signal de dommages à l'ADN induit par UV-AAV2 génère une surduplication des centrioles dans les cellules infectées. Le virus est capable de dissocier le cycle de duplication du centriole du cycle cellulaire ce qui crée un nombre amplifié de centrosomes. Chk1 est co-localisé avec le centrosome dans les cellules infectées et la swduplication du centrosome est dépendante de la présence de Chk1, de l'activité des kinases ATR et Cdk et de l'arrêt en G2 de la cellule. Le signal d'ADN endommagé induit par UV-AAV2 réprime la dégradation des protéines cycline B1 et securine par le complexe promoteur de l'anaphase (APC), ce qui suggère que le point de contrôle du fuseau mitotique est activé dans ces cellules en mitose. L'étude d'interférence avec des éléments du point de contrôle du fuseau mitotique, Mad2 et BubR1, a révélé que la catastrophe mitotique provoquée paz UV-AAV2 survient indépendamment du point de contrôle du fuseau mitotique. Ce travail montre que dans les cellules déficientes en p53, UV-AAV2 induit une catastrophe mitotique associée à une surduplication des centrioles dépendant de Chk1 et ayant pour conséquence dramatique la formation de multiples fuseaux mitotiques dans la cellule en mitose.

The Hydrophobic interaction: modeling hydrophobic interactions and aggregation of non-polar particles in aqueous solutions

Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. L'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Récemment, l?eau liquide a été décrite comme une structure formée d?un réseau aléatoire de liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure à basse température, certaines liaisons hydrogènes sont détruites ce qui est énergétiquement défavorable. Les molécules d?eau s?arrangent alors autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l?eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise les liaisons hydrogènes. Maintenant, la dissolution des particules devient énergétiquement défavorable, et les particules se séparent de l?eau en formant des agrégats qui minimisent leur surface exposée à l?eau. Pourtant, à très haute température, les effets entropiques deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d?eau. En utilisant un modèle basé sur ces changements de structure formée par des liaisons hydrogènes j?ai pu reproduire les phénomènes principaux liés à l?hydrophobicité. J?ai trouvé une région de coexistence de deux phases entre les températures critiques inférieure et supérieure de solubilité, dans laquelle les particules hydrophobes s?agrègent. En dehors de cette région, les particules sont dissoutes dans l?eau. J?ai démontré que l?interaction hydrophobe est décrite par un modèle qui prend uniquement en compte les changements de structure de l?eau liquide en présence d?une particule hydrophobe, plutôt que les interactions directes entre les particules. Encouragée par ces résultats prometteurs, j?ai étudié des solutions aqueuses de particules hydrophobes en présence de co-solvants cosmotropiques et chaotropiques. Ce sont des substances qui stabilisent ou déstabilisent les agrégats de particules hydrophobes. La présence de ces substances peut être incluse dans le modèle en décrivant leur effet sur la structure de l?eau. J?ai pu reproduire la concentration élevée de co-solvants chaotropiques dans le voisinage immédiat de la particule, et l?effet inverse dans le cas de co-solvants cosmotropiques. Ce changement de concentration du co-solvant à proximité de particules hydrophobes est la cause principale de son effet sur la solubilité des particules hydrophobes. J?ai démontré que le modèle adapté prédit correctement les effets implicites des co-solvants sur les interactions de plusieurs corps entre les particules hydrophobes. En outre, j?ai étendu le modèle à la description de particules amphiphiles comme des lipides. J?ai trouvé la formation de différents types de micelles en fonction de la distribution des regions hydrophobes à la surface des particules. L?hydrophobicité reste également un sujet controversé en science des protéines. J?ai défini une nouvelle échelle d?hydrophobicité pour les acides aminés qui forment des protéines, basée sur leurs surfaces exposées à l?eau dans des protéines natives. Cette échelle permet une comparaison meilleure entre les expériences et les résultats théoriques. Ainsi, le modèle développé dans mon travail contribue à mieux comprendre les solutions aqueuses de particules hydrophobes. Je pense que les résultats analytiques et numériques obtenus éclaircissent en partie les processus physiques qui sont à la base de l?interaction hydrophobe.<br/><br/>Despite the importance of water in our daily lives, some of its properties remain unexplained. Indeed, the interactions of water with organic particles are investigated in research groups all over the world, but controversy still surrounds many aspects of their description. In my work I have tried to understand these interactions on a molecular level using both analytical and numerical methods. Recent investigations describe liquid water as random network formed by hydrogen bonds. The insertion of a hydrophobic particle at low temperature breaks some of the hydrogen bonds, which is energetically unfavorable. The water molecules, however, rearrange in a cage-like structure around the solute particle. Even stronger hydrogen bonds are formed between water molecules, and thus the solute particles are soluble. At higher temperatures, this strict ordering is disrupted by thermal movements, and the solution of particles becomes unfavorable. They minimize their exposed surface to water by aggregating. At even higher temperatures, entropy effects become dominant and water and solute particles mix again. Using a model based on these changes in water structure I have reproduced the essential phenomena connected to hydrophobicity. These include an upper and a lower critical solution temperature, which define temperature and density ranges in which aggregation occurs. Outside of this region the solute particles are soluble in water. Because I was able to demonstrate that the simple mixture model contains implicitly many-body interactions between the solute molecules, I feel that the study contributes to an important advance in the qualitative understanding of the hydrophobic effect. I have also studied the aggregation of hydrophobic particles in aqueous solutions in the presence of cosolvents. Here I have demonstrated that the important features of the destabilizing effect of chaotropic cosolvents on hydrophobic aggregates may be described within the same two-state model, with adaptations to focus on the ability of such substances to alter the structure of water. The relevant phenomena include a significant enhancement of the solubility of non-polar solute particles and preferential binding of chaotropic substances to solute molecules. In a similar fashion, I have analyzed the stabilizing effect of kosmotropic cosolvents in these solutions. Including the ability of kosmotropic substances to enhance the structure of liquid water, leads to reduced solubility, larger aggregation regime and the preferential exclusion of the cosolvent from the hydration shell of hydrophobic solute particles. I have further adapted the MLG model to include the solvation of amphiphilic solute particles in water, by allowing different distributions of hydrophobic regions at the molecular surface, I have found aggregation of the amphiphiles, and formation of various types of micelle as a function of the hydrophobicity pattern. I have demonstrated that certain features of micelle formation may be reproduced by the adapted model to describe alterations of water structure near different surface regions of the dissolved amphiphiles. Hydrophobicity remains a controversial quantity also in protein science. Based on the surface exposure of the 20 amino-acids in native proteins I have defined the a new hydrophobicity scale, which may lead to an improvement in the comparison of experimental data with the results from theoretical HP models. Overall, I have shown that the primary features of the hydrophobic interaction in aqueous solutions may be captured within a model which focuses on alterations in water structure around non-polar solute particles. The results obtained within this model may illuminate the processes underlying the hydrophobic interaction.<br/><br/>La vie sur notre planète a commencé dans l'eau et ne pourrait pas exister en son absence : les cellules des animaux et des plantes contiennent jusqu'à 95% d'eau. Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. En particulier, l'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Bien que l?eau soit généralement un bon solvant, un grand groupe de molécules, appelées molécules hydrophobes (du grecque "hydro"="eau" et "phobia"="peur"), n'est pas facilement soluble dans l'eau. Ces particules hydrophobes essayent d'éviter le contact avec l'eau, et forment donc un agrégat pour minimiser leur surface exposée à l'eau. Cette force entre les particules est appelée interaction hydrophobe, et les mécanismes physiques qui conduisent à ces interactions ne sont pas bien compris à l'heure actuelle. Dans mon étude j'ai décrit l'effet des particules hydrophobes sur l'eau liquide. L'objectif était d'éclaircir le mécanisme de l'interaction hydrophobe qui est fondamentale pour la formation des membranes et le fonctionnement des processus biologiques dans notre corps. Récemment, l'eau liquide a été décrite comme un réseau aléatoire formé par des liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure, certaines liaisons hydrogènes sont détruites tandis que les molécules d'eau s'arrangent autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l'eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise la structure de cage autour des particules hydrophobes. Maintenant, la dissolution des particules devient défavorable, et les particules se séparent de l'eau en formant deux phases. A très haute température, les mouvements thermiques dans le système deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d'eau. A l'aide d'un modèle qui décrit le système en termes de restructuration dans l'eau liquide, j'ai réussi à reproduire les phénomènes physiques liés à l?hydrophobicité. J'ai démontré que les interactions hydrophobes entre plusieurs particules peuvent être exprimées dans un modèle qui prend uniquement en compte les liaisons hydrogènes entre les molécules d'eau. Encouragée par ces résultats prometteurs, j'ai inclus dans mon modèle des substances fréquemment utilisées pour stabiliser ou déstabiliser des solutions aqueuses de particules hydrophobes. J'ai réussi à reproduire les effets dûs à la présence de ces substances. De plus, j'ai pu décrire la formation de micelles par des particules amphiphiles comme des lipides dont la surface est partiellement hydrophobe et partiellement hydrophile ("hydro-phile"="aime l'eau"), ainsi que le repliement des protéines dû à l'hydrophobicité, qui garantit le fonctionnement correct des processus biologiques de notre corps. Dans mes études futures je poursuivrai l'étude des solutions aqueuses de différentes particules en utilisant les techniques acquises pendant mon travail de thèse, et en essayant de comprendre les propriétés physiques du liquide le plus important pour notre vie : l'eau.

Les composantes du risque : une entrée par les acteurs et le conflit lors de la mise en place des solutions : le cas de Los Chorros, Guatemala

Ce travail présente une étude de cas post-catastrophe à San Cristobal, Guatemala, où un important glissement de terrain du nom «Los Chorros» (8-10 millions de m3 de roche) affecte depuis 2009 diverses communautés et une des routes principales du pays. Les gestionnaires des risques, sur la base de leur propre évaluation, ont décidé de répondre d'une manière qui ne correspond pas aux intérêts de la population affectée. Les communautés locales ont évalué le risque de catastrophe et ont établi une autre solution suivant une conception du risque différente. Les conflits sociaux et la concurrence entre les différents acteurs du territoire, pour la définition des priorités et des solutions, révèlent les aspects sous-jacents de la société, utiles pour identifier et comprendre ce qui constitue le risque de catastrophe dans un contexte donné. Ce conflit montre que le risque de catastrophe n'est pas univoque mais un concept complexe, constitué par un grand nombre de composants. En termes de gouvernance, il met également en évidence la confrontation des savoirs et la tension qui peut exister entre les différentes approches du risque. Depuis une approche où le risque de catastrophe est considéré comme une construction sociale (les vulnérabilités étant historiquement générées par des processus sociaux, politiques, économiques et culturels), ce travail évalue d'autres modes d'interprétation, de traitement et d'intervention qui peuvent aider à améliorer les méthodes d'évaluation et de gestion des risques. Enfin, la proposition de gestion qui découle de l'exemple guatémaltèque invite à une autre manière de concevoir la gestion des risques en intégrant les différentes conceptions du risque et en visant une coordination stratégique entre les acteurs des politiques publiques, les échelles d'intervention, les experts en charge des différents aléas et la société civile, afin d'obtenir une solution acceptable pour tous les acteurs impliqués dans un territoire. -- This work analyses a post-disaster case study from San Cristobal, Guatemala where a large landslide named "Los Chorros (8 millions cubic meters of rock) affects several communities and one of the country's main west-east access highways. Risk managers, starting from their own assessment, decided to respond in a way that does not correspond to the interests of the afected population. Local communities assessed the risk disaster situation and establised another solution from a different conception of risk. These social conflict and competition for priorities and solutions for risk management reveal that disaster risk is not unequivocal but a complex and holistic concept, constituted by a large set of components. From a social constructivism approach, where disaster risk is considered as the results of social, political, economic and historic process, this thesis evaluates other modes of interpreting, shaping and managing risk that can help improve methods of risk assessment and management. Studying the logic of action of actors, who mobilize to establish a solution, enables to identify as to what constitutes a disaster. For this reason, the study focus, in particular, on the analysis of practices (practical science) implemented by all actors in San Cristobal Altaverapaz. Finally, it puts into perspective the risk management in terms of an integrative approach for policy experts that find compromise between different conceptions of risk in order to obtain a solution acceptable to all those involved.

A Reappraisal of the Allocation Puzzle through the Portfolio Approach

Paradoxically, high-growth, high-investment developing countries tend to experience capital outflows. This paper shows that this allocation puzzle can be explained simply by introducing uninsurable idiosyncratic investment risk in the neoclassical growth model with international trade in bonds, and by taking into account not only TFP catch-up, but also the capital wedge, that is, the distortions on the return to capital. The model fits the two following facts, documented on a sample of 67 countries between 1980 and 2003: (i) TFP growth is positively correlated with capital outflows in a sample including creditor countries; (ii) the long-run level of capital per efficient unit of labor is positively correlated with capital outflows. Consistently, we show that the capital flows predicted by the model are positively correlated with the actual ones in this sample once the capital wedge is accounted for. The fact that Asia dominates global imbalances can be explained by its relatively low capital wedge.