Genomic determinants of the efficiency of internal ribosomal entry sites of viral and cellular origin

Summary : Internal ribosome entry sites (IRES) are used by viruses as a strategy to bypass inhibition of cap-dependent translation that commonly results from viral infection. IRES are also used in eukaryotic cells to control mRNA translation under conditions of cellular stress (apoptosis, heat shock) or during the G2 phase of the cell cycle when general protein synthesis is inhibited. Variation in cellular expression levels has been shown to be inherited. Expression is controlled, among others, by transcriptional factors and by the efficiency of cap-mediated translation and ribosome activity. We aimed at identifying genomic determinants of variability in IRES-mediated translation of two representative IRES [Encephalomyocarditis virus (EMCV) and X-linked Inhibitor-of-Apoptosis (XIAP) IRES]. We used bicistronic lentiviral constructions expressing two fluorescent reporter transgenes. Lentiviruses were used to transduce seven different laboratory cell lines and B lymphoblastoid cell lines from the Centre d'Etude du Polymorphisme Humain (CEPH; 15 pedigrees; n=209); representing an in vitro approach to family structure allowing genome scan analyses. The relative expression of the two markers was assessed by FACS. IRES efficiency varies according to cellular background, but also varies, for a same cell type, among individuals. The control of IRES activity presents an inherited component (h2) of 0.47 and 0.36 for EMCV and XIAP IRES, respectively. A genome scan identified a suggestive Quantitative Trait Loci (LOD 2.35) involved in the control of XIAP IRES activity. Résumé : Les sites internes d'entrée des ribosomes (IRES = internal ribosome entry sites) sont utilisés par les virus comme une stratégie afin d'outrepasser l'inhibition de traduction qui résulte communément d'une infection virale. Les IRES sont également utilisés par les cellules eucaryotes pour contrôler la traduction de l'ARN messager dans des conditions de stress cellulaire (apoptose, choc thermique) ou durant la phase G2 du cycle cellulaire, situations durant lesquelles la synthèse générale des protéines est inhibée. La variation des niveaux d'expression cellulaire de transcription est un caractère héréditaire. L'expression des gènes est contrôlée entre autre par les facteurs de transcription et par l'efficacité de la traduction initiée par la coiffe ainsi que par l'activité des ribosomes. Durant cette étude nous avons eu pour but d'identifier les déterminants génomiques responsables de la variabilité de la traduction contrôlée par l'IRES. Ceci a été effectué en étudiant deux IRES représentatifs : l'IRES du virus de l'encéphalomyocardite (EMCV) et l'IRES de l'inhibiteur de l'apoptose XIAP (X-linked Inhibitor-of-Apoptosis). Nous avons utilisés des lentivirus délivrant un transgène bicistronique codant pour deux gènes rapporteurs fluorescents. Ces lentivirus ont été utilisés pour transduire sept différentes lignées cellulaires de laboratoire et des lignées cellulaires lymphoblastoïdes B du Centre d'Etude du Polymorphisme Humain (CEPH; 15 pedigrees; n=209) qui représentent une approche in vitro de la structure familiale et qui permettent des analyses par balayage du génome. L'expression relative des deux marqueurs fluorescents a été analysée par FACS. Nos résultats montrent que l'efficacité des IRES varie en fonction du type de cellules. Il varie aussi, pour le même type de cellules, selon les individus. Le contrôle de l'activité de l'IRES est un caractère héritable (héritabilité h2) de 0.47 et 0.36 pour les IRES de EMCV et XIAP respectivement. Le balayage du génome a permis l'identification d'un locus à effets quantitatifs [QTL Quantitative Trait Loci (LOD 2.35)] impliqué dans le contôle de l'activité de l'IRES de XIAP.

Separation of free amino acids in human plasma by capillary electrophoresis with laser induced fluorescence: potential for emergency diagnosis of inborn errors of metabolism.

Free amino acids (AAs) in human plasma are derivatized with 3-(4-carboxybenzoyl)quinoline-2-carboxaldehyde (CBQCA) and analyzed by capillary electrophoresis (CE) with laser induced fluorescence (LIF) detection. The labeling procedure is significantly improved over results reported previously. Derivatization can be completed in 40 min, with concentrations as low as 4 x 10(-8) M successfully labeled in favourable cases. Twenty-nine AAs (including 2 internal standards) are identified and can be reproducibly separated in 70 min. Migration time RSD values for 23 of these AAs were calculated and found in the range from 0.5 to 4%. The rapid derivatization procedure and the resolution obtained in the separation are sufficient for a semi-quantitative, emergency diagnosis of several inborn errors of metabolism (IEM). Amino acid profiles for both normal donor plasma samples and plasma samples of patients suffering from phenylketonuria, tyrosinemia, maple syrup urinary disease, hyperornithinemia, and citrullinemia are studied.

Cured by tonsillectomy: was it really a PFAPA syndrome?

We show how an ultrafast pump-pump excitation induces strong fluorescence depletion in biological samples, such as bacteria-containing droplets, in contrast with fluorescent interferents, such as polycyclic aromatic compounds, despite similar spectroscopic properties. Application to the optical remote discrimination of biotic versus non-biotic particles is proposed. Further improvement is required to allow the discrimination of one pathogenic among other non-pathogenic micro-organisms. This improved selectivity may be reached with optimal coherent control experiments, as discussed in the paper.

Stable transmission of targeted gene modification using single-stranded oligonucleotides with flanking LNAs.

Targeted mutagenesis directed by oligonucleotides (ONs) is a promising method for manipulating the genome in higher eukaryotes. In this study, we have compared gene editing by different ONs on two new target sequences, the eBFP and the rd1 mutant photoreceptor betaPDE cDNAs, which were integrated as single copy transgenes at the same genomic site in 293T cells. Interestingly, antisense ONs were superior to sense ONs for one target only, showing that target sequence can by itself impart strand-bias in gene editing. The most efficient ONs were short 25 nt ONs with flanking locked nucleic acids (LNAs), a chemistry that had only been tested for targeted nucleotide mutagenesis in yeast, and 25 nt ONs with phosphorothioate linkages. We showed that LNA-modified ONs mediate dose-dependent target modification and analyzed the importance of LNA position and content. Importantly, when using ONs with flanking LNAs, targeted gene modification was stably transmitted during cell division, which allowed reliable cloning of modified cells, a feature essential for further applications in functional genomics and gene therapy. Finally, we showed that ONs with flanking LNAs aimed at correcting the rd1 stop mutation could promote survival of photoreceptors in retinas of rd1 mutant mice, suggesting that they are also active in vivo.

The dynamics of yeast telomeres and silencing proteins through the cell cycle.

Genes integrated near the telomeres of budding yeast have a variegated pattern of gene repression that is mediated by the silent information regulatory proteins Sir2p, Sir3p, and Sir4p. Immunolocalization and fluorescence in situ hybridization (FISH) reveal 6-10 perinuclear foci in which silencing proteins and subtelomeric sequences colocalize, suggesting that these are sites of Sir-mediated repression. Telomeres lacking subtelomeric repeat elements and the silent mating locus, HML, also localize to the periphery of the nucleus. Conditions that disrupt telomere proximal repression disrupt the focal staining pattern of Sir proteins, but not necessarily the localization of telomeric DNA. To monitor the telomere-associated pools of heterochromatin-binding proteins (Sir and Rap1 proteins) during mitotic cell division, we have performed immunofluorescence and telomeric FISH on populations of yeast cells synchronously traversing the cell cycle. We observe a partial release of Rap1p from telomeres in late G2/M, although telomeres appear to stay clustered during G2-phase and throughout mitosis. A partial release of Sir3p and Sir4p during mitosis also occurs. This is not observed upon HU arrest, although other types of DNA damage cause a dramatic relocalization of Sir and Rap1 proteins. The observed cell cycle dynamics were confirmed by direct epifluorescence of a GFP-Rap1p fusion. Using live GFP fluorescence we show that the diffuse mitotic distribution of GFP-Rap1p is restored to the interphase pattern of foci in early G1-phase.

Cutting edge: apoptosis of superantigen-activated T cells occurs preferentially after a discrete number of cell divisions in vivo.

Staphylococcal enterotoxins are bacterial products that display superantigen activity in vitro as well as in vivo. For instance, staphylococcal enterotoxin B (SEB) polyclonally activates T cells that bear the Vbeta8 gene segment of the TCR. SEB-activated T cells undergo a burst of proliferation that is followed by apoptosis. Using an in vivo adaptation of a fluorescent cell division monitoring technique, we show here that SEB-activated T cells divide asynchronously, and that apoptosis of superantigen-activated T cells is preferentially restricted to cells which have undergone a discrete number of cell divisions. Collectively, our data suggest that superantigen-activated T cells are programmed to undergo a fixed number of cell divisions before undergoing apoptosis. A delayed death program may provide a mechanistic compromise between effector functions and homeostasis of activated T cells.

Recombinant adeno-associated virus serotype 6 (rAAV2/6)-mediated gene transfer to nociceptive neurons through different routes of delivery.

BACKGROUND: Gene transfer to nociceptive neurons of the dorsal root ganglia (DRG) is a promising approach to dissect mechanisms of pain in rodents and is a potential therapeutic strategy for the treatment of persistent pain disorders such as neuropathic pain. A number of studies have demonstrated transduction of DRG neurons using herpes simplex virus, adenovirus and more recently, adeno-associated virus (AAV). Recombinant AAV are currently the gene transfer vehicles of choice for the nervous system and have several advantages over other vectors, including stable and safe gene expression. We have explored the capacity of recombinant AAV serotype 6 (rAAV2/6) to deliver genes to DRG neurons and characterized the transduction of nociceptors through five different routes of administration in mice. RESULTS: Direct injection of rAAV2/6 expressing green fluorescent protein (eGFP) into the sciatic nerve resulted in transduction of up to 30% eGFP-positive cells of L4 DRG neurons in a dose dependent manner. More than 90% of transduced cells were small and medium sized neurons (< 700 microm 2), predominantly colocalized with markers of nociceptive neurons, and had eGFP-positive central terminal fibers in the superficial lamina of the spinal cord dorsal horn. The efficiency and profile of transduction was independent of mouse genetic background. Intrathecal administration of rAAV2/6 gave the highest level of transduction (approximately 60%) and had a similar size profile and colocalization with nociceptive neurons. Intrathecal administration also transduced DRG neurons at cervical and thoracic levels and resulted in comparable levels of transduction in a mouse model for neuropathic pain. Subcutaneous and intramuscular delivery resulted in low levels of transduction in the L4 DRG. Likewise, delivery via tail vein injection resulted in relatively few eGFP-positive cells within the DRG, however, this transduction was observed at all vertebral levels and corresponded to large non-nociceptive cell types. CONCLUSION: We have found that rAAV2/6 is an efficient vector to deliver transgenes to nociceptive neurons in mice. Furthermore, the characterization of the transduction profile may facilitate gene transfer studies to dissect mechanisms behind neuropathic pain.

Distinct expression pattern of microtubule-associated protein-2 in human oligodendrogliomas and glial precursor cells.

Microtubule-associated protein 2 (MAP2), a protein linked to the neuronal cytoskeleton in the mature central nervous system (CNS), has recently been identified in glial precursors indicating a potential role during glial development. In the present study, we systematically analyzed the expression of MAP2 in a series of 237 human neuroepithelial tumors including paraffin-embedded specimens and tumor tissue microarrays from oligodendrogliomas, mixed gliomas, astrocytomas, glioblastomas, ependymomas, as well as dysembryoplastic neuroepithelial tumors (DNT), and central neurocytomas. In addition, MAP2-immunoreactive precursor cells were studied in the developing human brain. Three monoclonal antibodies generated against MAP2A-B or MAP2A-D isoforms were used. Variable immunoreactivity for MAP2 could be observed in all gliomas with the exception of ependymomas. Oligodendrogliomas exhibited a consistently strong and distinct pattern of expression characterized by perinuclear cytoplasmic staining without significant process labeling. Tumor cells with immunoreactive bi- or multi-polar processes were mostly encountered in astroglial neoplasms, whereas the small cell component in neurocytomas and DNT was not labeled. These features render MAP2 immunoreactivity a helpful diagnostic tool for the distinction of oligodendrogliomas and other neuroepithelial neoplasms. RT-PCR, Western blot analysis, and in situ hybridization confirmed the expression of MAP2A-C (including the novel MAP2+ 13 transcript) in both oligodendrogliomas and astrocytomas. Double fluorescent laser scanning microscopy showed that GFAP and MAP2 labeled different tumor cell populations. In embryonic human brains, MAP2-immunoreactive glial precursor cells were identified within the subventricular or intermediate zones. These precursors exhibit morphology closely resembling the immunolabeled neoplastic cells observed in glial tumors. Our findings demonstrate MAP2 expression in astrocytic and oligodendroglial neoplasms. The distinct pattern of immunoreactivity in oligodendrogliomas may be useful as a diagnostic tool. Since MAP2 expression occurs transiently in migrating immature glial cells, our findings are in line with an assumed origin of diffuse gliomas from glial precursors.

Heterogeneity of Ia antigen expression on myeloblastic leukaemias: correlation with stage of maturation defined by cytochemical markers.

The expression of Ia-like antigen (Ia) has been studied in 55 cases of acute myeloid leukaemia (AML) in correlation with the expression of both Sudan Black (SB) and naphthol AS-D chloroacetate esterase (NCAE) stains. Operationally the AML cases were divided into three groups using only NCAE expression on the leukaemic cells: the first group with early maturation stage (MS1) consisted of 30 cases with less than 10% NCAE positive cells (SB: 15-100%): the MS2 group of 14 cases with 10-70% NCAE positive cells (SB: 65-100%) and the MS3 group of 11 cases with 70-100% NCAE positive cells (SB: 89-100%). Ia expression was determined by complement-dependent cytotoxicity, immunofluorescence and immunoperoxidase methods. A similar high percentage (80%) of patients from both group MS1 and MS2 expressed Ia on the surface of 32-100% of the cells. Furthermore, individual comparison of all cases from these two groups showed no correlation between Ia, NCAE and SB expression. Only in the 11 cases from the MS3 group, which included nine cases of promyelocytic leukaemias, was there a correlation between very low expression of Ia antigen with the high NCAE expression. Thus, for AML with a low degree of differentiation the expression of Ia seems to be independent of conventional cytochemical markers of cell maturation.

Global transcriptome sequencing identifies chlamydospore specific markers in Candida albicans and Candida dubliniensis.

Candida albicans and Candida dubliniensis are pathogenic fungi that are highly related but differ in virulence and in some phenotypic traits. During in vitro growth on certain nutrient-poor media, C. albicans and C. dubliniensis are the only yeast species which are able to produce chlamydospores, large thick-walled cells of unknown function. Interestingly, only C. dubliniensis forms pseudohyphae with abundant chlamydospores when grown on Staib medium, while C. albicans grows exclusively as a budding yeast. In order to further our understanding of chlamydospore development and assembly, we compared the global transcriptional profile of both species during growth in liquid Staib medium by RNA sequencing. We also included a C. albicans mutant in our study which lacks the morphogenetic transcriptional repressor Nrg1. This strain, which is characterized by its constitutive pseudohyphal growth, specifically produces masses of chlamydospores in Staib medium, similar to C. dubliniensis. This comparative approach identified a set of putatively chlamydospore-related genes. Two of the homologous C. albicans and C. dubliniensis genes (CSP1 and CSP2) which were most strongly upregulated during chlamydospore development were analysed in more detail. By use of the green fluorescent protein as a reporter, the encoded putative cell wall related proteins were found to exclusively localize to C. albicans and C. dubliniensis chlamydospores. Our findings uncover the first chlamydospore specific markers in Candida species and provide novel insights in the complex morphogenetic development of these important fungal pathogens.

Ligand binding transmits conformational changes across the membrane-spanning region to the intracellular side of the 5-HT3 serotonin receptor.

Conformational changes of channel activation: Five enhanced green fluorescent protein (EGFP) molecules (green cylinders) were integrated into the intracellular part of the homopentameric ionotropic 5-HT3 receptor. This allowed the detection of extracellular binding of fluorescent ligands (?) to EGFP by FRET, and also enabled the quantification of agonist-induced conformational changes in the intracellular region of the receptor by homo-FRET between EGFPs. The approach opens novel ways for probing receptor activation and functional screening of therapeutic compounds.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Altered expression of CD44 and DKK1 in the progression of Barrett's esophagus to esophageal adenocarcinoma.

Barrett's esophagus (BE) is an acquired condition in which the normal lining of the esophagus is replaced by intestinal metaplastic epithelium. BE can evolve to esophageal adenocarcinoma (EAC) through low-grade dysplasia (LGD) and high-grade dysplasia (HGD). The only generally accepted marker for increased risk of EAC is the presence of HGD, diagnosed on endoscopic biopsies. More specific markers for the prediction of EAC risk are needed. A tissue microarray was constructed comprising tissue samples from BE, LGD, HGD, and EAC. Marker expression was studied by immunohistochemistry using antibodies against CD44, DKK1, CDX2, COX2, SOX9, OCT1, E-cadherin, and beta-catenin. Immunostaining was evaluated semi-quantitatively. CD44 expression decreased in HGD and EAC relative to BE and LGD. DKK1 expression increased in HGD and EAC relative to BE and LDG. CDX2 expression increased in HGD but decreased in EAC. COX2 expression decreased in EAC, and SOX9 expression increased only in the upper crypt epithelial cells in HGD. E-cadherin expression decreased in EAC. Nuclear beta-catenin was not significantly different between BE, LGD, and HGD. Loss of CD44 and gain of DKK1 expression characterizes progression from BE and LGD to HGD and EAC, and their altered expression might indicate an increased risk for developing an EAC. This observation warrants inclusion of these immunohistochemically detectable markers in a study with a long patient follow-up.

Fibroblastic reticular cells in lymph nodes regulate the homeostasis of naive T cells.

Interleukin 7 is essential for the survival of naive T lymphocytes. Despite its importance, its cellular source in the periphery remains poorly defined. Here we report a critical function for lymph node access in T cell homeostasis and identify T zone fibroblastic reticular cells in these organs as the main source of interleukin 7. In vitro, T zone fibroblastic reticular cells were able to prevent the death of naive T lymphocytes but not of B lymphocytes by secreting interleukin 7 and the CCR7 ligand CCL19. Using gene-targeted mice, we demonstrate a nonredundant function for CCL19 in T cell homeostasis. Our data suggest that lymph nodes and T zone fibroblastic reticular cells have a key function in naive CD4(+) and CD8(+) T cell homeostasis by providing a limited reservoir of survival factors.

Development and selection of NKT cells.

NKT cells utilize a restricted alphabeta TCR repertoire that recognizes glycolipids in association with CD1d. The recent development of fluorescent CD1d tetramers loaded with the synthetic glycolipid alpha-galactosyl-ceramide has led to a clearer definition of NKT-cell subsets as well as important insights into their developmental origin. As many as four subsets may exist, differing in NK1.1 expression, TCR repertoire and dependence on CD1d and various glycolipids for development. Two different lineage-commitment models have been proposed, with most evidence favoring a byproduct of conventional-T-cell development.