Distinct sets of alphabeta TCRs confer similar recognition of tumor antigen NY-ESO-1157-165 by interacting with its central Met/Trp residues.

Naturally acquired immune responses against human cancers often include CD8(+) T cells specific for the cancer testis antigen NY-ESO-1. Here, we studied T cell receptor (TCR) primary structure and function of 605 HLA-A*0201/NY-ESO-1(157-165)-specific CD8 T cell clones derived from five melanoma patients. We show that an important proportion of tumor-reactive T cells preferentially use TCR AV3S1/BV8S2 chains, with remarkably conserved CDR3 amino acid motifs and lengths in both chains. All remaining T cell clones belong to two additional sets expressing BV1 or BV13 TCRs, associated with alpha-chains with highly diverse VJ usage, CDR3 amino acid sequence, and length. Yet, all T cell clonotypes recognize tumor antigen with similar functional avidity. Two residues, Met-160 and Trp-161, located in the middle region of the NY-ESO-1(157-165) peptide, are critical for recognition by most of the T cell clonotypes. Collectively, our data show that a large number of alphabeta TCRs, belonging to three distinct sets (AVx/BV1, AV3/BV8, AVx/BV13) bind pMHC with equal antigen sensitivity and recognize the same peptide motif. Finally, this in-depth study of recognition of a self-antigen suggests that in part similar biophysical mechanisms shape TCR repertoires toward foreign and self-antigens.

On the function of proton-gated ion channels ASICs and TRPV1 : a patch-clamp study

AbstractAcidosis is encountered during tissue inflammation and triggers pain in humans. H+-gated ion channels are expressed at high levels in sensory neurons of the peripheral nervous system. Ion channels from two different families present the required pH sensitivity to detect the acidosis associated with peripheral inflammation: Acid-Sensing Ion Channels (ASICs) and the Transient Receptor Potential Vanilloid-1 (TRPV1) channel.ASICs are members of the Degenerin/Epithelial Na+ Channel family of ion channels. Six ASIC subunits have been identified in mammals (ASICla, -lb, -2a, -2b, -3 and -4). ASICs form In-activated voltage-insensitive homo- or heterotrimeric Na+ channels. TRPV1 is a member of the TRP family of ion channels and forms non-selective cation channels that mediate a sustained current. TRPV1 is activated by H+, heat (T>43°C), lipids, capsaicin, voltage and other stimuli. A stimulus can increase TRPV1 response to a different stimulus. For example H+ can shift the capsaicin concentration dependence of TRPV1 to lower values. ASICs and TRPV1 have been shown to be involved in inflammatory pain. Using the patch-clamp technique, we studied different aspects of the function of ASICs and TRPV1 in the physiological context of pain.In the first part of this thesis, we characterize the effect of a temperature increase from 25 to 35°C on the function of ASICs and TRPV1 in transfected CHO cells and primary cultures of rat DRG sensory neurons. ASICs give rise to transient currents while TRPV1 mediates a sustained current. In addition, ASICs and TRPV1 respond to H+ with distinct pH dependences. We assess the relative contribution of ASICs and TRPV1 to H+-evoked electrical signaling in rat DRG neurons and we conclude that ASICs are the most important pH sensors in the pH range 7.4 to 6.0 at 35°C in sensory neurons.ASICs and TRPV1 are expressed in the epithelium lining the lumen of the bladder (urothelium). The Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis (BPS/IC) is a painful condition associated with a dysfunction of the urothelial barrier and with inflammation. In the second part of this thesis, we show that human urothelial cells -the cell line TEU2 and primary cultures of human bladder urothelium- express functional ASICs but no functional TRPV1 channels. In addition, we show that the levels of ASIC2 and ASIC3 mRNA are increased in the urothelium of patients suffering from BPS/IC. These data suggest that ASICs are involved in the pathology of BPS/IC.Finally, we demonstrate that APETx2 inhibits the sensory neuron specific voltage-dependent Na+ channel Nav1.8. APETx2 was previously shown to inhibit homo- or heterotrimeric ASIC3- containing channels with IC5o from 0.08 to 1 μΜ. We show that APETx2 also inhibits Nav1.8 with an ICsoof «2.6 μΜ. APETx2 reduces the maximal conductance and induces a depolarizing shift in the voltage dependence of activation of Nav1.8. In current-clamp experiments, APETx2 reduces the number of action potentials (APs) evoked by a current ramp. Nav1.8 mediates most of the current during the AP upstroke and has been shown to be an important mediator of inflammatory pain. The fact that APETx2 inhibits two ion channels involved in inflammatory pain suggests that APETx2 or derivatives may represent novel analgesic compounds.RésuméL'acidose tissulaire est observée durant l'inflammation et entraine la douleur chez l'humain. Des canaux ioniques activés par les protons (H+) sont fortement exprimés dans les neurones sensoriels du système nerveux périphérique. De ceux-ci, les Acid-Sensing Ion Channels [ASICs) et Transient Receptor Potential Vanilloid-1 (TRPV1) présentent une sensibilité adéquate à l'acidité pour servir de détecteurs d'acidose.Les ASICs sont membres de la famille Degenerin/Epithelial Na* Channel. Six sous-unités ASIC ont été identifiées chez les mammifères (ASICla, -lb, -2a, -2b, -3 et -4). Les ASICs forment des canaux sélectifs au Na\ insensibles au voltage et activés par les H+. Les canaux fonctionnels sont des homo- ou hétérotrimères de sous-unités ASIC. TRPV1 est un membre de la famille TRP de canaux ioniques. Les canaux TRPV1 sont activés par les H+, la chaleur (T>43°Ç), les lipides, la capsaicine, le voltage et d'autres stimulus. L'activation de TRPV1 entraine un courant soutenu non-sélectif. Un stimulus peut augmenter la réponse de TRPV1 à un autre stimulus. Les H+ peuvent, par exemple, induire un décalage vers des valeurs plus faibles de la courbe de dépendance à la concentration de TRPV1 pour la capsaicine. Il a été démontré que les ASICs et TRPV1 sont impliqués dans la douleur inflammatoire. En utilisant la technique du patch-clamp, nous avons étudié différents aspects de la fonction des ASICs et de TRPV1 dans des contextes associés à la douleur.Dans la première partie de cette thèse, nous caractérisons l'effet d'une augmentation de température de 25 à 35°C sur la fonction des canaux ASICs et TRPV1, dans des cellules CHO transfectées et dans des cultures primaires de neurones sensoriels (DRG) de rat. L'activation des ASICs entraine l'apparition d'un courant transitoire tandis que l'activation de TRPV1 entraine un courant soutenu. De plus, les ASICs et TRPV1 possèdent des dépendances au pH différentes. Nous évaluons la contribution relative des ASICs et de TRPV1 au signalement électrique induit par les H+ et nous concluons que les ASICs sont les senseurs d'acidité les plus importants dans les neurones sensoriels, dans le domaine de pH de 7.4 à 6.0, à température corporelle.Les ASICs et TRPV1 sont exprimés dans l'épithélium recouvrant l'intérieur de la vessie (l'urothélium). Le Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis (BPS/IC) est une condition médicale douloureuse associée à une dysfonction de la barrière urothéliale et à une inflammation. Dans la seconde partie de cette thèse, nous démontrons que des cellules urothéliales (de la lignée cellulaire TEU2) et des cellules provenant de cultures primaires d'épithéliums de vessies humaines expriment des canaux ASIC fonctionnels mais pas de TRPV1 fonctionnels. De plus, nous montrons que le niveau d'expression de ASIC2 et -3 est augmenté dans l'urothélium de la vessie de patients souffrant de BPS/IC. Ces données suggèrent que les ASICs sont impliqués dans la pathologie BPS/IC.Pour finir, nous démontrons que la toxine APETx2 inhibe le canal spécifique aux neurones sensoriels Nav1.8, un membre de la famille des canaux sodiques dépendants du potentiel. Il a été démontré précédemment que la toxine APETx2 inhibe les canaux contenant une ou plusieurs sous-unités ASIC3 avec un ICso entre 0.08 et 1 μΜ. Nous montrons que la toxine APETx2 inhibe Nav1.8 avec un IC50 de «2.6 μΜ. La toxine APETx2 réduit la conductance maximale et induit un décalage de la dépendance au potentiel de Nav1.8 vers des valeurs plus positives. Dans des expériences de courant imposé sur des neurones sensoriels, la toxine APETx2 réduit le nombre de potentiels d'action induits par une rampe de courant. Nav1.8 est responsable de la majeure partie du courant durant la phase ascendante du potentiel d'action et a été démontré comme étant un médiateur important de la douleur inflammatoire. L'inhibition de deux types de canaux, impliqués dans la douleurs inflammatoire, par la toxine APETx2, suggère que cette dernière ou ses dérivés représentent des composés analgésiques prometteurs.

Study of conformational changes of ASIC1a by voltage-clamp fluorometry

Le fonctionnement du système nerveux est sensible aux variations de la concentration d'acide. Une acidification des tissus peut se produire pendant une activité neuronale intense ou dans des situations physiopathologiques telles que l'inflammation ou les lésions cérébrales. Les canaux ioniques sensibles à l'acide (ASIC) sont activés par acidification et jouent un rôle important dans la détection des changements d'acide. Les ASICs contribuent à la dégénérescence neuronale après une lésion cérébrale, puisque leur inhibition limite la lésion neuronale. L'acidification induite par une inflammation du tissu nerveux conduit à des stimuli de douleur, qui sont détectés par ces canaux. En effet, les toxines qui bloquent spécifiquement les ASICs montrent des effets analgésiques dans des modèles animaux. La structure 3D d'ASIC peut être comparée à une main qui tient une boule entre son pouce et le doigt. Les différents domaines d'ASIC sont appelés doigt, pouce, jointure, boule-ß et paume. Les domaines transmembranaires représentent le poignet de cette main. Mon projet de thèse vise à décrire les mouvements survenant sur ce canal pendant son activité. A cet effet, j'ai utilisé une technique combinée qui permet la mesure des mouvements en temps réel durant l'activité du canal. J'ai montré les réarrangements des domaines extracellulaires pendant l'activité ASIC. Ces mouvements sont transmis au pore du canal, ou ils contrôlent sa fermeture et ouverture. La direction de ces mouvements a été évaluée pour les domaines doigt et jointure, et nous avons montré qu'ils s'éloignent de la boule-ß lors de l'acidification. J'ai également été en mesure de décrire les mouvements qui se produisent dans la poche acidique, une zone qui est considérée comme importante, car elle représente le site de liaison de certaines toxines de venin qui agissent sur les ASICs. J'ai ainsi pu montrer que les domaines doigt et le pouce qui forment la poche acidique se rapprochent l'un de l'autre pendant l'activation du canal. Ces résultats sont en accord avec des observations précédentes réalisées sur les ASICs par d'autres chercheurs. Enfin, cette analyse approfondie permet d'améliorer les connaissances sur le contrôle de l'activité ASIC; de plus, les mécanismes trouvés ici sont probablement partagés entre les canaux de la famille à laquelle appartiennent les ASICs. -- Les acid-sensing ion channels (ASICs) sont des canaux sodiques ouverts par les protons et principalement exprimés dans le système nerveux. Ils sont impliqués dans la détection des protons dans de nombreux états physiologiques et pathologiques comme l'ischémie et la perception de la douleur. La structure cristalline de l'isoforme ASIC1 de poulet a été déterminée dans l'état désensibilisé et ouvert. Les études fonctionnelles indiquent que la protonation des résidus clés dans la boucle extracellulaire déclenche des changements de conformation conduisant à l'ouverture du canal. Cependant, les mécanismes moléculaires qui relient la protonation à l'ouverture et la fermeture du canal n'ont pas encore été clarifiés. Dans cette étude, nous avons utilisé la voltage-clamp fluorimétrie (VCF) pour révéler les mouvements de l'activité associée qui se produisent dans les différents domaines de l'ASICla. Les fluorophores positionnés dans le pouce, la paume, le doigt, l'articulation et dans les domaines de l'entrée du pore extracellulaire ont montré des signaux de VCF liés à des changements de conformation au cours de l'activité du canal. La synchronisation des changements de fluorescence indique une séquence complexe de mouvements en fonction du pH. La cinétique de la fluorescence et des signaux de courant ont été comparés les uns aux autres afin de déterminer si le mouvement détecté par le signal de fluorescence correspond à une transition fonctionnelle définie du canal. Certains des résidus testés se sont révélés être étroitement liés à la désensibilisation du canal ou au rétablissement après la désensibilisation. En outre, nous avons trouvé qu'un tryptophane endogène de la boule-ß diminue le signal de fluorescence des sondes positionnées dans les domaines doigt et jointure. L'augmentation observée de ces signaux indique que ces domaines s'éloignent à une distance à partir de la boucle de la boule-ß. Sur la base de ce principe, nous avons généré des paires Trp-Cys « quencher», dans lequel le Cys est utilisé comme site d'ancrage pour attacher le fluorophore. Ensuite, nous avons évalué les changements de conformation qui se produisent au niveau de la poche acide, une zone importante pour la fonction et la régulation d'ASIC. Les signaux de fluorescence indiquent un mouvement de l'hélice supérieure du pouce vers le doigt et une rotation de la boule-ß dans le sens horaire. L'analyse de la cinétique indique que les mouvements des sous-domaines qui composent la poche acide se produisent pendant la désensibilisation du canal. Mon projet de doctorat représente la première analyse approfondie des changements conformationnels dépendants de l'activité des ASICs et fournit des informations sur les mécanismes de contrôle de l'activité du canal qui sont probablement partagés avec d'autres canaux proches.

N-Terminal Modifications Improve the Receptor Affinity and Pharmacokinetics of Radiolabeled Peptidic Gastrin-Releasing Peptide Receptor Antagonists: Examples of 68Ga- and 64Cu-Labeled Peptides for PET Imaging.

Gastrin-releasing peptide receptors (GRPrs) are overexpressed on a variety of human cancers, providing the opportunity for peptide receptor targeting via radiolabeled bombesin-based peptides. As part of our ongoing investigations into the development of improved GRPr antagonists, this study aimed at verifying whether and how N-terminal modulations improve the affinity and pharmacokinetics of radiolabeled GRPr antagonists. METHODS: The potent GRPr antagonist MJ9, Pip-d-Phe-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Sta-Leu-NH2 (Pip, 4-amino-1-carboxymethyl-piperidine), was conjugated to 1,4,7-triazacyclononane, 1-glutaric acid-4,7 acetic acid (NODAGA), and 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid (NOTA) and radiolabeled with (68)Ga and (64)Cu. The GRPr affinity of the corresponding metalloconjugates was determined using (125)I-Tyr(4)-BN as a radioligand. The labeling efficiency of (68)Ga(3+) was compared between NODAGA-MJ9 and NOTA-MJ9 in acetate buffer, at room temperature and at 95°C. The (68)Ga and (64)Cu conjugates were further evaluated in vivo in PC3 tumor xenografts by biodistribution and PET imaging studies. RESULTS: The half maximum inhibitory concentrations of all the metalloconjugates are in the high picomolar-low nanomolar range, and these are the most affine-radiolabeled GRPr antagonists we have studied so far in our laboratory. NODAGA-MJ9 incorporates (68)Ga(3+) nearly quantitatively (>98%) at room temperature within 10 min and at much lower peptide concentrations (1.4 × 10(-6) M) than NOTA-MJ9, for which the labeling yield was approximately 45% under the same conditions and increased to 75% at 95°C for 5 min. Biodistribution studies showed high and specific tumor uptake, with a maximum of 23.3 ± 2.0 percentage injected activity per gram of tissue (%IA/g) for (68)Ga-NOTA-MJ9 and 16.7 ± 2.0 %IA/g for (68)Ga-NODAGA-MJ9 at 1 h after injection. The acquisition of PET images with the (64)Cu-MJ9 conjugates at later time points clearly showed the efficient clearance of the accumulated activity from the background already at 4 h after injection, whereas tumor uptake still remained high. The high pancreas uptake for all radiotracers at 1 h after injection was rapidly washed out, resulting in an increased tumor-to-pancreas ratio at later time points. CONCLUSION: We have developed 2 GRPr antagonistic radioligands, which are improved in terms of binding affinity and overall biodistribution profile. Their promising in vivo pharmacokinetic performance may contribute to the improvement of the diagnostic imaging of tumors overexpressing GRPr.

Melastatin Expression in Ocular Melanocytic Proliferations

Purpose: Melastatin (MLSN-1) belongs to the transient receptor potential (TRP) superfamilly of calcium-permeable channels, and has been reported to be a melanocyte-specific gene. In human cutaneous melanoma, MLSN-1 mRNA expression displays a pattern of inverse correlation to disease free survival. We describe the patterns of MLSN-1 mRNA expression in conjunctival nevi, conjunctival melanoma, and uveal melanoma. Methods: In situ hybridization using two S35-labelled riboprobes for MLSN-1 was performed on formalin-fixed, paraffin-embedded tissues. A control probe for H4 histone was used to confirm mRNA integrity in these archival tissues. The 21 ocular melanocytic lesions studied included 5 conjunctival nevi, 6 conjunctival melanomas, and 10 enucleated eyes with uveal melanoma. The minimal requirement for interpretation of MLSN-1 mRNA loss was the presence of only background signal in a focus of at least 5 adjacent melanocytic cells. Results: Ubiquitous expression of MLSN-1 mRNA was found in conjunctival melanocytes in the non-lesional epithelium adjacent to the conjunctival melanocytic proliferations and in all 5 conjunctival nevi studied. Four different patterns of MLSN-1 mRNA expression were observed in conjunctival melanomas: one case showed complete preservation of MLSN-1 mRNA, two cases showed diffuse scattered loss of MLSN-1 mRNA, two cases showed focal clonal loss of MLSN-1 mRNA expression, and one case had no detected MLSN-1 mRNA. In uveal melanomas, MLSN-1 mRNA expression was partially preserved in two cases, lost by a clearly delimited subset of tumor cells (focal clonal loss) in four cases, and was not detectable in the entire tumor in four cases. MLSN-1 mRNA expression was also found in the normal iris, ciliary and choroidal melanocytes as well as in the retinal pigmented epithelium and in the inner nuclear layer of the retina. Conclusions: The patterns of MLSN-1 mRNA expression in the ocular melanocytic proliferations are similar to those reported in cutaneous melanocytic proliferations. In the conjunctiva, MLSN-1 mRNA expression appeared to correlate with tumor progression; all the benign conjunctival nevi had preserved expression of MLSN-1 mRNA and most of the conjunctival melanomas partial or complete loss of expression. In uveal melanoma, patterns of melastatin expression ranging from partial preservation to complete loss were found. Additional studies of a large number of ocular melanocytic proliferations may show a correlation with tumor progression and prognosis similar to that observed in cutaneous melanoma.

Cutting edge: a Toll-like receptor 2 polymorphism that is associated with lepromatous leprosy is unable to mediate mycobacterial signaling.

Toll-like receptors (TLRs) are key mediators of the innate immune response to microbial pathogens. We investigated the role of TLRs in the recognition of Mycobacterium leprae and the significance of TLR2Arg(677)Trp, a recently discovered human polymorphism that is associated with lepromatous leprosy. In mice, TNF-alpha production in response to M. leprae was essentially absent in TLR2-deficient macrophages. Similarly, human TLR2 mediated M. leprae-dependent activation of NF-kappaB in transfected Chinese hamster ovary and human embryonic kidney 293 cells, with enhancement of this signaling in the presence of CD14. In contrast, activation of NF-kappaB by human TLR2Arg(677)Trp was abolished in response to M. leprae and Mycobacterium tuberculosis. The impaired function of this TLR2 variant provides a molecular mechanism for the poor cellular immune response associated with lepromatous leprosy and may have important implications for understanding the pathogenesis of other mycobacterial infections.

Assignment strategies for large proteins by magic-angle spinning NMR: the 21-kDa disulfide-bond-forming enzyme DsbA.

We present strategies for chemical shift assignments of large proteins by magic-angle spinning solid-state NMR, using the 21-kDa disulfide-bond-forming enzyme DsbA as prototype. Previous studies have demonstrated that complete de novo assignments are possible for proteins up to approximately 17 kDa, and partial assignments have been performed for several larger proteins. Here we show that combinations of isotopic labeling strategies, high field correlation spectroscopy, and three-dimensional (3D) and four-dimensional (4D) backbone correlation experiments yield highly confident assignments for more than 90% of backbone resonances in DsbA. Samples were prepared as nanocrystalline precipitates by a dialysis procedure, resulting in heterogeneous linewidths below 0.2 ppm. Thus, high magnetic fields, selective decoupling pulse sequences, and sparse isotopic labeling all improved spectral resolution. Assignments by amino acid type were facilitated by particular combinations of pulse sequences and isotopic labeling; for example, transferred echo double resonance experiments enhanced sensitivity for Pro and Gly residues; [2-(13)C]glycerol labeling clarified Val, Ile, and Leu assignments; in-phase anti-phase correlation spectra enabled interpretation of otherwise crowded Glx/Asx side-chain regions; and 3D NCACX experiments on [2-(13)C]glycerol samples provided unique sets of aromatic (Phe, Tyr, and Trp) correlations. Together with high-sensitivity CANCOCA 4D experiments and CANCOCX 3D experiments, unambiguous backbone walks could be performed throughout the majority of the sequence. At 189 residues, DsbA represents the largest monomeric unit for which essentially complete solid-state NMR assignments have so far been achieved. These results will facilitate studies of nanocrystalline DsbA structure and dynamics and will enable analysis of its 41-kDa covalent complex with the membrane protein DsbB, for which we demonstrate a high-resolution two-dimensional (13)C-(13)C spectrum.

Protonation controls ASIC1a activity via coordinated movements in multiple domains.

Acid-sensing ion channels (ASICs) are neuronal Na(+)-conducting channels activated by extracellular acidification. ASICs are involved in pain sensation, expression of fear, and neurodegeneration after ischemic stroke. Functional ASICs are composed of three identical or homologous subunits, whose extracellular part has a handlike structure. Currently, it is unclear how protonation of residues in extracellular domains controls ASIC activity. Knowledge of these mechanisms would allow a rational development of drugs acting on ASICs. Protonation may induce conformational changes that control the position of the channel gate. We used voltage-clamp fluorometry with fluorophores attached to residues in different domains of ASIC1a to detect conformational changes. Comparison of the timing of fluorescence and current signals identified residues involved in movements that preceded desensitization and may therefore be associated with channel opening or early steps leading to desensitization. Other residues participated in movements intimately linked to desensitization and recovery from desensitization. Fluorescence signals of all mutants were detected at more alkaline pH than ionic currents. Their midpoint of pH dependence was close to that of steady-state desensitization, whereas the steepness of the pH fluorescence relationship was closer to that of current activation. A sequence of movements was observed upon acidification, and its backward movements during recovery from desensitization occurred in the reverse order, indicating that the individual steps are interdependent. Furthermore, the fluorescence signal of some labeled residues in the finger domain was strongly quenched by a Trp residue in the neighboring β-ball domain. Upon channel activation, their fluorescence intensity increased, indicating that the finger moved away from the β ball. This extensive analysis of activity-dependent conformational changes in ASICs sheds new light on the mechanisms by which protonation controls ASIC activity.

Lack of functionally active Melan-A(26-35)-specific T cells in the blood of HLA-A2+ vitiligo patients.

Vitiligo, a skin disorder characterized by the spontaneous destruction of melanocytes, is believed to be of autoimmune origin. We investigated the presence and functionality of CD8(+) T-cells specific for the melanocyte-associated antigens Melan-A, gp100, tyrosinase, and TRP-2 in the blood of HLA-A2(+) vitiligo patients. We enumerated antigen-specific CD8(+) T cells by major histocompatibility complex multimer staining directly ex vivo, as well as after 9 days of in vitro stimulation and assessed IFN-gamma secretion by enzyme-linked immunospot (Elispot) assay. Tyrosinase-, gp100-, or TRP-2-specific CD8(+) T cells could not be identified in the peripheral blood of individuals with vitiligo. Although Melan-A-specific T cells were detectable at levels comparable to Flu-MP-specific T cells by multimer staining, these lymphocytes did not express the skin-homing receptor cutaneous lymphocyte antigen, were phenotypically naïve (CD45RA(+)), and were unresponsive in the IFN-gamma Elispot assay, suggesting that they are unlikely to be involved in the etiopathogenesis of vitiligo.

Chemical sensing in Drosophila.

Chemical sensing begins when peripheral receptor proteins recognise specific environmental stimuli and translate them into spatial and temporal patterns of sensory neuron activity. The chemosensory system of the fruit fly, Drosophila melanogaster, has become a dominant model to understand this process, through its accessibility to a powerful combination of molecular, genetic and electrophysiological analysis. Recent results have revealed many surprises in the biology of peripheral chemosensation in Drosophila, including novel structural and signalling properties of the insect odorant receptors (ORs), combinatorial mechanisms of chemical recognition by the gustatory receptors (GRs), and the implication of Transient Receptor Potential (TRP) ion channels as a novel class of chemosensory receptors.

The role of the c-myc gene in pigment cell development and homeostasis

Résumé La dérégulation de c-Myc est un événement fréquent de la transformation cellulaire. Une régulation positive de cette oncoprotéine a été démontrée dans divers mélanomes cutanés primaires et métastatiques et est associée à un pronostic défavorable (Grover et al., 1996; Zhuang et al., 2008). c-Myc est considéré comme une molécule centrale impliquée dans plusieurs processus de l'homéostasie cellulaire. En raison de sa contribution importante dans la progression tumorale, la fonction de c-Myc a été étudiée intensément. Cependant nous connaissons peu le rôle de ce facteur de transcription dans l'embryogenèse et dans la spécification tissulaire. Un déficit total de c-Myc pendant l'embryogenèse conduit à la mort embryonnaire avant 10.5 jours de gestation. Cette mort est causée par de multiples imperfections du développement touchant la taille de l'embryon, le coeur, le péricarde, le tube neural et les cellules sanguines (Davis et al., 1993; Trumpp et al., 2001). Récemment, il a été montré que la plupart de ces anomalies sont secondaires et résultent d'une insuffisance du placenta dans les embryons c-myc-/- (Dubois et al., 2008). Sachant que c-Myc est important dans la maintenance des lignées de la crête neurale (Wei et al., 2007), nous nous sommes intéressés au rôle de c-Myc dans le développement des cellules pigmentaires et à leur homéostasie après la naissance. Un allèle floxé de c-myc (Trumpp et al., 2001) a été utilisé pour supprimer ce gène spécifiquement dans la lignée mélanocytaire à l'aide d'une souris transgénique Tyr::Cre (Delmas et al., 2003). L'ablation des deux allèles de c-myc dans les mélanocytes des souris c-myccKO conduit au phénotype de grisonnement des poils, observé directement après la naissance et associé à une diminution du nombre de mélanocytes dans le bulbe des follicules pileux. Les cellules pigmentaires restantes expriment les marqueurs mélanogéniques (Tyr, TRP-1, Dct and MITF) et semblent être fonctionnelles puisqu'elles peuvent produire et transférer la mélanine. De plus, la capacité de prolifération des mélanocytes déficients en c-Myc dans le bulbe des follicules pileux ne semble pas être affectée chez les nouveaux-nés. Les cellules souches mélanocytaires sont présentes, mais en nombre réduit, dans le bulge des follicules pileux à la fin de la morphogenèse chez les souris c-myccKO âgées de huit jours. Ces cellules sont maintenues sans changement durant le premier cycle pileux (vérifié à l'âge de trente jours), ce qui sous-entend que la fonction de c-Myc n'est pas nécessaire pour ce processus. Ceci explique pourquoi, en supposant que des cellules souches mélanocytaires fonctionnelles sont présentes dans la peau, nous n'observons pas de dilution de couleur de la robe liée à l'âge. Cependant, la présence de ces cellules souches mélanocytaires dans la peau c-myccKO ne suffit pas à assurer une quantité normale de mélanocytes différenciés dans le bulbe des follicules pileux. Cette population de cellules pigmentaires matures est sévèrement affectée par la suppression de c-Myc, ce qui contribue amplement au phénotype de grisonnement des poils. De plus, c-Myc paraît être important pour le développement des mélanocytes. Ainsi, le nombre de mélanoblastes diminue dans les embryons c-myccKO à partir du douzième jour de gestation. A treize jours de gestation, au stade où les mélanoblastes pénètrent dans l'épiderme et prolifèrent, les mélanoblastes déficients en c-Myc ne s'adaptent pas aux signaux de prolifération et se retrouvent en nombre réduit dans l'épiderme. Finalement, nous nous sommes intéressés, au rôle de N-Myc, un homologue proche de c-Myc, dans la lignée mélanocytaire. Nos expériences ont montré que. N-Myc était superflu pour le développement et l'homéostasie des mélanocytes, une seule copie du gène c-myc étant suffisante pour maintenir une pigmentation normale de la robe des souris c-mycc-myccKO/+~N_ myccKO/KO. Cependant, le rôle essentiel de N-Myc dans la maintenance des cellules mélanocytaires précurseurs apparaît lorsque c-Myc est absent, puisque la suppression simultanée des deux Myc résulte en une perte complète de la coloration de la robe. Ceci implique la présence d'un mécanisme compensatoire entre c- et N-Myc dans la lignée mélanocytaire, avec un rôle prédominant de c-Myc. Summary Deregulation of c-Myc is known to be a common event in cellular transformation. Upregulation of this oncoprotein was shown in a variety of primary and metastatic cutaneous melanomas and has been associated with a poor prognosis (Grover et al., 1996; Zhuang et al., 2008). c-myc is seen as a central molecule involved in many aspects of cellular homeostasis. c-Myc function has been intensively studied mostly because of its significant contribution to tumour progression. However little is known on the role of this transcription factor in embryogenesis and tissue specification. Complete loss of c-Myc during embryogenesis results in embryonic death before E10.5 due to multiple developmental defects including embryonic size, heart, pericardium, neural tube and blood cells (Davis et al., 1993; Trumpp et al., 2001). Recently it was discovered that most of these abnormalities are secondary and results of placental insufficiency in c-Myc-/- embryos (Dubois et al., 2008). Here, we focused on the role of c-Myc in pigment cell development and homeostasis after birth, knowing that c-Myc is important in the maintenance of neural crest lineages (Wei et al., 2007). A floxed allele of c-Myc (Trumpp et al., 2001) was used to specifically delete this gene in the melanocyte lineage using Tyr::Cre transgenic mice (Delmas et al., 2003). Removal of both c-Myc alleles in melanocytes of c-MyccKO mouse led to the grey hair phenotype which is seen directly after birth and was associated with a decrease in the melanocyte number in the bulb of the hair follicle. The remaining population of pigment cells express melanogenic markers (Tyr, TRP-1, Dct and MITF) and seem functionally normal since they can produce and transfer melanin. Furthermore proliferation capacity of c-Myc deficient melanocytes in the bulb of hair follicle seems not to be affected in newborn animals. Melanocyte stem cells (MSCs) are present but reduced in numbers in the bulge of the hair follicle at the end of morphogenesis in 8 days old c-MyccKO mice. These cells are maintained through the first hair cycle (as verified at P30) without any further changes, suggesting that c-Myc function is not required for this process. This explains why we did not detect any agerelated coat color dilution, assuming a presence of functional MSCs in the skin. Importantly, presence of MSCs in c-MyccKO skin was not sufficient for assuring a normal number of differentiated melanocytes in the bulb of the hair follicle. This population of mature pigmented cells is severely affected upon c-myc deletion thus largely contributing to the grey hair phenotype. Moreover, c-Myc appears to be important for melanocyte development. Thus, melanoblast number is affected in c-MyccKO embryos day 12 of gestation onwards. At E13.5, when melanoblasts enter the epidermis and proliferate, c-myc deficient melanoblasts failed to adapt to proliferation signals and are therefore reduced in number in the epidermis. Finally, we addressed the role of N-Myc, a closest homologue of c-Myc, in the melanocyte lineage. In these experiments, N-Myc was dispensable for melanocyte development and homeostasis, and even one copy of the c-myc gene was sufficient to maintain normal coat color pigmentation in c-mycc-mycCKO/+ ,N-myccKO/KO mice. However the crucial role of N-Myc in maintenance of melanocyte precursor cells became apparent when c-myc is eliminated since simultaneous deletion of both Myc results in complete loss of coat color pigmentation. This suggests compensatory mechanisms between c- and N-Myc with a predominant role of c-Myc in melanocyte lineage.

Relationships among endogenous ouabain, alpha-adducin polymorphisms and renal sodium handling in primary hypertension.

OBJECTIVE: The basolateral Na pump drives renotubular reabsorption. In cultured renal cells, mutant adducins, as well as sub-nanomolar ouabain concentrations, stimulate the Na-K pump. METHODS: To determine whether these factors interact and affect Na handling and blood pressure (BP) in vivo, we studied 155 untreated hypertensive patients subdivided on the basis of their plasma endogenous ouabain or alpha-adducin genotype (ADD1 Gly460Trp-rs4961). RESULTS: Under basal conditions, proximal tubular reabsorption and plasma Na were higher in patients with mutated Trp ADD1 or increased endogenous ouabain (P = 0.002 and 0.05, respectively). BPs were higher in the high plasma endogenous ouabain group (P = 0.001). Following volume loading, the increment in BP (7.73 vs. 4.81 mmHg) and the slopes of the relationship between BP and Na excretion were greater [0.017 +/- 0.002 vs. 0.009 +/- 0.003 mmHg/(muEq min)] in ADD1 Trp vs. ADD1 Gly carriers (P < 0.05). BP changes were similar, whereas the slopes of the relationship between BP and Na excretion were lower [0.016 +/- 0.003 vs. 0.008 +/- 0.002 mmHg/(muEq min)] in patients with low vs. high endogenous ouabain (P < 0.05). In patients with high endogenous ouabain, volume loading increased the BP in the ADD1 Trp group but not in the Gly group (P < 0.05). Thus, patients with ADD1 Trp alleles are sensitive to salt and tubular Na reabsorption remains elevated after volume expansion. CONCLUSION: With saline loading, BP changes are similar in high and low endogenous ouabain patients, whereas tubular Na reabsorption increases in the high endogenous ouabain group. Saline loading unmasks differences in renal Na handling in patients with mutant adducin or high endogenous ouabain and exposes an interaction of endogenous ouabain and Trp alleles on BP.

Extracellular Subunit Interactions Control Transitions between Functional States of Acid-sensing Ion Channel 1a.

Acid-sensing ion channels (ASICs) are neuronal, voltage-independent Na(+) channels that are transiently activated by extracellular acidification. They are involved in pain sensation, the expression of fear, and in neurodegeneration after ischemic stroke. Our study investigates the role of extracellular subunit interactions in ASIC1a function. We identified two regions involved in critical intersubunit interactions. First, formation of an engineered disulfide bond between the palm and thumb domains leads to partial channel closure. Second, linking Glu-235 of a finger loop to either one of two different residues of the knuckle of a neighboring subunit opens the channel at physiological pH or disrupts its activity. This suggests that one finger-knuckle disulfide bond (E235C/K393C) sets the channel in an open state, whereas the other (E235C/Y389C) switches the channel to a non-conducting state. Voltage-clamp fluorometry experiments indicate that both the finger loop and the knuckle move away from the β-ball residue Trp-233 during acidification and subsequent desensitization. Together, these observations reveal that ASIC1a opening is accompanied by a distance increase between adjacent thumb and palm domains as well as a movement of Glu-235 relative to the knuckle helix. Our study identifies subunit interactions in the extracellular loop and shows that dynamic changes of these interactions are critical for normal ASIC function.