Dsh homolog DVL3 mediates resistance to IGFIR inhibition by regulating IGF-RAS signaling

Drugs that inhibit insulin-like growth factor 1 (IGFI) receptor IGFIR were encouraging in early trials, but predictive biomarkers were lacking and the drugs provided insufficient benefit in unselected patients. In this study, we used genetic screening and downstream validation to identify the WNT pathway element DVL3 as a mediator of resistance to IGFIR inhibition. Sensitivity to IGFIR inhibition was enhanced specifically in vitro and in vivo by genetic or pharmacologic blockade of DVL3. In breast and prostate cancer cells, sensitization tracked with enhanced MEK-ERK activation and relied upon MEK activity and DVL3 expression. Mechanistic investigations showed that DVL3 is present in an adaptor complex that links IGFIR to RAS, which includes Shc, growth factor receptor-bound-2 (Grb2), son-of-sevenless (SOS), and the tumor suppressor DAB2. Dual DVL and DAB2 blockade synergized in activating ERKs and sensitizing cells to IGFIR inhibition, suggesting a nonredundant role for DVL3 in the Shc-Grb2-SOS complex. Clinically, tumors that responded to IGFIR inhibition contained relatively lower levels of DVL3 protein than resistant tumors, and DVL3 levels in tumors correlated inversely with progression-free survival in patients treated with IGFIR antibodies. Because IGFIR does not contain activating mutations analogous to EGFR variants associated with response to EGFR inhibitors, we suggest that IGF signaling achieves an equivalent integration at the postreceptor level through adaptor protein complexes, influencing cellular dependence on the IGF axis and identifying a patient population with potential to benefit from IGFIR inhibition.

Regulating a Benzodifuran Single Molecule Redox Switch via Electrochemical Gating and Optimization of Molecule/Electrode Coupling

We report a novel strategy for the regulation of charge transport through single molecule junctions via the combination of external stimuli of electrode potential, internal modulation of molecular structures, and optimization of anchoring groups. We have designed redox-active benzodifuran (BDF) compounds as functional electronic units to fabricate metal–molecule–metal (m–M–m) junction devices by scanning tunneling microscopy (STM) and mechanically controllable break junctions (MCBJ). The conductance of thiol-terminated BDF can be tuned by changing the electrode potentials showing clearly an off/on/off single molecule redox switching effect. To optimize the response, a BDF molecule tailored with carbodithioate (−CS2–) anchoring groups was synthesized. Our studies show that replacement of thiol by carbodithioate not only enhances the junction conductance but also substantially improves the switching effect by enhancing the on/off ratio from 2.5 to 8.

Plant elicitor peptides are conserved signals regulating direct and indirect antiherbivore defense

Insect-induced defenses occur in nearly all plants and are regulated by conserved signaling pathways. As the first described plant peptide signal, systemin regulates antiherbivore defenses in the Solanaceae, but in other plant families, peptides with analogous activity have remained elusive. In the current study, we demonstrate that a member of the maize (Zea mays) plant elicitor peptide (Pep) family, ZmPep3, regulates responses against herbivores. Consistent with being a signal, expression of the ZmPROPEP3 precursor gene is rapidly induced by Spodoptera exigua oral secretions. At concentrations starting at 5 pmol per leaf, ZmPep3 stimulates production of jasmonic acid, ethylene, and increased expression of genes encoding proteins associated with herbivory defense. These include proteinase inhibitors and biosynthetic enzymes for production of volatile terpenes and benzoxazinoids. In accordance with gene expression data, plants treated with ZmPep3 emit volatiles similar to those from plants subjected to herbivory. ZmPep3-treated plants also exhibit induced accumulation of the benzoxazinoid phytoalexin 2-hydroxy-4,7-dimethoxy-1,4-benzoxazin-3-one glucoside. Direct and indirect defenses induced by ZmPep3 contribute to resistance against S. exigua through significant reduction of larval growth and attraction of Cotesia marginiventris parasitoids. ZmPep3 activity is specific to Poaceous species; however, peptides derived from PROPEP orthologs identified in Solanaceous and Fabaceous plants also induce herbivory-associated volatiles in their respective species. These studies demonstrate that Peps are conserved signals across diverse plant families regulating antiherbivore defenses and are likely to be the missing functional homologs of systemin outside of the Solanaceae.

Mise en place d'un état de référence et d'un plan de suivi écologique permanent des vestiges de forêt primaire de la station forestière de Mandraka

La forêt primaire de la région de Mandraka a été classée par le gouvernement en station forestière pour être conservée et restaurée. Suite à cette décision, tous prélèvements y sont interdits. Pourtant, aucune étude n’a évalué sa viabilité depuis cette restriction. Ce mémoire a ainsi comme objectif l’estimation de cette viabilité par le suivi permanent de l’état actuel de la forêt comprenant la végétation, la biodiversité et les pressions. La collecte de données y afférentes a eu recours à une étude bibliographique, à des enquêtes socio-économiques, à un inventaire des pressions, à un inventaire forestier et à une distance sampling. L’état a été évalué par l’analyse de ces composants. Cette recherche a fait ressortir que la forêt est soumise à des pressions anthropiques et biologiques : coupes illicites, collecte de Dioscorea sp., feux de forêt, envahissement des lianes. Ces pressions ont réduit la superficie de la forêt, modifié sa structure et celle de la faune : les régénérations naturelles sont abondantes, les arbres émergents et de diamètre supérieur à 40 cm sont rares, certaines essences floristiques et les lémuriens risquent de disparaître. Puis, les lianes remplacent successivement la forêt. Malgré ces pressions, la forêt a pu conserver certaines caractéristiques de son état originel : l’abondance élevée des tiges et la réduction de leur taille sur les crêtes, l’allure exponentielle de la structure totale, la présence des genres Tambourissa et Weinmannia. En outre, la forêt est encore riche en avifaune. Après analyse de viabilité, elle est classée comme un écosystème viable. Mais ces potentialités sont insuffisantes : il faut réduire les pressions et reconstituer la forêt pour une meilleure conservation de l’écosystème. A cet effet, la présente étude suggère l’aménagement, en premier lieu de la forêt par des interventions sylvicoles favorisant les régénérations comme l’enrichissement en placeaux, le délianage et en second lieu, celui de ses environs par des vulgarisations d’activités génératrices de revenu autres que l’exploitation des forêts naturelles telles l’agroforesterie, le reboisement, l’apiculture. Des patrouilles fréquentes et une délimitation de la station forestière s’avèrent aussi nécessaires.

Définition d'un état zero et mise en place d'un système de suivi écologique permanent de l'arboretum de la station forestière de Mandraka

Mandraka possède de nombreux écosystèmes, dominés surtout par les forêts. Cette zone est située sur la première falaise orientale malgache et affiche des reliefs accidentés (pentes supérieures à 60%). Elle est exposée à un régime climatique à forte influence orientale se traduisant par une humidité permanente et un régime cyclonique fréquent. Les paramètres stationnels sont ainsi rudes, or ils sont écologiquement très importants car plusieurs caractéristiques physionomiques et comportementales des espèces forestières en dépendent. Cette étude s'intéresse à la station forestière de Mandraka, particulièrement à l'arboretum. Ce dernier fût créé dans les années cinquante et est actuellement géré par le Département des Eaux et Forêts. Ce site est actuellement à vocation pédagogique et écotouristique. Son état écologique est inconnu jusqu'à maintenant, et depuis sa création, aucun système n'a été mis en place pour mesurer et suivre sa viabilité. D'où, l'intitulé de ce travail de mémoire : « Définition d'un état zéro et mise en place d'un système de suivi écologique permanent de l'arboretum de la station forestière de Mandraka ». Les objectifs étant de collecter des données concernant l'état écologique actuel du site, d'identifier des indicateurs de suivi pour mesurer sa viabilité, et d'inclure un système de suivi écologique permanent dans une proposition de plan d'aménagement pour l'arboretum. Le suivi est en effet un outil très important pour l'analyse des ressources forestières. Il permet de cadrer toutes les interventions. Les diverses analyses menées lors de cette étude ont révélé une viabilité moyenne de l'arboretum. Cela est induit par une qualité de peuplement moyennement stable, une mortalité élevée (plus de 14%), et un potentiel d'avenir très faible, voire inexistant (taux de régénération à 0%). L'envahissement de la forêt artificielle par les espèces autochtones constitue la pression la plus importante de cet arboretum vu qu'il se trouve au milieu des forêts naturelles. L'analyse sylvicole effectuée sur les deux types dendrologiques révèle que les peuplements de conifères présentent des caractéristiques sylvicoles plus favorables que les feuillus. Ce niveau moyen de viabilité de l'arboretum implique ainsi la proposition d'un plan d'aménagement pour l'améliorer; le suivi est une activité primordiale, d'où la proposition d'un plan de suivi permanent pour l'arboretum. A noter que malgré la considération du critère de représentativité pour l'échantillonnage, toutes les questions ne pourront être répondues du fait que plusieurs mosaïques de peuplements artificiels de différentes espèces constituent l'arboretum, et que chacune de ces espèces plantées ont leurs propres caractéristiques. La mise en place des plots permanents d'observation ne servira ainsi que de référence (Etat zéro), mais on propose de prévoir un suivi intégral ainsi que diverses interventions pour l'arboretum en général. Ce travail constitue ainsi une base de données pour l'arboretum et pour la station forestière de Mandraka, mais il ne représente qu'une des facettes à prendre en considération dans une finalité d'amélioration de la viabilité. L'élaboration de cartes thématiques et d'évolution spatio-temporelle à l'issue de SIG (Système d'Information Géographique) permettra d'enrichir les informations établies et admettra un suivi plus précis.

Carbon-11 Reveals Opposing Roles of Auxin and Salicylic Acid in Regulating Leaf Physiology, Leaf Metabolism, and Resource Allocation Patterns that Impact Root Growth in Zea mays

Auxin (IAA) is an important regulator of plant development and root differentiation. Although recent studies indicate that salicylic acid (SA) may also be important in this context by interfering with IAA signaling, comparatively little is known about its impact on the plant’s physiology, metabolism, and growth characteristics. Using carbon-11, a short-lived radioisotope (t 1/2 = 20.4 min) administered as 11CO2 to maize plants (B73), we measured changes in these functions using SA and IAA treatments. IAA application decreased total root biomass, though it increased lateral root growth at the expense of primary root elongation. IAA-mediated inhibition of root growth was correlated with decreased 11CO2 fixation, photosystem II (PSII) efficiency, and total leaf carbon export of 11C-photoassimilates and their allocation belowground. Furthermore, IAA application increased leaf starch content. On the other hand, SA application increased total root biomass, 11CO2 fixation, PSII efficiency, and leaf carbon export of 11C-photoassimilates, but it decreased leaf starch content. IAA and SA induction patterns were also examined after root-herbivore attack by Diabrotica virgifera to place possible hormone crosstalk into a realistic environmental context. We found that 4 days after infestation, IAA was induced in the midzone and root tip, whereas SA was induced only in the upper proximal zone of damaged roots. We conclude that antagonistic crosstalk exists between IAA and SA which can affect the development of maize plants, particularly through alteration of the root system’s architecture, and we propose that the integration of both signals may shape the plant’s response to environmental stress.

Meteorological and Hydrological Data collected at Gununo SCRP Research Station from 1996 to 2004

Nine years of meteorological and hydrological data collected at Gununo SCRP Research Station are ecoded and available

H19 lncRNA alters DNA methylation genome wide by regulating S-adenosylhomocysteine hydrolase

DNA methylation is essential for mammalian development and physiology. Here we report that the developmentally regulated H19 lncRNA binds to and inhibits S-adenosylhomocysteine hydrolase (SAHH), the only mammalian enzyme capable of hydrolysing S-adenosylhomocysteine (SAH). SAH is a potent feedback inhibitor of S-adenosylmethionine (SAM)-dependent methyltransferases that methylate diverse cellular components, including DNA, RNA, proteins, lipids and neurotransmitters. We show that H19 knockdown activates SAHH, leading to increased DNMT3B-mediated methylation of an lncRNA-encoding gene Nctc1 within the Igf2-H19-Nctc1 locus. Genome-wide methylation profiling reveals methylation changes at numerous gene loci consistent with SAHH modulation by H19. Our results uncover an unanticipated regulatory circuit involving broad epigenetic alterations by a single abundantly expressed lncRNA that may underlie gene methylation dynamics of development and diseases and suggest that this mode of regulation may extend to other cellular components.