Epigenetic regulation of somatic angiotensin-converting enzyme by DNA methylation and histone acetylation

Somatic angiotensin-converting enzyme (sACE) is crucial in cardiovascular homeostasis and displays a tissue-specific profile. Epigenetic patterns modulate genes expression and their alterations were implied in pathologies including hypertension. However, the influence of DNA methylation and chromatin condensation state on the expression of sACE is unknown. We examined whether such epigenetic mechanisms could participate in the control of sACE expression in vitro and in vivo. We identified two CpG islands in the human ace-1 gene 3 kb proximal promoter region. Their methylation abolished the luciferase activity of ace-1 promoter/reporter constructs transfected into human liver (HepG2), colon (HT29), microvascular endothelial (HMEC-1) and lung (SUT) cell lines (p < 0.001). Bisulphite sequencing revealed a cell-type specific basal methylation pattern of the ace-1 gene -1,466/+25 region. As assessed by RT-qPCR, inhibition of DNA methylation by 5-aza-2'-deoxycytidine and/or of histone deacetylation by trichostatin A highly stimulated sACE mRNA expression cell-type specifically (p < 0.001 vs. vehicle treated cells). In the rat, in vivo 5-aza-cytidine injections demethylated the ace-1 promoter and increased sACE mRNA expression in the lungs and liver (p = 0.05), but not in the kidney. In conclusion, the expression level of somatic ACE is modulated by CpG-methylation and histone deacetylases inhibition. The basal methylation pattern of the promoter of the ace-1 gene is cell-type specific and correlates to sACE transcription. DNMT inhibition is associated with altered methylation of the ace-1 promoter and a cell-type and tissue-specific increase of sACE mRNA levels. This study indicates a strong influence of epigenetic mechanisms on sACE expression.

GPR87 is an overexpressed G-protein coupled receptor in squamous cell carcinoma of the lung

Lung cancer is the leading cause of cancer death worldwide. The overall 5-year survival after therapy is about 16% and there is a clear need for better treatment options, such as therapies targeting specific molecular structures. G-protein coupled receptors (GPCRs), as the largest family of cell surface receptors, represent an important group of potential targets for diagnostics and therapy. We therefore used laser capture microdissection and GPCR-focused Affymetrix microarrays to examine the expression of 929 GPCR transcripts in tissue samples of 10 patients with squamous cell carcinoma and 7 with adenocarcinoma in order to identify novel targets in non-small cell lung carcinoma (NSCLC). The relative gene expression levels were calculated in tumour samples compared to samples of the neighbouring alveolar tissue in every patient. Based on this unique study design, we identified 5 significantly overexpressed GPCRs in squamous cell carcinoma, in the following decreasing order of expression: GPR87 > CMKOR1 > FZD10 > LGR4 > P2RY11. All are non-olfactory and GRAFS (glutamate, rhodopsin, adhesion, frizzled/taste2, secretin family) classified. GPR87, LGR4 and CMKOR1 are orphan receptors. GPR87 stands out as a candidate for further target validation due to its marked overexpression and correlation on a mutation-based level to squamous cell carcinoma.

An immunohistochemical procedure to detect patients with paraganglioma and phaeochromocytoma with germline SDHB, SDHC, or SDHD gene mutations: a retrospective and prospective analysis

BACKGROUND: Phaeochromocytomas and paragangliomas are neuro-endocrine tumours that occur sporadically and in several hereditary tumour syndromes, including the phaeochromocytoma-paraganglioma syndrome. This syndrome is caused by germline mutations in succinate dehydrogenase B (SDHB), C (SDHC), or D (SDHD) genes. Clinically, the phaeochromocytoma-paraganglioma syndrome is often unrecognised, although 10-30% of apparently sporadic phaeochromocytomas and paragangliomas harbour germline SDH-gene mutations. Despite these figures, the screening of phaeochromocytomas and paragangliomas for mutations in the SDH genes to detect phaeochromocytoma-paraganglioma syndrome is rarely done because of time and financial constraints. We investigated whether SDHB immunohistochemistry could effectively discriminate between SDH-related and non-SDH-related phaeochromocytomas and paragangliomas in large retrospective and prospective tumour series. METHODS: Immunohistochemistry for SDHB was done on 220 tumours. Two retrospective series of 175 phaeochromocytomas and paragangliomas with known germline mutation status for phaeochromocytoma-susceptibility or paraganglioma-susceptibility genes were investigated. Additionally, a prospective series of 45 phaeochromocytomas and paragangliomas was investigated for SDHB immunostaining followed by SDHB, SDHC, and SDHD mutation testing. FINDINGS: SDHB protein expression was absent in all 102 phaeochromocytomas and paragangliomas with an SDHB, SDHC, or SDHD mutation, but was present in all 65 paraganglionic tumours related to multiple endocrine neoplasia type 2, von Hippel-Lindau disease, and neurofibromatosis type 1. 47 (89%) of the 53 phaeochromocytomas and paragangliomas with no syndromic germline mutation showed SDHB expression. The sensitivity and specificity of the SDHB immunohistochemistry to detect the presence of an SDH mutation in the prospective series were 100% (95% CI 87-100) and 84% (60-97), respectively. INTERPRETATION: Phaeochromocytoma-paraganglioma syndrome can be diagnosed reliably by an immunohistochemical procedure. SDHB, SDHC, and SDHD germline mutation testing is indicated only in patients with SDHB-negative tumours. SDHB immunohistochemistry on phaeochromocytomas and paragangliomas could improve the diagnosis of phaeochromocytoma-paraganglioma syndrome. FUNDING: The Netherlands Organisation for Scientific Research, Dutch Cancer Society, Vanderes Foundation, Association pour la Recherche contre le Cancer, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, and a PHRC grant COMETE 3 for the COMETE network.

Mobile Cloud Networking: Virtualisation of Cellular Networks

Virtualisation of cellular networks can be seen as a way to significantly reduce the complexity of processes, required nowadays to provide reliable cellular networks. The Future Communication Architecture for Mobile Cloud Services: Mobile Cloud Networking (MCN) is a EU FP7 Large-scale Integrating Project (IP) funded by the European Commission that is focusing on cloud computing concepts to achieve virtualisation of cellular networks. It aims at the development of a fully cloud-based mobile communication and application platform, or more specifically, it aims to investigate, implement and evaluate the technological foundations for the mobile communication system of Long Term Evolution (LTE), based on Mobile Network plus Decentralized Computing plus Smart Storage offered as one atomic service: On-Demand, Elastic and Pay-As-You-Go. This paper provides a brief overview of the MCN project and discusses the challenges that need to be solved.

An Architecture to offer Cloud-Based Radio Access Network as a Service

This paper addresses the novel notion of offering a radio access network as a service. Its components may be instantiated on general purpose platforms with pooled resources (both radio and hardware ones) dimensioned on-demand, elastically and following the pay-per-use principle. A novel architecture is proposed that supports this concept. The architecture's success is in its modularity, well-defined functional elements and clean separation between operational and control functions. By moving much processing traditionally located in hardware for computation in the cloud, it allows the optimisation of hardware utilization and reduction of deployment and operation costs. It enables operators to upgrade their network as well as quickly deploy and adapt resources to demand. Also, new players may easily enter the market, permitting a virtual network operator to provide connectivity to its users.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Demo -- Closer to Cloud-RAN: RAN as a Service

Commoditization and virtualization of wireless networks are changing the economics of mobile networks to help network providers (e.g., MNO, MVNO) move from proprietary and bespoke hardware and software platforms toward an open, cost-effective, and flexible cellular ecosystem. In addition, rich and innovative local services can be efficiently created through cloudification by leveraging the existing infrastructure. In this work, we present RANaaS, which is a cloudified radio access network delivered as a service. RANaaS provides the service life-cycle of an ondemand, elastic, and pay as you go 3GPP RAN instantiated on top of the cloud infrastructure. We demonstrate an example of realtime cloudified LTE network deployment using the OpenAirInterface LTE implementation and OpenStack running on commodity hardware as well as the flexibility and performance of the platform developed.

Comparison of co-located independent ground-based middle atmospheric wind and temperature measurements with numerical weather prediction models

High-resolution, ground-based and independent observations including co-located wind radiometer, lidar stations, and infrasound instruments are used to evaluate the accuracy of general circulation models and data-constrained assimilation systems in the middle atmosphere at northern hemisphere midlatitudes. Systematic comparisons between observations, the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) operational analyses including the recent Integrated Forecast System cycles 38r1 and 38r2, the NASA’s Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications (MERRA) reanalyses, and the free-running climate Max Planck Institute–Earth System Model–Low Resolution (MPI-ESM-LR) are carried out in both temporal and spectral dom ains. We find that ECMWF and MERRA are broadly consistent with lidar and wind radiometer measurements up to ~40 km. For both temperature and horizontal wind components, deviations increase with altitude as the assimilated observations become sparser. Between 40 and 60 km altitude, the standard deviation of the mean difference exceeds 5 K for the temperature and 20 m/s for the zonal wind. The largest deviations are observed in winter when the variability from large-scale planetary waves dominates. Between lidar data and MPI-ESM-LR, there is an overall agreement in spectral amplitude down to 15–20 days. At shorter time scales, the variability is lacking in the model by ~10 dB. Infrasound observations indicate a general good agreement with ECWMF wind and temperature products. As such, this study demonstrates the potential of the infrastructure of the Atmospheric Dynamics Research Infrastructure in Europe project that integrates various measurements and provides a quantitative understanding of stratosphere-troposphere dynamical coupling for numerical weather prediction applications.

Polyethylenimine-based polyplex delivery of self-replicating RNA vaccines

Self-amplifying replicon RNA (RepRNA) are large molecules (12-14kb); their self-replication amplifies mRNA template numbers, affording several rounds of antigen production, effectively increasing vaccine antigen payloads. Their sensitivity to RNase-sensitivity and inefficient uptake by dendritic cells (DCs) - absolute requirements for vaccine design - were tackled by condensing RepRNA into synthetic, nanoparticulate, polyethylenimine (PEI)-polyplex delivery vehicles. Polyplex-delivery formulations for small RNA molecules cannot be transferred to RepRNA due to its greater size and complexity; the N:P charge ratio and impact of RepRNA folding would influence polyplex condensation, post-delivery decompaction and the cytosolic release essential for RepRNA translation. Polyplex-formulations proved successful for delivery of RepRNA encoding influenza virus hemagglutinin and nucleocapsid to DCs. Cytosolic translocation was facilitated, leading to RepRNA translation. This efficacy was confirmed in vivo, inducing both humoral and cellular immune responses. Accordingly, this paper describes the first PEI-polyplexes providing efficient delivery of the complex and large, self-amplifying RepRNA vaccines.

Integrated mRNA and miRNA expression profiling in blood reveals candidate biomarkers associated with endurance exercise in the horse.

The adaptive response to extreme endurance exercise might involve transcriptional and translational regulation by microRNAs (miRNAs). Therefore, the objective of the present study was to perform an integrated analysis of the blood transcriptome and miRNome (using microarrays) in the horse before and after a 160 km endurance competition. A total of 2,453 differentially expressed genes and 167 differentially expressed microRNAs were identified when comparing pre- and post-ride samples. We used a hypergeometric test and its generalization to gain a better understanding of the biological functions regulated by the differentially expressed microRNA. In particular, 44 differentially expressed microRNAs putatively regulated a total of 351 depleted differentially expressed genes involved variously in glucose metabolism, fatty acid oxidation, mitochondrion biogenesis, and immune response pathways. In an independent validation set of animals, graphical Gaussian models confirmed that miR-21-5p, miR-181b-5p and miR-505-5p are candidate regulatory molecules for the adaptation to endurance exercise in the horse. To the best of our knowledge, the present study is the first to provide a comprehensive, integrated overview of the microRNA-mRNA co-regulation networks that may have a key role in controlling post-transcriptomic regulation during endurance exercise.