Annexin A2 and PSF proteins interact with p53 IRES and regulate translation of p53 mRNA

p53 mRNA has been shown to be translated into two isoforms, full-length p53 (FL-p53) and a truncated isoform Delta N-p53, which modulates the functions of FL-p53 and also has independent functions. Previously, we have shown that translation of p53 and Delta N-p53 can be initiated at Internal Ribosome Entry Sites (IRES). These two IRESs were shown to regulate the translation of p53 and Delta N-p53 in a distinct cell-cycle phase-dependent manner. Earlier observations from our laboratory also suggest that the structural integrity of the p53 RNA is critical for IRES function and is compromised by mutations that affect the structure as well as RNA protein interactions. In the current study, using RNA affinity approach we have identified Annexin A2 and PTB associated Splicing Factor (PSF/SFPQ) as novel ITAFs for p53 IRESs. We have showed that the purified Annexin A2 and PSF proteins specifically bind to p53 IRES elements. Interestingly, in the presence of calcium ions Annexin A2 showed increased binding with p53 IRES. Immunopulldown experiments suggest that these two proteins associate with p53 mRNA ex vivo as well. Partial knockdown of Annexin A2 and PSF showed decrease in p53 IRES activity and reduced levels of both the p53 isoforms. More importantly the interplay between Annexin A2, PSF and PTB proteins for binding to p53mRNA appears to play a crucial role in IRES function. Taken together, our observations suggest pivotal role of two new trans-acting factors in regulating the p53-IRES function, which in turn influences the synthesis of p53 isoforms.

Investigating the role of Annexin A2 in Epidermal Growth Factor (EGF) induced signalling in cancer

Dissertação de mestrado, Qualidade em Análises, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve; Universitat de Barcelona; Gdansk University of Technology, Universidad de Cádiz, Universitas Bergensis; 2015

Down-Regulation of Annexin A1 in the Urothelium Decreases Cell Survival After Bacterial Toxin Exposure

PURPOSE: We examined the role of annexins in bladder urothelium. We characterized expression and distribution in normal bladders, biopsies from patients with bladder pain syndrome, cultured human urothelium and urothelial TEU-2 cells. MATERIALS AND METHODS: Annexin expression in bladder layers was analyzed by quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction and immunofluorescence. We assessed cell survival after exposure to the pore forming bacterial toxin streptolysin O by microscopy and alamarBlue® assay. Bladder dome biopsies were obtained from 8 asymptomatic controls and 28 patients with symptoms of bladder pain syndrome. RESULTS: Annexin A1, A2, A5 and A6 were differentially distributed in bladder layers. Annexin A6 was abundant in detrusor smooth muscle and low in urothelium, while annexin A1 was the highest in urothelium. Annexin A2 was localized to the lateral membrane of umbrella cells but excluded from tight junctions. TEU-2 cell differentiation caused up-regulation of annexin A1 and A2 and down-regulation of annexin A6 mRNA. Mature urothelium dedifferentiation during culture caused the opposite effect, decreasing annexin A1 and increasing annexin A6. Annexin A2 influenced TEU-2 cell epithelial permeability. siRNA mediated knockdown of annexin A1 in TEU-2 cells caused significantly decreased cell survival after streptolysin O exposure. Annexin A1 was significantly reduced in biopsies from patients with bladder pain syndrome. CONCLUSIONS: Several annexins are expressed in human bladder and TEU-2 cells, in which levels are regulated during urothelial differentiation. Annexin A1 down-regulation in patients with bladder pain syndrome might decrease cell survival and contribute to compromised urothelial function.

Estudo do papel desempenhado pelo heterotetrâmero de anexina A2 em células de cancro da mama hipóxicas

Dissertação de Mestrado, Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Free energy calculations of glycosaminoglycan - Protein interactions

Glycosaminoglycans (GAGs) are complex highly charged linear polysaccharides that have a variety of roles in biological processes. We report the first use of molecular dynamics (MD) free energy calculations using the MM/PBSA method to investigate the binding of GAGs to protein molecules, namely the platelet endothelial cell adhesion molecule 1 (PECAM-1) and annexin A2. Calculations of the free energy of the binding of heparin fragments of different sizes reveal the existence of a region of low GAG-binding affinity in domains 5-6 of PECAM-1 and a region of high affinity in domains 2-3, consistent with experimental data and ligand-protein docking studies. A conformational hinge movement between domains 2 and 3 was observed, which allows the binding of heparin fragments of increasing size (pentasaccharides to octasaccharides) with an increasingly higher binding affinity. Similar simulations of the binding of a heparin fragment to annexin A2 reveal the optimization of electrostatic and hydrogen bonding interactions with the protein and protein-bound calcium ions. In general, these free energy calculations reveal that the binding of heparin to protein surfaces is dominated by strong electrostatic interactions for longer fragments, with equally important contributions from van der Waals interactions and vibrational entropy changes, against a large unfavorable desolvation penalty due to the high charge density of these molecules.

Estudo proteômico da interação do Aspergillus fumigatus com células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs)

O Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete, principalmente, pacientes de Unidades Hematológicas, como aqueles com neutropenia profunda e prolongada. Após a filamentação este fungo angioinvasivo é capaz de ativar e causar danos em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) que passam a expressar um fenótipo pró-trombótico. A ativação destas células, dependente de contato célulacélula, é mediada por TNF-α e caracterizada pela expressão de moléculas próinflamatórias, como citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão. Recentemente, nosso grupo comparou a ativação endotelial de HUVECs desafiadas com cepas selvagens e uma cepa mutante para o gene UGM1. Nestes experimentos a cepa mutante Δugm1, que apresenta um fenótipo de maior produção de galactosaminogalactana (GAG) na parede celular, mostrou um fenótipo hiperadesivo e uma capacidade maior de ativar células endoteliais. Entretanto, os receptores e as vias de sinalização envolvidos nesta ativação permanecem desconhecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar as proteínas envolvidas nestes processos através do estudo das proteínas diferencialmente expressas nas HUVECs após a interação com A. fumigatus, usando a técnica proteômica 2D-DIGE. Brevemente, as HUVECs foram infectadas com tubos germinativos da cepa selvagem (AF293) e da cepa Δugm1 de A. fumigatus. Em seguida, as proteínas foram marcadas com diferentes fluorocromos e separadas por eletroforese bidimensional. A análise quantitativa foi realizada utilizando o software DeCyder. Foram identificadas por MS/MS cinco proteínas diferencialmente expressas, incluindo a galectina-1 e a anexina A2, ambas mais expressas após a interação, sendo a primeira ~25% mais expressa após a interação com a mutante Δugm1. Este trabalho propõe que a galectina-1 poderia ser o receptor endotelial para polímeros de galactose presentes na parede celular do A. fumigatus, e que a Anexina A2 poderia estar envolvida na sinalização intracelular em resposta a este patógeno. No entanto, experimentos complementares, em curso, são necessários para comprovar esta hipótese.

Dégradation des membres de la famille du LDLR par la convertase PCSK9 : troisième locus de l'hypercholestérolémie familiale

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont les principales causes de mortalité et de morbidité à travers le monde. En Amérique du Nord, on estime à 90 millions le nombre d’individus ayant une ou plusieurs MCV, à près de 1 million le nombre de décès reliés par année et à 525 milliards de dollars les coûts directs et indirects en 2010. En collaboration avec l’équipe du Dre. Boileau, notre laboratoire a récemment identifié, le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie familiale. Une étude publiée dans le New Engl J Med a révélé que l’absence de la convertase PCSK9 réduit de 88% le risque de MCV, corrélé à une forte réduction du taux de cholestérol plasmatique (LDL-C). Il fut démontré que PCSK9 lie directement le récepteur aux lipoprotéines de faible densité (LDLR) et, par un mécanisme méconnu, favorise sa dégradation dans les endosomes/lysosomes provoquant ainsi une accumulation des particules LDL-C dans le plasma. Dans cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à trois aspects bien distincts : [1] Quels sont les cibles de PCSK9 ? [2] Quelle voie du trafic cellulaire est impliquée dans la dégradation du LDLR par PCSK9 ? [3] Comment peut-on inhiber la fonction de PCSK9 ? [1] Nous avons démontré que PCSK9 induit la dégradation du LDLR de même que les récepteurs ApoER2 et VLDLR. Ces deux membres de la famille du LDLR (fortes homologies) sont impliqués notamment dans le métabolisme des lipides et de la mise en place de structures neuronales. De plus, nous avons remarqué que la présence de ces récepteurs favorise l’attachement cellulaire de PCSK9 et ce, indépendamment de la présence du LDLR. Cette étude a ouvert pour la première fois le spectre d’action de PCSK9 sur d’autres protéines membranaires. [2] PCSK9 étant une protéine de la voie sécrétoire, nous avons ensuite évalué l’apport des différentes voies du trafic cellulaire, soit extra- ou intracellulaire, impliquées dans la dégradation du LDLR. À l’aide de milieux conditionnées dérivés d’hépatocytes primaires, nous avons d’abord démontré que le niveau extracellulaire de PCSK9 endogène n’a pas une grande influence sur la dégradation intracellulaire du LDLR, lorsqu’incubés sur des hépatocytes provenant de souris déficientes en PCSK9 (Pcsk9-/-). Par analyses de tri cellulaire (FACS), nous avons ensuite remarqué que la surexpression de PCSK9 diminue localement les niveaux de LDLR avec peu d’effet sur les cellules voisines. Lorsque nous avons bloqué l’endocytose du LDLR dans les cellules HepG2 (lignée de cellules hépatiques pour l’étude endogène de PCSK9), nous n’avons dénoté aucun changement des niveaux protéiques du récepteur. Par contre, nous avons pu démontrer que PCSK9 favorise la dégradation du LDLR par l’intermédiaire d’une voie intracellulaire. En effet l’interruption du trafic vésiculaire entre le réseau trans-Golgien (RTG) et les endosomes (interférence à l’ARN contre les chaînes légères de clathrine ; siCLCs) prévient la dégradation du LDLR de manière PCSK9-dépendante. [3] Par immunobuvardage d’affinité, nous avons identifié que la protéine Annexine A2 (AnxA2) interagit spécifiquement avec le domaine C-terminal de PCSK9, important pour son action sur le LDLR. Plus spécifiquement, nous avons cartographié le domaine R1 (acides aminés 34 à 108) comme étant responsable de l’interaction PCSK9AnxA2 qui, jusqu’à présent, n’avait aucune fonction propre. Finalement, nous avons démontré que l’ajout d’AnxA2 prévient la dégradation du LDLR induite par PCSK9. En somme, nos travaux ont pu identifier que d’autres membres de la famille du LDLR, soit ApoER2 et VLDLR, sont sensibles à la présence de PCSK9. De plus, nous avons mis en évidence que l’intégrité du trafic intracellulaire est critique à l’action de PCSK9 sur le LDLR et ce, de manière endogène. Finalement, nous avons identifié l’Annexine A2 comme unique inhibiteur naturel pouvant interférer avec la dégradation du LDLR par PCSK9. Il est indéniable que PCSK9 soit une cible de premier choix pour contrer l’hypercholestérolémie afin de prévenir le développement de MCV. Cet ouvrage apporte donc des apports considérables dans notre compréhension des voies cellulaires impliquées, des cibles affectées et ouvre directement la porte à une approche thérapeutique à fort potentiel.

Annexins sense changes in intracellular pH during hypoxia

The pH(i) (intracellular pH) is an important physiological parameter which is altered during hypoxia and ischaemia, pathological conditions accompanied by a dramatic decrease in pH(i). Sensors of pH(i) include ion transport systems which control intracellular Ca2+ gradients and link changes in pH(i) to functions as diverse as proliferation and apoptosis. The annexins are a protein family characterized by Ca2+-dependent interactions with cellular membranes. Additionally, in vitro evidence points to the existence of pH-dependent, Ca(2+)-independent membrane association of several annexins. We show that hypoxia promotes the interaction of the recombinant annexin A2-S100A10 (p11) and annexin A6 with the plasma membrane. We have investigated in vivo the influence of the pH(i) on the membrane association of human annexins A1, A2, A4, A5 and A6 tagged with fluorescent proteins, and characterized this interaction for endogenous annexins present in smooth muscle and HEK (human embryonic kidney)-293 cells biochemically and by immunofluorescence microscopy. Our results show that annexin A6 and the heterotetramer A2-S100A10 (but not annexins A1, A4 and A5) interact independently of Ca2+ with the plasma membrane at pH 6.2 and 6.6. The dimerization of annexin A2 within the annexin A2-S100A10 complex is essential for the pH-dependent membrane interaction at this pH range. The pH-induced membrane binding of annexins A6 and A2-S100A10 might have consequences for their functions as membrane organizers and channel modulators.

O uso da PCR em tempo real para o estudo da carga parasitária e dos níveis transcricionais durante a infecção experimental por Trypanosoma cruzi

Trypanosoma cruzi is causative agent of Chagas disease, one of most neglected tropical diseases. Estimated that about 11 million people worldwide are infected by T. cruzi and about 6 to 7 million people are at risk in endemic areas. During the process of invasion of host and parasite interact enabling signal transduction and gene expression modulation in response to invasion. The diversity of activated proteins and pathways to repair the damage by disruption of the plasma membrane interest to us and thus present study developed a new form of detection and quantitation by polymerase chain reaction in real time (qPCR) of parasitic load T. cruzi and quantified transcriptional levels relative (RT-qPCR) of dysferlin, Sphingomyelin acid esferase (ASM), transcription factor EB (TFEB) Galectins 1 and 3 and Annexin A2. This study demonstrated that quantification by real time PCR using primers P21fw and P21rv was specific and sensitive for detection of T. cruzi in vivo and in vitro, as well as transcriptional levels of genes related to cytoskeletal organization and repair plasma membrane are modulated in response to damage generated by parasite.

ANXA2 enhances the progression of hepatocellular carcinoma via remodeling the cell motility associated structures

Hepatocellular carcinoma (HCC) ranks as the fifth most common malignancy worldwide. The detailed mechanism of signal regulation for HCC progression is still not known, and the high motility of cancer cells is known as a core property for cancer progression maintenance. Annexin A2 (ANXA2), a calcium-dependent phospholipids binding protein is highly expressed in HCC. To study the roles the excessively expressed ANXA2 during the progression of HCC, we inhibited the ANXA2 expression in SMMC-7721 cells using RNAi, followed by the analysis of cell growth, apoptosis and cell motility. To explore the relationship between the cell behaviors and its structures, the microstructure changes were observed under fluorescence microscopy, laser scanning confocal microscopy and electron microscopy. Our findings demonstrated that down-regulation of ANXA2 results in decreased the cell proliferation and motility, enhanced apoptosis, suppressed cell pseudopodia/filopodia, inhibited expression of F-actin and β-tubulin, and inhibited or depolymerized Lamin B. The cell contact inhibition was also analyzed in the paper. Take together, our results indicate that ANXA2 plays an important role to enhance the malignant behaviors of HCC cells, and the enhancement is closely based on its remodeling to cell structures.

Élucidation et identification des différents interacteurs impliqués dans le mécanisme de régulation du LDLR par la protéine PCSK9

Résumé : Les maladies cardiovasculaires représentent la principale cause de mortalité mondiale, soit le tiers des décès annuels selon l’Organisation mondiale de la Santé. L’hypercholestérolémie, caractérisée par une élévation des niveaux plasmatiques de lipoprotéines de faible densité (LDL), est l’un des facteurs de risque majeur pour les maladies cardiovasculaires. La proprotéine convertase subtilisine/kexine type 9 (PCSK9) joue un rôle essentiel dans l’homéostasie du cholestérol sanguin par la régulation des niveaux protéiques du récepteur LDL (LDLR). PCSK9 est capable de se lier au LDLR et favorise l’internalisation et la dégradation du récepteur dans les lysosomes. L’inhibition de PCSK9 s’avère une cible thérapeutique validée pour le traitement de l’hypercholestérolémie et la prévention des maladies cardiovasculaires. Par contre, plusieurs mécanismes responsables de la régulation et la dégradation du complexe PCSK9-LDLR n’ont pas encore été complètement caractérisés comme la régulation par la protéine annexin A2 (AnxA2), un inhibiteur endogène de PCSK9. De plus, plusieurs évidences suggèrent la présence d’une ou plusieurs protéines, encore inconnues, impliquées dans le mécanisme d’action de PCSK9. Celles-ci pourraient réguler l’internalisation et le transport du complexe PCSK9-LDLR vers les lysosomes. Les objectifs de cette thèse sont de mieux définir le rôle et l’impact de l’AnxA2 sur la protéine PCSK9 en plus d’identifier de nouveaux partenaires d’interactions de PCSK9 pour mieux caractériser son mécanisme d’action sur la régulation des niveaux de LDLR. Nous avons démontré que l’inhibition de PCSK9 par l’AnxA2 extracellulaire s’effectue via sa liaison aux domaines M1+M2 de la région C-terminale de PCSK9 et nous avons mis en évidence les premières preuves d’un contrôle intracellulaire de l’AnxA2 sur la traduction de l’ARNm de PCSK9. Nos résultats révèlent une liaison de l’AnxA2 à l’ARN messager de PCSK9 qui cause une répression traductionnelle. Nous avons également identifié la protéine glypican-3 (GPC3) comme un nouveau partenaire d’interaction extracellulaire avec le PCSK9 et intracellulaire avec le complexe PCSK9-LDLR dans le réticulum endoplasmique des cellules HepG2 et Huh7. Nos études démontrent que GPC3 réduit l’activité extracellulaire de PCSK9 en agissant comme un compétiteur du LDLR pour la liaison avec PCSK9. Une meilleure compréhension des mécanismes de régulation et de dégradation du complexe PCKS9-LDLR permettra de mieux évaluer l’impact et l’efficacité des inhibiteurs de la protéine PCSK9.

Ac2-26 mimetic peptide of annexin A1 inhibits local and systemic inflammatory processes induced by bothrops moojeni venom and the lys-49 phospholipase A2 in a rat model

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

眼镜王蛇泛素融合蛋白和核糖体蛋白L30的分子克隆与分析及大蹼铃蟾膜联蛋白A2样蛋白的纯化与活性研究

本论文分为两个部分。第一部分利用分子生物学手段对广西产眼镜王蛇（OPhiophagushannah）泛素融合蛋白基因和核糖体蛋白L30基因进行了克隆及分析；第二部分利用生物化学手段对大蹼铃蟾（Bombinamaxima）膜联蛋白A2样蛋白进行了初步研究。首先，从广西产眼镜王蛇毒腺中抽提总RNA，经mRNA纯化后构建眼镜王蛇毒腺。DNA文库，得到大概1.8*105个独立的克隆。从所构建的cDNA文库中，我们随机筛选200个克隆测序，得到两个在进化上高度保守的基因：泛素融合蛋白基因（GenBahk登录号为AF297036）和核糖体蛋白L30基因（GenBank登录号是AF297033）。前者cDNA的开放阅读框为387bp，后者为348bp。前者编码128个氨基酸残基组成的泛素融合蛋白前体；后者编码1巧个氨基酸残基组成的核糖体蛋白L30前体。由cDNA序列推导出的氨基酸序列分析表明，泛素融合蛋白前体包括N-末端的泛素结构域（76个氨基酸残基）和C-末端的核糖体蛋白L40结构域（52个氨基酸残基）。该蛋白为一高碱性蛋白，C末端含有一个"锌指"结构域。与16个物种比较的结果表明，眼镜王蛇与脊椎动物的泛素融合蛋白氨基酸序列相似度较高，具有高度的保守性。我们克隆到的眼镜王蛇泛素融合蛋白基因和核糖体蛋白L30基因为泛素家族和核糖体家族提供新的序列信息，有助于深入研究泛素蛋白和核糖体蛋白的结构、功能以及与其他物种的类似分子之间的相互关系。其次，通过阴离子交换，凝胶过滤和阳离子交换层析我们从大蹼铃蟾皮肤匀浆物中纯化了一个表观分子量为33000Da的单链蛋白，N-末端序列比较分析显示它与脊椎动物膜联蛋白AZ亚群有较高的同源性，与来自非洲爪蟾、红色原鸡和人膜联蛋白AZ序列的annexin核心的第一个重复区结构域序列一致性分别为78.9％、89％和68％，因此命名为大蹼铃蟾膜联蛋白AZ样蛋白（BAllLP）。BAllLP具有钙依赖性的抑制专一性血小板膜受体GPVI激动剂一Stejnulxin诱导人血小板聚集的生物学功能。

Role of annexin 1 gene expression in mouse craniofacial bone development

BACKGROUND: Annexin 1 is a 37-kDa protein that has complex intra- and extracellular effects. To discover whether the absence of this protein alters bone development, we monitored this event in the annexin-A1 null mice in comparison with littermate wild-type controls. METHODS: Radiographic and densitometry methods were used for the assessment of bone in annexin-A1 null mice at a gross level. We used whole-skeleton staining, histological analysis, and Western blotting techniques to monitor changes at the tissue and cellular levels. RESULTS: There were no gross differences in the appendicular skeleton between the genotypes, but an anomalous development of the skull was observed in the annexin-A1 null mice. This was characterized in the newborn annexin-A1 null animals by a delayed intramembranous ossification of the skull, incomplete fusion of the interfrontal suture and palatine bone, and the presence of an abnormal suture structure. The annexin-A1 gene was shown to be active in osteocytes during this phase and COX-2 was abundantly expressed in cartilage and bone taken from annexin-A1 null mice. CONCLUSIONS: Expression of the annexin-A1 gene is important for the normal development of the skull in mice, possibly through the regulation of osteoblast differentiation and a secondary effect on the expression of components of the cPLA2-COX-2 system. © 2007 Wiley-Liss, Inc.