Structure d'une tagatose-1,6-bisphosphate aldolase de classe I : étude d'une apparente perte de stéréospécificité

La tagatose-1,6-biphosphate aldolase de Streptococcus pyogenes est une aldolase de classe I qui fait montre d'un remarquable manque de spécificité vis à vis de ses substrats. En effet, elle catalyse le clivage réversible du tagatose-1,6-biphosphate (TBP), mais également du fructose-1,6-biphosphate (FBP), du sorbose-1,6-biphosphate et du psicose-1,6-biphosphate, quatre stéréoisomères, en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Afin de mettre à jour les caractéristiques du mécanisme enzymatique, une étude structurale de la TBP aldolase de S. pyogenes, un pathogène humain extrêmement versatile, a été entreprise. Elle a permis la résolution de la structure native et en complexe avec le DHAP, a respectivement 1.87 et 1.92 Å de résolution. Ces mêmes structures ont permis de se représenter plus clairement le site actif de l'enzyme en général, et les résidus catalytiques en particulier. Le trempage des cristaux de TBP aldolase dans une solution saturante de DHAP a en outre permis de piéger un authentique intermédiaire iminium, ainsi que sa géométrie particulière en atteste. Des expériences d'échange de proton, entreprises afin d'évaluer le stéréoisomérisme du transfert de proton catalytique, ont également permis de faire une intéressante découverte : la TBP aldolase ne peut déprotoner le coté pro-R du C3 du DHAP, mais peut le protonner. Ce résultat, ainsi que la comparaison de la structure du complexe TBP aldolase-DHAP avec la structure du complexe FBP aldolase de muscle de lapin- DHAP, pointe vers un isomérisme cis-trans autour du lien C2-C3 de la base de Schiff formée avec le DHAP. De plus, la résolution de ces deux structures a permis de mettre en évidence trois régions très mobiles de la protéine, ce qui pourrait être relié au rôle postulé de son isozyme chez S. pyogenes dans la régulation de l’expression génétique et de la virulence de la bactérie. La cristallographie par rayons X et la cinétique enzymatique ont ainsi permis d'avancer dans l'élucidation du mécanisme et des propriétés structurales de cette enzyme aux caractéristiques particulières.

Relation entre CaMKII et les dynamiques calciques endothéliales : impact de l'hypertension arterielle.

L’endothélium vasculaire joue un rôle prépondérant dans la régulation du tonus vasculaire en générant l’oxyde nitrique (NO), la prostacycline (PGI2) et les facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF) comme puissants vasodilatateurs. Ces mécanismes requièrent le calcium (Ca2+) à divers niveaux, démontrant l’importance des dynamiques calciques endothéliales. Une perturbation de l’homéostasie calcique est observée dans une dysfonction endothéliale liée à l’hypertension artérielle. Il est impératif d’approfondir nos connaissances sur les signalisations calciques endothéliales impliquées dans le contrôle du tonus vasculaire. Des études récentes ont montré qu’une variation locale de la concentration en Ca2+ libre intracellulaire ([Ca2+]i) est suffisante pour générer une réponse physiologique importante. Les pulsars calciques sont caractérisés par une augmentation de [Ca2+]i spontanée et transitoire spécifiquement localisée au niveau des projections myoendothéliales (PMEs). Ces PMEs sont des sites de communication privilégiés entre les cellules endothéliales (CEs) et les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Les pulsars calciques sont impliqués dans le mécanisme de l’EDHF via l’activation des canaux potassiques Ca2+-dépendant de moyenne conductance (KCa3.1 ou IKCa). Les travaux de cette thèse visent à améliorer nos connaissances sur les signalisations calciques locales en caractérisant une nouvelle voie de signalisation pouvant être impliquée dans la régulation du tonus vasculaire en condition physiopathologique. Outre les canaux KCa3.1 peu d’informations sont disponibles sur les cibles sensibles aux pulsars calciques. Une première étude a permis d’identifier la protéine kinase II dépendante du complexe Ca2+/calmoduline (CaMKII) sous ses isoformes α, β et δ dans les CEs d’artères natives de souris comme une cible pouvant être modulée par les pulsars calciques. Des études en immunofluorescence ont permis d’observer la localisation particulière de CaMKII endothéliale dans les PMEs, les sites des pulsars calciques. Une stimulation spécifique des pulsars calciques par la phényléphrine (PE) engendre un recrutement de CaMKII dans les PMEs. Sachant que CaMKII active l’oxyde nitrique synthase endothéliale (NOS3), nous avons évalué l’impact d’une stimulation des pulsars calciques sur la production de NO en présence d’un inhibiteur de CaMKII, le KN-93. Nous avons démontré que la production de NO est en partie dépendante de l’activation de CaMKII par les pulsars calciques. En utilisant un modèle d’hypertension induite par l’infusion chronique de PE, nous avons permis de mettre en évidence une perturbation dans la relation entre les pulsars calciques et CaMKII. Dans une seconde étude nous avons établi deux modèles (normo- et hypertendus) d’infusion chronique à l’angiotensine II (AngII) afin évaluer l’impact des ROS et de l’hypertension sur la voie de signalisation pulsars/CaMKII/NO. Nos résultats ont montré une augmentation des pulsars calciques accompagnée d’un recrutement de CaMKII dans les PMEs. Une stimulation aigue à l’AngII suggère que les ROS modulent les dynamiques calciques et que l’AngII stimule la production de NO. Cette étude propose que ces voies de signalisations impliquent les récepteurs de type 1 et 2 à l’AngII (AT1 et AT2). L’étude des pulsars calciques dépend fortement de la structure native des artères qui permet de conserver la formation des PMEs. La dernière étude présentée dans cette thèse a permis d’établir une relation entre les PMEs et les pulsars calciques dans trois lits vasculaires distincts (artères mésentériques, pulmonaires et coronariennes). Nos résultats ont montré que les paramètres cinétiques des pulsars calciques sont fortement conservés entre les différents lits vasculaires. Toutefois, la fréquence globale ainsi que le nombre de sites actifs des pulsars calciques diffèrent avec une proportion plus élevée dans les artères mésentériques et coronariennes comparativement aux artères pulmonaires. Ces résultats corrèlent avec le nombre plus élevé de PMEs retrouvé dans les artères mésentériques et coronariennes. Ces travaux suggèrent que les pulsars calciques sont fondamentaux pour les artères de résistance. Les études de cette thèse ont mené à l’identification d’une nouvelle voie de signalisation impliquant les pulsars calciques et CaMKII endothéliale dans la stimulation de la production de NO. Cette nouvelle voie de signalisation pourrait être impliquée dans la régulation du tonus vasculaire en condition physiopathologique. Les pulsars calciques semblent être fortement conservés entre les différentes artères de résistances et ce malgré la disparité dans les PMEs, suggérant un rôle prépondérant dans la fonction vasculaire. Ces travaux ouvrent une avenue pour le développement de potentielles cibles thérapeutiques pouvant contrer la dysfonction endothéliale associée à l’hypertension artérielle.

Genome-Wide Analysis in Brazilian Xavante Indians Reveals Low Degree of Admixture

Characterization of population genetic variation and structure can be used as tools for research in human genetics and population isolates are of great interest. The aim of the present study was to characterize the genetic structure of Xavante Indians and compare it with other populations. The Xavante, an indigenous population living in Brazilian Central Plateau, is one of the largest native groups in Brazil. A subset of 53 unrelated subjects was selected from the initial sample of 300 Xavante Indians. Using 86,197 markers, Xavante were compared with all populations of HapMap Phase III and HGDP-CEPH projects and with a Southeast Brazilian population sample to establish its population structure. Principal Components Analysis showed that the Xavante Indians are concentrated in the Amerindian axis near other populations of known Amerindian ancestry such as Karitiana, Pima, Surui and Maya and a low degree of genetic admixture was observed. This is consistent with the historical records of bottlenecks experience and cultural isolation. By calculating pair-wise F-st statistics we characterized the genetic differentiation between Xavante Indians and representative populations of the HapMap and from HGDP-CEPH project. We found that the genetic differentiation between Xavante Indians and populations of Ameridian, Asian, European, and African ancestry increased progressively. Our results indicate that the Xavante is a population that remained genetically isolated over the past decades and can offer advantages for genome-wide mapping studies of inherited disorders.

Étude du mécanisme de repliement de l'ubiquitine de levure par l'introduction de contraintes conformationnelles dans son état dénaturé

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du mécanisme de repliement de l'ubiquitine de levure par l'introduction de contraintes conformationnelles dans son état dénaturé

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation structurale de l'aptamère du riborégulateur SAM-I

La détermination de la structure d’une molécule dans une cellule est souvent la première étape à la compréhension de son mode d’action. Un exemple flagrant est le riborégulateur, qui est un ARN hautement structuré capable de lier un ligand et de modifier la régulation génique chez les bactéries. Cette étude se penche sur la structure de l’aptamère d’un riborégulateur pouvant se lier au métabolite S-adénosylméthionine (SAM), qui est impliqué dans des réactions de méthylations essentielles dans une cellule. Plus précisément, le modèle sélectionné pour ces travaux provient de la famille SAM-I et est composé de quatre tiges (P1 à P4). En utilisant des techniques biophysiques telles le FRET et le single-molecule FRET (sm-FRET), nous pouvons comprendre plus en détails le dynamisme structural du repliement de l’aptamère qui se passe en deux étapes. La première étape de repliement de l’aptamère est constituée par la formation de l’état intermédiaire induite par la liaison du magnésium. Cet état a été caractérisé grâce à des mutations nucléotidiques bloquant des changements conformationnels spécifiques. Aussi, cette étude a permis d’ajouter des détails biophysiques sur la dernière étape de repliement de l’aptamère induite par la liaison de SAM. La réorganisation finale du site de liaison implique une rotation de la tige P1. D’ailleurs, la formation de la tige P1 permet le contrôle direct de l’expression génétique. Ces deux étapes permettent à l’aptamère du riborégulateur SAM d’adopter sa structure native essentielle à l’arrêt de transcription. En bref, nous décrivons en détail les mécanismes structuraux expliquant le fonctionnement du riborégulateur SAM. Certains de ces mécanismes pourraient être communs à plusieurs classes de riborégulateurs, d’où l’intérêt de prospecter d’autres cibles.

Population structure and patterns of genetic variation in a pearl oyster (Pinctada radiata) native to the Arabian Gulf

The study assessed natural levels and patterns of genetic variation in Arabian Gulf populations of a native pearl oyster to define wild population structure considering potential intrinsic and extrinsic factors that could influence any wild structure detected. The study was also the first attempt to develop microsatellite markers and to generate a genome survey sequence (GSS) dataset for the target species using next generation sequencing technology. The partial genome dataset generated has potential biotechnological applications and for pearl oyster farming in the future.

General expression for probabilistic estimation of multiphase structure invariants in the case of a native protein and multiple derivatives. Application to estimates of the three-phase structure invariants

Concise probabilistic formulae with definite crystallographic implications are obtained from the distribution for eight three-phase structure invariants (3PSIs) in the case of a native protein and a heavy-atom derivative [Hauptman (1982). Acta Cryst. A38, 289-294] and from the distribution for 27 3PSIs in the case of a native and two derivatives [Fortier, Weeks & Hauptman (1984). Acta Cryst. A40, 646-651]. The main results of the probabilistic formulae for the four-phase structure invariants are presented and compared with those for the 3PSIs. The analysis directly leads to a general formula of probabilistic estimation for the n-phase structure invariants in the case of a native and m derivatives. The factors affecting the estimated accuracy of the 3PSIs are examined using the diffraction data from a moderate-sized protein. A method to estimate a set of the large-modulus invariants, each corresponding to one of the eight 3PSIs, that has the largest \Delta\ values and relatively large structure-factor moduli between the native and derivative is suggested, which remarkably improves the accuracy, and thus a phasing procedure making full use of all eight 3PSIs is proposed.

Conduit artery structure and function in lowlanders and native highlanders: relationships with oxidative stress and role of sympathoexcitation

Research detailing the normal vascular adaptions to high altitude is minimal and often confounded by pathology (e.g. chronic mountain sickness) and methodological issues. We examined vascular function and structure in: (1) healthy lowlanders during acute hypoxia and prolonged (∼2 weeks) exposure to high altitude, and (2) high-altitude natives at 5050 m (highlanders). In 12 healthy lowlanders (aged 32 ± 7 years) and 12 highlanders (Sherpa; 33 ± 14 years) we assessed brachial endothelium-dependent flow-mediated dilatation (FMD), endothelium-independent dilatation (via glyceryl trinitrate; GTN), common carotid intima–media thickness (CIMT) and diameter (ultrasound), and arterial stiffness via pulse wave velocity (PWV; applanation tonometry). Cephalic venous biomarkers of free radical-mediated lipid peroxidation (lipid hydroperoxides, LOOH), nitrite (NO₂^–) and lipid soluble antioxidants were also obtained at rest. In lowlanders, measurements were performed at sea level (334 m) and between days 3–4 (acute high altitude) and 12–14 (chronic high altitude) following arrival to 5050 m. Highlanders were assessed once at 5050 m. Compared with sea level, acute high altitude reduced lowlanders’ FMD (7.9 ± 0.4 vs. 6.8 ± 0.4%; P = 0.004) and GTN-induced dilatation (16.6 ± 0.9 vs. 14.5 ± 0.8%; P = 0.006), and raised central PWV (6.0 ± 0.2vs. 6.6 ± 0.3 m s⁻¹; P = 0.001). These changes persisted at days 12–14, and after allometrically scaling FMD to adjust for altered baseline diameter. Compared to lowlanders at sea level and high altitude, highlanders had a lower carotid wall:lumen ratio (∼19%, P ≤ 0.04), attributable to a narrower CIMT and wider lumen. Although both LOOH and NO₂^– increased with high altitude in lowlanders, only LOOH correlated with the reduction in GTN-induced dilatation evident during acute (n = 11, r = −0.53) and chronic (n = 7, r = −0.69; P ≤ 0.01) exposure to 5050 m. In a follow-up, placebo-controlled experiment (n = 11 healthy lowlanders) conducted in a normobaric hypoxic chamber (inspired O₂ fraction () = 0.11; 6 h), a sustained reduction in FMD was evident within 1 h of hypoxic exposure when compared to normoxic baseline (5.7 ± 1.6 vs. 8.0 ±1.3%; P < 0.01); this decline in FMD was largely reversed following α₁-adrenoreceptor blockade. In conclusion, high-altitude exposure in lowlanders caused persistent impairment in vascular function, which was mediated partially via oxidative stress and sympathoexcitation. Although a lifetime of high-altitude exposure neither intensifies nor attenuates the impairments seen with short-term exposure, chronic high-altitude exposure appears to be associated with arterial remodelling.

Genetic structure, relationships and admixture with wild relatives in native pig breeds from Iberia and its islands

Background: Native pig breeds in the Iberian Peninsula are broadly classified as belonging to either the Celtic or the Mediterranean breed groups, but there are other local populations that do not fit into any of these groups. Most of the native pig breeds in Iberia are in danger of extinction, and the assessment of their genetic diversity and population structure, relationships and possible admixture between breeds, and the appraisal of conservation alternatives are crucial to adopt appropriate management strategies. Methods: A panel of 24 microsatellite markers was used to genotype 844 animals representing the 17 most important native swine breeds and wild populations existing in Portugal and Spain and various statistical tools were applied to analyze the results. Results: Genetic diversity was high in the breeds studied, with an overall mean of 13.6 alleles per locus and an average expected heterozygosity of 0.80. Signs of genetic bottlenecks were observed in breeds with a small census size, and population substructure was present in some of the breeds with larger census sizes. Variability among breeds accounted for about 20% of the total genetic diversity, and was explained mostly by differences among the Celtic, Mediterranean and Basque breed groups, rather than by differences between domestic and wild pigs. Breeds clustered closely according to group, and proximity was detected between wild pigs and the Mediterranean cluster of breeds. Most breeds had their own structure and identity, with very little evidence of admixture, except for the Retinto and Entrepelado varieties of the Mediterranean group, which are very similar. Genetic influence of the identified breed clusters extends beyond the specific geographical areas across borders throughout the Iberian Peninsula, with a very sharp transition from one breed group to another. Analysis of conservation priorities confirms that the ranking of a breed for conservation depends on the emphasis placed on its contribution to the betweenand within-breed components of genetic diversity. Conclusions: Native pig breeds in Iberia reveal high levels of genetic diversity, a solid breed structure and a clear organization in well-defined clusters.

A rare structure at the syntax-discourse interface: heritage and Spanish-dominant native speakers weigh in

The present study examines knowledge of the discourse-appropriateness of Clitic Right Dislocation (CLRD) in a population of Heritage (HS) and Spanish-dominant Native Speakers in order to test the predictions of the Interface Hypothesis (IH; Sorace 2011). The IH predicts that speakers in language contact situations will experience difficulties with integrating information involving the interface of syntax and discourse modules. CLRD relates a dislocated constituent to a discourse antecedent, requiring integration of syntax and pragmatics. Results from an acceptability judgment task did not support the predictions of the IH. No statistical differences between the HSs’ performance and that of L1-dominant native speakers were evidenced when participants were presented with an offline task. Thus, our study did not find any evidence of “incomplete acquisition” (Montrul 2008) as it pertains to this specific linguistic structure.

Invasive Africanized honeybees change the structure of native pollination networks in Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The structure of a native L-amino acid oxidase, the major component of the Vipera ammodytes ammodytes venomic, reveals dynamic active site and quaternary structure stabilization by divalent ions

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