Nuclear scaffold proteins are differently sensitive to stabilizing treatment by heat or Cu++.

The distribution of three nuclear scaffold proteins (of which one is a component of a particular class of nuclear bodies) has been studied in intact K562 human erythroleukemia cells, isolated nuclei, and nuclear scaffolds. Nuclear scaffolds were obtained by extraction with the ionic detergent lithium diidosalicylate (LIS), using nuclei prepared in the absence of divalent cations (metal-depleted nuclei) and stabilized either by a brief heat exposure (20 min at 37C or 42C) or by Cu++ ions at 0C. Proteins were visualized by in situ immunocytochemistry and confocal microscopy. Only a 160-kD nuclear scaffold protein was unaffected by all the stabilization procedures performed on isolated nuclei. However, LIS extraction and scaffold preparation procedures markedly modified the distribution of the polypeptide seen in intact cells, unless stabilization had been performed by Cu++. In isolated nuclei, only Cu++ treatment preserved the original distribution of the two other antigens (M(r), 125 and 126 kD), whereas in heat-stabilized nuclei we detected dramatic changes. In nuclear scaffolds reacted with antibodies to 125 and 126-kD proteins, the fluorescent pattern was always disarranged regardless of the stabilization procedure. These results, obtained with nuclei prepared in the absence of Mg+2 ions, indicate that heat treatment per se can induce changes in the distribution of nuclear proteins, at variance with previous suggestions. Nevertheless, each of the proteins we have studied behaves in a different way, possibly because of its specific association with the nuclear scaffold.

Nanoparticles for gene delivery to retinal pigment epithelial cells.

PURPOSE: To evaluate the safety and potential use of poly(lactic) acid (PLA) and poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) nanoparticles (NPs) as vectors for gene transfer to RPE cells. METHODS: Experiments were conducted with primary bovine RPE cells and with the ARPE-19 human RPE cell line. Rhodamine loaded NPs were used to study factors influencing the internalization process by the various RPE cells: concentrations of NPs, duration of contact time, stage of cell culture and ambient temperature. The extent of NPs internalization was evaluated by fluorescence and phase microscopy. Potential NP toxicity was measured by the trypan blue exclusion dye test and the MTT method. Green fluorescent protein (GFP) plasmid or red nuclear fluorescent protein (RNFP) plasmid were sequestered in NPs. The ability ot these "loaded" NPs to generate gene transfection and protein expression in RPE cells was assessed both in vivo and in vitro by fluorescence and confocal microscopy. RESULTS: The extent of NP internalization in cultured cells increases with their concentration reaching a plateau at 1 mg/ml and a contact time of up to 6 h. Temperature and culture stage did not influence the in vitro internalization process. No toxic effects on RPE cells could be detected when these were incubated with up to 4 mg/ml of NPs. In human and bovine RPE cells incubated with GFP loaded NPs, cytoplasmic green fluorescence was observed in 14+/-1.65% of the cultured cells. Incubation with RNFP loaded NPs yielded a nuclear red fluorescence in 18.9+/-1.6% of the cells. These percentage levels of expression initially detected after 48 h of incubation remained unchanged during the following 8 additional days in culture. No significant differences in the extent of cytoplasm or nuclear fluorescence expression were observed between bovine or human RPE cultured cells. In vivo, a preferential RNFP expression within the RPE cell layer was detected after intra vitreous injection of RNFP plasmid loaded NPs. CONCLUSIONS: The ability of PLGA NPs to sequester plasmids, their nontoxic characteristics, and rapid internalization enables gene transfer and expression in RPE cells. These findings may be of potential use when designing future gene therapy strategies for ocular diseases of the posterior segment.

The L-type voltage-gated calcium channel modulates microglial pro-inflammatory activity

Under pathological conditions, microglia, the resident CNS immune cells, become reactive and release pro-inflammatory cytokines and neurotoxic factors. We investigated whether this phenotypic switch includes changes in the expression of the L-type voltage-gated calcium channel (VGCC) in a rat model of N-methyl-d-aspartate-induced hippocampal neurodegeneration. Double immunohistochemistry and confocal microscopy evidenced that activated microglia express the L-type VGCC. We then analyzed whether BV2 microglia express functional L-type VGCC, and investigated the latter's role in microglial cytokine release and phagocytic capacity. Activated BV2 microglia express the CaV1.2 and CaV1.3 subunits of the L-type VGCC determined by reverse transcription-polymerase chain reaction, Western blot and immunocytochemistry. Depolarization with KCl induced a Ca2+ entry facilitated by Bay k8644 and partially blocked with nifedipine, which also reduced TNF-α and NO release by 40%. However, no nifedipine effect on BV2 microglia viability or phagocytic capacity was observed. Our results suggest that in CNS inflammatory processes, the L-type VGCC plays a specific role in the control of microglial secretory activity.

Étude du mécanisme d’augmentation de la relâche virale par la protéine Vpu du VIH-1

Les différentes protéines accessoires du VIH-1, l’agent étiologique du SIDA, optimisent la réplication et la propagation du virus in vivo. Parmi ces dernières figure Vpu, l’antagoniste du facteur de restriction nommé Tetherin qui prévient la relâche des particules virales à partir de la surface de cellules infectées. En diminuant son expression de surface, Vpu prévient l’incorporation de ce facteur de restriction dans la particule virale en formation et conséquemment, empêche la formation d’une ancre protéique reliant le virus mature à la membrane plasmique de la cellule infectée. La mécanistique sous-jacente n’était cependant pas connue. Cette présente thèse relate nos travaux exécutés afin d’élucider la dynamique des mécanismes cellulaires responsables de cet antagonisme. Une approche de mutagénèse dirigée a d’abord permis d’identifier deux régions contenant des déterminants de la localisation de Vpu dans le réseau trans-Golgi (RTG), puis de démontrer la relation existante entre cette distribution et l’augmentation de la relâche des particules virales. Des expériences subséquentes de marquage métabolique suivi d’une chasse exécutées dans des systèmes cellulaires où Tetherin est exprimée de façon endogène ont suggéré le caractère dispensable de l’induction par Vpu de la dégradation du facteur de restriction lors de son antagonisme. En revanche, une approche de réexpression de Tetherin conduite en cytométrie en flux, confirmée en microscopie confocale, a mis en évidence une séquestration de Tetherin dans le RTG en présence de Vpu, phénomène qui s’est avéré nécessiter l’interaction entre les deux protéines. L’usage d’un système d’expression de Vpu inductible conjugué à des techniques de cytométrie en flux nous a permis d’apprécier l’effet majeur de Vpu sur la Tetherin néo-synthétisée et plus mineur sur la Tetherin de surface. En présence de Vpu, la séquestration intracellulaire de la Tetherin néo-synthétisée et la légère accélération de l’internalisation naturelle de celle en surface se sont avérées suffisantes à la réduction de son expression globale à la membrane plasmique et ce, à temps pour l’initiation du processus de relâche virale. À la lumière de nos résultats, nous proposons un modèle où la séquestration de la Tetherin néo-synthétisée dans le RTG préviendrait le réapprovisionnement de Tetherin en surface qui, combinée avec l’internalisation naturelle de Tetherin à partir de la membrane plasmique, imposerait l’établissement d’un nouvel équilibre de Tetherin incompatible avec une restriction de la relâche des particules virales. Cette thèse nous a donc permis d’identifier un processus par lequel Vpu augmente la sécrétion de virus matures et établit une base mécanistique nécessaire à la compréhension de la contribution de Vpu à la propagation et à la pathogénèse du virus, ce qui pourrait mener à l’élaboration d’une stratégie visant à contrer l’effet de cette protéine virale.

L’entérotoxine STb d’Escherichia coli affecte les jonctions serrées des cellules intestinales épithéliales

La toxine thermostable d’E.coli (STb) est une cause de diarrhée chez l’homme et l’animal. STb se lie au sulfatide, son récepteur, puis s’internalise. Dans le cytoplasme, par une cascade d’événements, STb déclenche l’ouverture des canaux ioniques permettant la sécrétion des ions et la perte d’eau menant à la diarrhée. Les jonctions serrées forment une barrière physique intercellulaire dans les cellules épithéliales intestinales, contrôlant ainsi le flux paracellulaire des ions et de l’eau. Les jonctions serrées sont affectées par divers pathogènes et par leurs toxines. À ce jour, l’effet de STb sur les jonctions serrées n’a pas été étudié. L’étude entreprise visait à explorer l’effet de STb sur les jonctions serrées et la barrière épithéliale des cellules intestinales. Des cellules épithéliales intestinales du colon humain (T84) ont été traitées pendant 24h soit avec la toxine STb purifiée soit avec une souche d’E.coli exprimant STb. La résistance transépithéliale (TER), le flux de marqueurs paracellulaires et la microscopie confocale ont été utilisés pour analyser les effets de STb sur les jonctions serrées. Les monocouches traitées par la souche E.coli exprimant STb et la toxine STb purifiée ont manifesté une forte réduction de TER (p<0.0001) parallèlement à une augmentation significative de la perméabilité paracellulaire à l’Albumine de Sérum Bovin marqué avec l’IsoThioCyanate Fluoroscéine, BSA-FITC (p<0.0001) comparativement aux cellules non traitées et aux cellules traitées par une souche d’E.coli commensale non-toxinogène. L’augmentation de la perméabilité paracellulaire induite par STb a été associée à une dissolution générale et une condensation des fibres de stress centrales des filaments d’actine. Le réarrangement des filaments d’actine a été accompagné par une redistribution et une fragmentation des protéines des jonctions serrées dont l’occludine, la claudine-1 et la Zonula Occludens-1. Les mêmes modifications on été observées après l’intoxication des cellules T84 avec un octapeptide synthétique retrouvé dans la séquence de STb correspondant à une séquence consensus de la toxine ZOT de Vibrio cholerae, impliquée dans la réorganisation des jonctions serrées. Cet effet n’a pas été observé lorsque les cellules ont été traitées avec un octapeptide synthétique comportant les mêmes acides aminés mais distribués de façon aléatoire ou avec la toxine mutée (D30V). Nos résultats montrent pour la première fois que STb induit le dysfonctionnement de la barrière épithéliale intestinale en modifiant la distribution des protéines des jonctions serrées. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour la compréhension de la pathogenèse de diarrhée causée par la toxine STb.

L’entérotoxine STb d’Escherichia coli déloge la claudine-1 des jonctions serrées

Escherichia coli produit diverses entérotoxines thermolabiles et thermostables. STb est une toxine de faible poids moléculaire résistant à la chaleur chargée de la diarrhée chez les animaux de la ferme. Une étude antérieure a montré que les cellules ayant internalisé la toxine STb provoquent un dysfonctionnement de la barrière épithéliale par des changements dans les protéines des jonctions serrées (TJ). Ces modifications contribuent probablement à la diarrhée observée. Pour mieux comprendre le mécanisme de l'augmentation de la perméabilité intestinale, nous avons traité les cellules du côlon humain (T84) avec la toxine purifiée STb une fois que les cellules ont été récoltées et les protéines extraites. Après l'utilisation d'une solution contenant 1% de Nonidet P-40 (un détergent non dénaturant, non ionique), nous avons étudié la distribution de la claudine -1, une protéine majeure des TJs, responsable de l'imperméabilité de l'épithélium, entre la membrane (NP40-insoluble) et le cytoplasme (NP40-soluble). En utilisant l’immunoblot et la microscopie confocale, nous avons observé que le traitement des monocouches de cellules T84 avec STb induit la redistribution de la claudine-1. Après 24h, les cellules cultivées en milieu faible en Ca+ (5 uM) et traitées par STb, ont montré qu’environ 40 % de plus de la claudine-1 se sont délogées dans le cytoplasme par comparaison au contrôle. En passant d’un milieu faible à un milieu contenant des quantités physiologiques de Ca++ (1,8 mM) nous avons observé une augmentation du taux de claudine- 1 délogé, comme la délocalisation comparable et ce, après 6h. Un milieu supplémenté avec la même concentration de Mg++ ou Zn++ n'a pas affecté le taux de délogement comparé au milieu contenant une faible teneur en Ca++. En utilisant des anticorps anti-phosphosérine et anti-phosphothréonine, nous avons observé que la perte des claudines-1 de la membrane a été accompagnée par une déphosphorylation de cette protéine des TJs. Dans l'ensemble, nos résultats ont montré une importante redistribution de la claudine-1 dans les cellules traitées par la toxine STb. La perte de la claudine-1 phosphorylée de la membrane est susceptible d'être impliquée dans la perméabilité accrue observée. Les mécanismes par lesquels ces changements sont provoqués restent à élucider.

L’expression des cyclo-oxygénases et des oxydes nitriques synthases avec les protéines adaptatrices TRAFs dans les cellules progénitrices endothéliales

L’interaction du CD40L plaquettaire avec le CD40 exprimé par les mono-lymphocytaires, dont les cellules progénitrices endothéliales (EPCs), médie l’hémostase. Deux sous-types d’EPCs induisent la réparation vasculaire : les early outgrowth cells (EOCs) et les endothelial colony forming cells (ECFCs). Les EOCs expriment des protéines adaptatrices s’associant aux récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TRAFs) nécessaires à la signalisation du CD40. L’association des TRAFs au CD40 contribuerait à la fonction antiplaquettaire d’EOCs prétraitées au CD40L, via la libération de prostacycline (PGI2) ou d'oxyde nitrique (NO). Toutefois, la contribution des TRAFs des ECFCs dans la libération de PGI2 et de NO via la régulation des cyclo-oxygénases (COX) et des NO synthases (NOS) demeure inexplorée. Cette étude vise à comprendre le rôle des TRAFs, COX et NOS dans les ECFCs. Nous avons différencié des EPCs via la culture de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMCs) dans un milieu à croissance endothéliale (EGM-2) et révélé, par microscopie optique et confocale, le phénotype monocytaire de nos EOCs et de cellules endothéliales (ECs) de nos ECFCs, incluant leurs caractéristiques endothéliales par cytométrie en flux. L’expression constitutive de l’eNOS, l’iNOS, la COX-1 et faiblement la COX-2 dans nos ECFCs et ECs, des enzymes absentes de nos EOCs, a été décelée par Western Blot. Le profil d'expression des TRAFs dans nos EOCs, ECFCs, PBMCs et ECs a démontré la présence variée du CD40 et celle des TRAF1, 2, 3, 5 et 6, selon le type cellulaire. En conclusion, nous avons révélé la présence de TRAFs, COX et NOS, ainsi que leur expression différentielle dans les EOCs et ECFCs. Des études portant sur l’association des TRAFs au CD40 éclaireront sur les mécanismes intracellulaires impliqués dans la régulation de la synthèse de PGI2 et de NO et la fonction antiplaquettaire des EPCs.

Polymer-drug conjugates for combination anticancer therapy: investigating the mechanism of action.

We developed a family of polymer-drug conjugates carrying the combination of the anticancer agent epirubicin (EPI) and nitric oxide (NO). EPI-PEG-(NO)8, carrying the highest content of NO, displayed greater activity in Caco-2 cells while it decreased toxicity against endothelium cells and cardiomyocytes with respect to free EPI. FACS and confocal microscopy confirmed conjugates internalization. Light scattering showed formation of micelle whose size correlated with internalization rate. EPI-PEG-(NO)8 showed increased bioavailability in mice compared to free EPI.

Endosomal proteolysis regulates calcitonin gene-related peptide responses in mesenteric arteries

Background and Purpose: Calcitonin gene‐related peptide (CGRP) is a potent vasodilator, implicated in the pathogenesis of migraine. CGRP activates a receptor complex comprising, calcitonin receptor‐like receptor (CLR) and receptor activity‐modifying protein 1 (RAMP1). In vitro studies indicate recycling of CLR•RAMP1 is regulated by degradation of CGRP in early endosomes by endothelin‐converting enzyme‐1 (ECE‐1). However, it is not known if ECE‐1 regulates the resensitization of CGRP‐induced responses in functional arterial tissue. Experimental Approach: CLR, ECE‐1a‐d and RAMP1 expression in rat mesenteric artery smooth muscle cells (RMA‐SMCs) and mesenteric arteries was analyzed by RT‐PCR and by immunofluorescence and confocal microscopy. CGRP‐induced signaling in cells was examined by measuring cAMP production and ERK activation. CGRP‐induced relaxation of arteries was measured by isometric wire myography. ECE‐1 was inhibited using the specific inhibitor, SM‐19712. Key Results: RMA‐SMCs and arteries contained mRNA for CLR, ECE‐1a‐d and RAMP1. ECE‐1 was present in early endosomes of RMA‐SMCs and in the smooth muscle layer of arteries. CGRP induced endothelium‐independent relaxation of arteries. ECE‐1 inhibition had no effect on initial CGRP‐induced responses but reduced cAMP generation in RMA‐SMCs and vasodilation in mesenteric arteries responses to subsequent CGRP challenges. Conclusions and Implications: ECE‐1 regulates the resensitization of responses to CGRP in RMA‐SMCs and mesenteric arteries. CGRP‐induced relaxation does not involve endothelium‐derived pathways. This is the first report of ECE‐1 regulating CGRP responses in SMCs and arteries. ECE‐1 inhibitors may attenuate an important vasodilatory pathway, implicated in primary headaches and may represent a new therapeutic approach for the treatment of migraine.

A synthetic peptide selectively kills only virulent Paracoccidioides brasiliensis yeasts

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

The selective neurotoxin DSP-4 impairs the noradrenergic projections from the locus coeruleus to the inferior colliculus in rats

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

Intermolecular interactions of the malate synthase of Paracoccidioides spp

Background: The fungus Paracoccidioides spp is the agent of paracoccidioidomycosis (PCM), a pulmonary mycosis acquired by the inhalation of fungal propagules. Paracoccidioides malate synthase (PbMLS) is important in the infectious process of Paracoccidioides spp because the transcript is up-regulated during the transition from mycelium to yeast and in yeast cells during phagocytosis by murine macrophages. In addition, PbMLS acts as an adhesin in Paracoccidioides spp. The evidence for the multifunctionality of PbMLS indicates that it could interact with other proteins from the fungus and host. The objective of this study was to identify and analyze proteins that possibly bind to PbMLS (PbMLS-interacting proteins) because protein interactions are intrinsic to cell processes, and it might be possible to infer the function of a protein through the identification of its ligands. Results: The search for interactions was performed using an in vivo assay with a two-hybrid library constructed in S. cerevisiae; the transcripts were sequenced and identified. In addition, an in vitro assay using pull-down GST methodology with different protein extracts (yeast, mycelium, yeast-secreted proteins and macrophage) was performed, and the resulting interactions were identified by mass spectrometry (MS). Some of the protein interactions were confirmed by Far-Western blotting using specific antibodies, and the interaction of PbMLS with macrophages was validated by indirect immunofluorescence and confocal microscopy. In silico analysis using molecular modeling, dynamics and docking identified the amino acids that were involved in the interactions between PbMLS and PbMLS-interacting proteins. Finally, the interactions were visualized graphically using Osprey software. Conclusion: These observations indicate that PbMLS interacts with proteins that are in different functional categories, such as cellular transport, protein biosynthesis, modification and degradation of proteins and signal transduction. These data suggest that PbMLS could play different roles in the fungal cell. © 2013 de Oliveira et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Anatomia foliar de cinco espécies de Polygala de restinga e cerrado

A plasticidade ecológica observada em plantas que ocupam diferentes formações vegetais é frequentemente acompanhada por variações morfológicas, sendo a folha o órgão vegetativo com a maior variação estrutural. Diante disso, cinco espécies de Polygala L. ocorrentes em restinga e cerrado do Estado de São Paulo tiveram a anatomia da folha analisada com o objetivo de efetuar um inventário dos seus principais caracteres e descrever sua estrutura, com o propósito de compará-las, e de avaliar se é possível evidenciar padrões estruturais comuns às condições ecológicas de ambas as formações vegetacionais. As espécies pesquisadas foram: P. cyparissias A.St. –Hil. & Moq., P. laureola A.St.-Hil. & Moq., P. paniculata L., encontradas em restinga; P. angulata DC. e P. violacea Aubl. emend. Marques, que ocorrem em campo cerrado e em margem de cerradão, respectivamente. A região mediana da lâmina foliar e a região proximal do pecíolo de cada folha foram processadas segundo as técnicas usuais para microscopia eletrônica de varredura e de luz. Os resultados obtidos evidenciam dois padrões estruturais comuns às espécies procedentes das formações de restinga e cerrado: características mesomórficas são observadas em P. laureola, P. paniculata e P. violacea, e xeromórficas em P. cyparissias e P. angulata.

Preparação e caracterização de ligas do sistema Ti-Mo contendo oxigênio intersticial para aplicações biomédicas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Derivação de células tronco de tecido ovariano na espécie canina

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV