939 resultados para Muscle-specific Promoters
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Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06
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Cultivation technologies promoting organization of mammalian cells in three dimensions are essential for gene-function analyses as well as drug testing and represent the first step toward the design of tissue replacements and bioartificial organs. Embedded in a three-dimensional environment, cells are expected to develop tissue-like higher order intercellular structures (cell-cell contacts, extracellular matrix) that orchestrate cellular functions including proliferation, differentiation, apoptosis, and angiogenesis with unmatched quality. We have refined the hanging drop cultivation technology to pioneer beating heart microtissues derived from pure primary rat and mouse cardiomyocyte cultures as well as mixed populations reflecting the cell type composition of rodent hearts. Phenotypic characterization combined with detailed analysis of muscle-specific cell traits, extracellular matrix components, as well as endogenous vascular endothelial growth factor (VEGF) expression profiles of heart microtissues revealed (1) a linear cell number-microtissue size correlation, (2) intermicrotissue superstructures, (3) retention of key cardiomyocyte-specific cell qualities, (4) a sophisticated extracellular matrix, and (5) a high degree of self-organization exemplified by the tendency of muscle structures to assemble at the periphery of these myocardial spheroids. Furthermore (6), myocardial spheroids support endogenous VEGF expression in a size-dependent manner that will likely promote vascularization of heart microtissues produced from defined cell mixtures as well as support connection to the host vascular system after implantation. As cardiomyocytes are known to be refractory to current transfection technologies we have designed lentivirus-based transduction strategies to lead the way for genetic engineering of myocardial microtissues in a clinical setting.
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Mammalian promoters can be separated into two classes, conserved TATA box-enriched promoters, which initiate at a welldefined site, and more plastic, broad and evolvable CpG-rich promoters. We have sequenced tags corresponding to several hundred thousand transcription start sites (TSSs) in the mouse and human genomes, allowing precise analysis of the sequence architecture and evolution of distinct promoter classes. Different tissues and families of genes differentially use distinct types of promoters. Our tagging methods allow quantitative analysis of promoter usage in different tissues and show that differentially regulated alternative TSSs are a common feature in protein-coding genes and commonly generate alternative N termini. Among the TSSs, we identified new start sites associated with the majority of exons and with 3' UTRs. These data permit genome-scale identification of tissue-specific promoters and analysis of the cis-acting elements associated with them.
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Base excision repair (BER) proteins has been associated with functions beyond DNA repair. Apurynic/apyrimidinic endonuclease 1 (APE1) is a multifunctional protein involved in a plethora of cellular activities, such as redox activation of transcription factors, RNA processing and DNA repair. Some studies have described the action of the protein 8-oxoguanine (OGG1) in correcting oxidized lesions in promoters as a step in the transcription of pro-inflammatory cytokines. Despite being especially important in redox activation of transcription factors such as nuclear factor κB (NF-κB) and AP- 1, the repair activity of APE1 has not yet been associated with the inflammatory response. In this study, experimental and bioinformatic analysis approaches have been used to investigate the relationship between inhibition of the repair of abasic sites in DNA by MX, a synthetic molecule designed to inhibt the repair activity of APE1, and the modulation of the inflammatory response. The results showed that treatment of monocytes with lipopolysaccharide (LPS) and MX reduced the expression of cytokines, chemokines and toll-like receptors, and negatively regulated biological immune processes, as macrophages activation, and NF-κB and tumor necrosis factor (TNF-α) and interferon pathways, without inducing cell death. The transcriptomic analysis suggests that LPS/MX treatment induces mitochondrial dysfunction, endoplasmic reticulum stress and activation of autophagy pathways, probably activated by impairment of cellular energy and/or the accumulation of nuclear and mitochondria DNA damage. Additionally, it is proposed that the repair activity of APE1 is required for transcription of inflammatory genes by interaction with abasic sites at specific promoters and recruitment of transcriptional complexes during inflammatory signaling. This work presents a new perspective on the interactions between the BER activity and the modulation of inflammatory response, and suggests a new activity for APE1 protein as modulator of the immune response in a redox-independent manner.
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Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.
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Vascular phloem loading has long been recognized as an essential step in the establishment of a systemic virus infection. Yet little is known about this process and the mechanisms that control it. In this study, an interaction between the replication protein of Tobacco mosaic virus (TMV) and phloem specific auxin/indole acetic acid (Aux/IAA) transcriptional regulators was found to modulate virus phloem loading. Promoter expression studies show TMV 126/183 kDa interacting Aux/IAAs predominantly express and accumulate within the nuclei of phloem companion cells (CC). Furthermore, CC Aux/IAA nuclear localization is disrupted upon infection with an interacting virus but not during infection with a non-interacting virus. In situ analysis of virus spread shows the inability of TMV variants to disrupt Aux/IAA CC nuclear localization correlates with a reduced ability to load into the vascular tissue. Subsequent systemic movement assays also demonstrate that a virus capable of disrupting Aux/IAA localization is significantly more competitive at systemic movement than a non-interacting virus. Similarly, CC expression and over-accumulation of a degradation-resistant-interacting Aux/IAA protein was found to selectively inhibit TMV accumulation and phloem loading. Transcriptional expression studies demonstrate a role for interacting Aux/IAA proteins in the regulation of salicylic acid and jasmonic acid dependent host defense responses as well as virus specific movement factors including pectin methylesterase that are involved in regulating plasmodesmata size exclusion limits and promoting virus cell-to-cell movement. Further characterization of the phloem environment was done using two phloem specific promoters (pSUC2 and pSULTR2;2) to generate epitope-tagged polysomal-RNA complexes. Immuno-purification using the epitope tag allowed us to obtain mRNAs bound to polysomes (the translatome) specifically in phloem tissue. We found the phloem translatome is uniquely altered during TMV infection with 90% and 88% of genes down regulated in the pSUC2 and pSULTR2;2 phloem translatomes, compared to 31% of genes down regulated in the whole plant p35S translatome. Transcripts down regulated in phloem include genes involved in callose deposition at plasmodesmata, host defense responses, and RNA silencing. Combined, these findings indicate TMV reprograms gene expression within the vascular phloem as a means to enhance phloem loading and systemic spread.
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Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.
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The myogenic differentiation 1 gene (MYOD1) has a key role in skeletal muscle differentiation and composition through its regulation of the expression of several muscle-specific genes. We first used a general linear mixed model approach to evaluate the association of MYOD1 expression levels on individual beef tenderness phenotypes. MYOD1 mRNA levels measured by quantitative polymerase chain reactions in 136 Nelore steers were significantly associated (P ? 0.01) with Warner?Bratzler shear force, measured on the longissimus dorsi muscle after 7 and 14 days of beef aging. Transcript abundance for the muscle regulatory gene MYOD1 was lower in animals with more tender beef. We also performed a coexpression network analysis using whole transcriptome sequence data generated from 30 samples of longissimus muscle tissue to identify genes that are potentially regulated by MYOD1. The effect of MYOD1 gene expression on beef tenderness may emerge from its function as an activator of muscle-specific gene transcription such as for the serum response factor (C-fos serum response element-binding transcription factor) gene (SRF), which determines muscle tissue development, composition, growth and maturation.
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Objective: The study examined symptom-specific muscle hyperreactivity in patients with chronic pain with upper limb cumulative trauma disorder (CTD). Design: Four tasks were presented in counterbalanced order and included neutral, general stressor, personal stressor, and pain stressor tasks. Ratings of stressfulness and recordings of skin conductance level confirmed the effectiveness of the experimental manipulations in inducing stress experiences for all subject groups. Setting: The study was conducted in a university research center. Patients: Thirty patients with CTD were matched as closely as possible for age and gender to control groups of chronic low back pain, arthritis, and pain-Free subjects Outcome Measures: Surface electromyograph recordings were taken from the frontalis, forearm flexors, trapezius, and lower back during baseline and tasks. Results: The study found no evidence of greater muscle tension increases or extended duration of return to baseline for the CTD or low back pain patients at any of the muscle sites for any of the tasks in comparison to control groups. Conclusions: The results indicate that symptom-specific psychophysiological responses may be limited to certain subgroups rather than being characteristic of chronic musculoskeletal pain patients in general.
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Tissue-targeted expression is of major interest for studying the contribution of cellular subpopulations to neurodegenerative diseases. However, in vivo methods to investigate this issue are limited. Here, we report an analysis of the cell specificity of expression of fluorescent reporter genes driven by six neuronal promoters, with the ubiquitous phosphoglycerate kinase 1 (PGK) promoter used as a reference. Quantitative analysis of AcGFPnuc expression in the striatum and hippocampus of rodents showed that all lentiviral vectors (LV) exhibited a neuronal tropism; however, there was substantial diversity of transcriptional activity and cell-type specificity of expression. The promoters with the highest activity were those of the 67 kDa glutamic acid decarboxylase (GAD67), homeobox Dlx5/6, glutamate receptor 1 (GluR1), and preprotachykinin 1 (Tac1) genes. Neuron-specific enolase (NSE) and dopaminergic receptor 1 (Drd1a) promoters showed weak activity, but the integration of an amplification system into the LV overcame this limitation. In the striatum, the expression profiles of Tac1 and Drd1a were not limited to the striatonigral pathway, whereas in the hippocampus, Drd1a and Dlx5/6 showed the expected restricted pattern of expression. Regulation of the Dlx5/6 promoter was observed in a disease condition, whereas Tac1 activity was unaffected. These vectors provide safe tools that are more selective than others available, for the administration of therapeutic molecules in the central nervous system (CNS). Nevertheless, additional characterization of regulatory elements in neuronal promoters is still required.
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To gain further insights into the role of T lymphocytes in immune responses against bladder tumors, we developed a method that monitors the presence of functional antigen-specific T cells in the urine of non-muscle invasive bladder cancer patients. As relatively few immune cells can usually be recovered from urine, we examined different isolation/amplification protocols and took advantage of patients treated with weekly intravesical instillations of Bacillus Calmette-Guérin, resulting in large amounts of immune cells into urine. Our findings demonstrate that, upon in vitro amplification, antigen-specific T cells can be detected by an interferon γ (IFNγ)-specific ELISPOT assay.
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Background: The arrangement of regulatory motifs in gene promoters, or promoterarchitecture, is the result of mutation and selection processes that have operated over manymillions of years. In mammals, tissue-specific transcriptional regulation is related to the presence ofspecific protein-interacting DNA motifs in gene promoters. However, little is known about therelative location and spacing of these motifs. To fill this gap, we have performed a systematic searchfor motifs that show significant bias at specific promoter locations in a large collection ofhousekeeping and tissue-specific genes.Results: We observe that promoters driving housekeeping gene expression are enriched inparticular motifs with strong positional bias, such as YY1, which are of little relevance in promotersdriving tissue-specific expression. We also identify a large number of motifs that show positionalbias in genes expressed in a highly tissue-specific manner. They include well-known tissue-specificmotifs, such as HNF1 and HNF4 motifs in liver, kidney and small intestine, or RFX motifs in testis,as well as many potentially novel regulatory motifs. Based on this analysis, we provide predictionsfor 559 tissue-specific motifs in mouse gene promoters.Conclusion: The study shows that motif positional bias is an important feature of mammalianproximal promoters and that it affects both general and tissue-specific motifs. Motif positionalconstraints define very distinct promoter architectures depending on breadth of expression andtype of tissue.
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The major component of skeletal muscle is the myofibre. Genetic intervention inducing over-enlargement of myofibres beyond a certain threshold through acellular growth causes a reduction in the specific tension generating capacity of the muscle. However the physiological parameters of a genetic model that harbours reduced skeletal muscle mass have yet to be analysed. Genetic deletion of Meox2 in mice leads to reduced limb muscle size and causes some patterning defects. The loss of Meox2 is not embryonically lethal and a small percentage of animals survive to adulthood making it an excellent model with which to investigate how skeletal muscle responds to reductions in mass. In this study we have performed a detailed analysis of both late foetal and adult muscle development in the absence of Meox2. In the adult, we show that the loss of Meox2 results in smaller limb muscles that harbour reduced numbers of myofibres. However, these fibres are enlarged. These myofibres display a molecular and metabolic fibre type switch towards a more oxidative phenotype that is induced through abnormalities in foetal fibre formation. In spite of these changes, the muscle from Meox2 mutant mice is able to generate increased levels of specific tension compared to that of the wild type.
Resumo:
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)