Novel insights on functions of myotilin/palladin family members

Poikkijuovaisen luuranko- ja sydänlihaksen supistumisyksikkö, sarkomeeri, koostuu tarkoin järjestyneistä aktiini- ja myosiinisäikeistä. Rakenne eroaa muista solutyypeistä, joissa aktiinisäikeistö muovautuu jatkuvasti ja sen järjestyminen säätelee solun muotoa, solujakautumista, soluliikettä ja solunsisäisten organellien kuljetusta. Myotilin, palladin ja myopalladin kuuluvat proteiiniperheeseen, jonka yhteispiirteenä ovat immunoglobuliinin kaltaiset (Igl) domeenit. Proteiinit liittyvät aktiinitukirankaan ja niiden arvellaan toimivan solutukirangan rakenne-elementteinä ja säätelijöinä. Myotilinia ja myopalladinia ilmennetään poikkijuovaisessa lihaksessa. Sen sijaan palladinin eri silmukointimuotoja tavataan monissa kudostyypeissä kuten hermostossa, ja eri muodoilla saattaa olla solutyypistä riippuvia tehtäviä. Poikkijuovaisessa lihaksessa kaikki perheen jäsenet sijaitsevat aktiinisäikeitä yhdistävässä Z-levyssä ja ne sitovat Z-levyn rakenneproteiinia, -aktiniinia. Myotilingeenin pistemutaatiot johtavat periytyviin lihastauteihin, kun taas palladinin mutaatioiden on kuvattu liittyvän periytyvään haimasyöpään ja lisääntyneeseen sydäninfarktin riskiin. Tässä tutkimuksessa selvitettin myotilinin ja pallainin toimintaa. Kokeissa löydettiin uusia palladinin 90-92kDa alatyyppiin sitoutuvia proteiineja. Yksi niistä on aktiinidynamiikkaa säätelevä profilin. Profilinilla on kahdenlaisia tehtäviä; se edesauttaa aktiinisäikeiden muodostumista, mutta se voi myös eristää yksittäisiä aktiinimolekyylejä ja edistää säikeiden hajoamista. Solutasolla palladinin ja profilinin sijainti on yhtenevä runsaasti aktiinia sisältävillä solujen reuna-alueilla. Palladinin ja profilinin sidos on heikko ja hyvin dynaaminen, joka sopii palladinin tehtävään aktiinisäideiden muodostumisen koordinoijana. Toinen palladinin sitoutumiskumppani on aktiinisäikeitä yhteensitova -aktiniini. -Aktiniini liittää solutukirangan solukalvon proteiineihin ja ankkuroi solunsisäisiä viestintämolekyylejä. Sitoutumista välittävä alue on hyvin samankaltainen palladinissa ja myotilinissa. Luurankolihaksen liiallinen toistuva venytys muuttaa Z-levyjen rakennetta ja muotoa. Prosessin aikana syntyy uusia aktiinifilamenttejä sisältäviä tiivistymiä ja lopulta uusia sarkomeereja. Löydöstemme perusteella myotilinin uudelleenjärjestyminen noudattaa aktiinin muutoksia. Tämä viittaa siihen, että myotilin liittää yhteen uudismuodostuvia aktiinisäikeitä ja vakauttaa niitä. Myotilin saattaa myös ankkuroida viesti- tai rakennemolekyylejä, joiden tehtävänä on edesauttaa Z-levyjen uudismuodostusta. Tulostemme perusteella arvelemme, että myotilin toimii Z-levyjen rakenteen vakaajana ja aktiinisäikeiden säätelijänä. Palladinin puute johtaa sikiöaikaiseen kuolemaan hiirillä, mutta myotilinin puutoksella ei ole samanlaisia vaikutuksia. Tuotettujen myotilin poistogeenisten hiirten todetiin syntyvän ja kehittyvän normaalisti eikä niillä esiintynyt rakenteellisia tai toiminnallisia häiriöitä. Toisaalta aiemmissa kokeissa, joissa hiirille on siirretty ihmisen lihastautia aikaansaava myotilingeeni, nähdään samankaltaisia kuin sairailla ihmisillä. Näin ollen muuntunut myotilin näyttä olevan lihaksen toiminnalle haitallisempi kuin myotilinin puute. Myotilinin ja palladinin yhteisvaikutusta selvittääksemme risteytimme myotilin poistegeenisen hiiren ja hiirilinjan, joka ilmentää puutteellisesti palladinin 200 kDa muotoa. Puutteellisesti 200 kDa palladinia ilmentävien hiirten sydänlihaksessa todettiin vähäisiä hienorakenteen muutoksia, mutta risteytetyillä hiirillä tavattiin rakenteellisia ja toiminnallisia muutoksia myös luurankolihaksessa. Tulosten perusteella voidaan todeta, että palladinin 200 kDa muoto säätelee sydänlihassolujen rakennetta. Luurankolihaksessa sen sijaan myotilinilla ja palladinilla näyttäisi olevan päällekkäisiä tehtäviä.

Profiling of carotenoids and antioxidant capacity of microalgae from subtropical coastal and brackish waters

Carotenoids are associated with various health benefits, such as prevention of age-related macular degeneration, cataract, certain cancers, rheumatoid arthritis, muscular dystrophy and cardiovascular problems. As microalgae contain considerable amounts of carotenoids, there is a need to find species with high carotenoid content. Out of hundreds of Australian isolates, twelve microalgal species were screened for carotenoid profiles, carotenoid productivity, and in vitro antioxidant capacity (total phenolic content (TPC) and ORAC). The top four carotenoid producers at 4.68-6.88 mg/g dry weight (DW) were Dunaliella salina, Tetraselmis suecica, Isochrysis galbana, and Pavlova salina. TPC was low, with D. salina possessing the highest TPC (1.54 mg Gallic Acid Equivalents/g DW) and ORAC (577 μmol Trolox Equivalents/g DW). Results indicate that T. suecica, D. salina, P. salina and I. galbana could be further developed for commercial carotenoid production.

Toxic effects of dietary seaweeds Sargassum bovianum, Caulera faridii and Gracilaria corticata on blood parameters of albino rats

The present communication deals with the feeding trials of brown (Sargassum bovianum), green (Caulerpa faridii) and red (Gracilaria corticola) seaweeds in albino rats for a period of thirty days in order to investigate their digestibility and acceptability as supplementary food for animals. The parameters used were: changes in blood hemoglobin, ESR, MCHC, PCV and plasma vitamin levels. The result revealed that all the three species of seaweeds had acceptability up to 5% level, as no ill effect was noted during the experiment. But at 10% and 20% levels, marked changes were observed in blood parameters with diarrhea, vomiting and convulsions indicating possibilities of either tissue and muscular dystrophy, gastrointestinal tract necrosis or functional disorder of central nervous system. A heavy mortality was noted due to excessive water loss through diarrhea and vomiting. However, no mortality was observed after 22nd day at both 10% and 20% levels with subsided clinical signs. The results suggest that these three seaweed species could be used safely as a supplementary food, in native form, in animals at low concentrations.

The mobile arm support project as a test-bed for design research at the Cambridge EDC

A host of methods and tools to support designing are being developed in Cambridge EDC. These range from tools for design management to those for the generation and selection of design ideas, layouts, materials and production processes. A project, to develop a device to improve arm mobility of muscular dystrophy sufferers, is undertaken as a test-bed to evaluate and improve these methods and tools as well as to observe and modify its design and management processes. This paper presents the difficulties and advantages of using design methods and tools within this rehabilitation design context, with special focus on the evolution of the designs, tools, and management processes.

Scientifi c discourses on chronic pain without organic cause Incorporating gender perspective for pain resignifyng-repoliticizing

Chronic pain, without any organic or physical cause (DC), which in psycho-medical terminology is known as fi bromyalgia, (FM), is diagnosed each year to a considerable number of women in capitalistic societies. Our main interest in the following paper is to go in depth in the elaboration of this symptom, its treatment and the psychosocial effects, both in the social order as well as in the lives of the people who suffer from it. Our main goal in the following paper is to look deeper in the elaboration (conceptualization) of this symptom, its treatment and psychological affects, both in the social order as well as in the lives of the people who suffer from it, we are using linked speeches in Spanish magazines publications. The result has been the emergence of three hegemonic discourse positions: One position “scientist”, one “therapeutic of the conformity” position and one “economic and legalistic” position. Each of these has a specifi c feature, but on the whole, is enhanced, producing effects such as the absence of social context to explain the disease; disregard of gender differences in the management and treatment; the instrumentalization of pain to legitimize their practices and the subjection of women to the “psycho-biomedical” paradigm. In that way, a new signifi cance and politicization of the concept of pain is proposed.

Long-term miR-669a therapy alleviates chronic dilated cardiomyopathy in dystrophic mice.

BACKGROUND: Dilated cardiomyopathy (DCM) is a leading cause of chronic morbidity and mortality in muscular dystrophy (MD) patients. Current pharmacological treatments are not yet able to counteract chronic myocardial wastage, thus novel therapies are being intensely explored. MicroRNAs have been implicated as fine regulators of cardiomyopathic progression. Previously, miR-669a downregulation has been linked to the severe DCM progression displayed by Sgcb-null dystrophic mice. However, the impact of long-term overexpression of miR-669a on muscle structure and functionality of the dystrophic heart is yet unknown. METHODS AND RESULTS: Here, we demonstrate that intraventricular delivery of adeno-associated viral (AAV) vectors induces long-term (18 months) miR-669a overexpression and improves survival of Sgcb-null mice. Treated hearts display significant decrease in hypertrophic remodeling, fibrosis, and cardiomyocyte apoptosis. Moreover, miR-669a treatment increases sarcomere organization, reduces ventricular atrial natriuretic peptide (ANP) levels, and ameliorates gene/miRNA profile of DCM markers. Furthermore, long-term miR-669a overexpression significantly reduces adverse remodeling and enhances systolic fractional shortening of the left ventricle in treated dystrophic mice, without significant detrimental consequences on skeletal muscle wastage. CONCLUSIONS: Our findings provide the first evidence of long-term beneficial impact of AAV-mediated miRNA therapy in a transgenic model of severe, chronic MD-associated DCM.

Calpain 3, the "gatekeeper" of proper sarcomere assembly, turnover and maintenance.

Calpain 3 is a member of the calpain family of calcium-dependent intracellular proteases. Thirteen years ago it was discovered that mutations in calpain 3 (CAPN3) result in an autosomal recessive and progressive form of limb girdle muscular dystrophy called limb girdle muscular dystrophy type 2A. While calpain 3 mRNA is expressed at high levels in muscle and appears to have some role in developmental processes, muscles of patients and mice lacking calpain 3 still form apparently normal muscle during prenatal development; thus, a functional calpain 3 protease is not mandatory for muscle to form in vivo but it is a pre-requisite for muscle to remain healthy. Despite intensive research in this field, the physiological substrates of the calpain 3 protein (hereafter referred to as CAPN3) and its alternatively spliced isoforms remain elusive. The existence of these multiple isoforms complicates the search for the physiological functions of CAPN3 and its pathophysiological role. In this review, we summarize the genetic and biochemical evidence that point to loss of function of the full-length isoform of CAPN3, also known as p94, as the pathogenic isoform. We also argue that its natural substrates must reside in its proximity within the sarcomere where it is stored in an inactive state anchored to titin. We further propose that CAPN3 has many attributes that make it ideally suited as a sensor of sarcomeric integrity and function, involved in its repair and maintenance. Loss of these CAPN3-mediated activities can explain the "progressive" development of muscular dystrophy.

Force potentiation in the MDX mouse

Large forces are the primary mechanism of injury in muscular dystrophy, and muscular dystrophy is especially damaging to type IIB muscle fibers. It was hypothesized that post-tetanic potentiation (PTP) would be down-regulated to prevent damage in Xlinked muscular dystrophy (mdx) mice since PTP increases force and PTP effects are greatest in IIB fibers. PTP experiments were performed on the extensor digitorum longus (EDL) of 50 day old mdx (YM) and C57BL/10 (YC) mice and 10 month old mdx (OM) and C57B1710 (OC) mice. Twitch and tetanic forces were lower in mdx than controls and lower in younger than older mice. Contrary to the hypothesis, PTP was higher in both mdx groups compared to controls. OM potentiated more than any other condition (OM: 29.8%, OC: 23.2%, YM: 21.9%, YC: 17.2%). In accordance with literature PTP increased in the older groups. To explain PTP changes, fiber typing and Western blots for myosin light chain kinase (MLCK) were performed. YM and YC had similar fiber type profiles (2% I, 58% IIX/D and 40% IIB). In accordance with literature but contrary to expected conditions for elevated PTP, OM had a slower fiber type profile (1.7% I, 69% IIX/D and 29% IIB) than OC (0.4% I, 61% IIX/D and 38% IIB). No differences were found in MLCK expression. It seems that PTP is up-regulated to maintain muscle function rather than being down-regulated to prevent muscle damage. Ca""^ transient and myosin phosphorylation measurements would be beneficial in explaining increased PTP seen in this study.

Rôle d'un ajout de vitamine E alimentaire dans la prévention de la myopathie du poulet de chair

Des études précédentes ont montré qu’une carence en vitamine E prédispose à la myopathie du poulet de chair. L’effet d’un ajout de vitamine E dans la diète commerciale sur la dégénérescence des fibres musculaires de la poitrine et de la cuisse a été étudié chez les poulets de chair. Des poulets mâles ROSS 308 (n = 1100) ont été assignés de façon aléatoire à deux traitements alimentaires (aliment commercial + 25 à 50 mg de vitamine E surajouté par kg vs aliment commercial + 0 mg de vitamine E supplémentaire). Les poulets ont été répartis sur 10 parquets (cinq répétitions par traitement). Le poids corporel et la consommation d’aliment ont été mesurés hebdomadairement. Aux jours j28, j35, j42 et j49, du sang a été prélevé pour mesurer le niveau de vitamine E et l’activité de la créatine kinase (CK). Les muscles Pectoralis superficialis et Adductor magnus ont été prélevés pour des analyses histologiques aux jours j28, j42 et j49; les fibres dégénérées ont été dénombrées sur chaque muscle prélevé. La concentration plasmatique de vitamine E était plus élevée dans le groupe supplémenté (P = 0.001). L’activité de la CK n’était pas différente dans les deux groupes (P = 0.20) mais très élevée, et n’était pas toujours en relation avec les dommages musculaires, à cause de grandes fluctuations de la CK entre les individus du même groupe. Le nombre de fibres endommagées était plus élevé dans le muscle Pectoralis superficialis (poitrine) que dans le muscle Adductor magnus (cuisse) dans les deux groupes; il y avait aussi moins de fibres dégénérées à j28 dans la poitrine des poulets qui ont reçus la diète supplémentée. Ces résultats suggèrent que l’ajout de vitamine E à la diète conventionnelle augmente le niveau de vitamine E dans le plasma et dans les tissus, diminue le nombre de fibres dégénérées dans la poitrine des jeunes poulets sans pour autant modifier la conversion alimentaire. La mesure de l’activité plasmatique de la CK ne saurait suffire à elle seule pour détecter précocement la myopathie nutritionnelle dans les élevages de poulets de chair.

Identification du gène Anoctamine 5 responsable d'une nouvelle forme récessive de dystrophie musculaire des ceintures

Les dystrophies musculaires des ceintures (ou limb-girdle muscular dystrophy, LGMD) sont un groupe hétérogène de dystrophies musculaires chez l’adulte et sont définies par une atrophie et une faiblesse progressive qui surviennent dans les muscles proximaux. Chez une cohorte canadienne-française, nous avons précédemment décrit une nouvelle forme récessive, désignée LGMD2L et marquée par une atrophie asymétrique du quadriceps, que nous avions cartographiée au chromosome 11p12-p13 grâce à des analyses de liaison. L’objectif de ce projet de thèse était de raffiner l’intervalle candidat, puis d’identifier et de caractériser le gène muté responsable de la LGMD2L. Grâce à une cartographie par homozygotie de polymorphismes de nucléotide simple (SNPs) réalisée sur une grande famille consanguine, nous avons redéfini l’intervalle candidat à une région du chromosome 11p14.3-p15.1. Par séquençage de l’ADN génomique et complémentaire au gène Anoctamine 5 (ANO5) inclus dans cet intervalle, nous avons identifié trois mutations, chez autant de familles: une substitution créant un site d’épissage aberrant, une insertion d’un nucléotide et une mutation faux-sens. Les deux premières mutations étaient associées à une hausse de la dégradation de l’ARN messager médiée par une troncation prématurée. Nous avons également identifié des mutations ANO5 chez une seconde dystrophie musculaire de type distal cartographiant au même locus que la LGMD2L, nommée MMD3, et dont la manifestation initiale était une faiblesse des mollets, mais qui pouvait progresser vers une atrophie des quadriceps. Une réparation membranaire défective avait été observée chez les fibroblastes de deux patients MMD3, suggérant un rôle pour ANO5 dans ce mécanisme. La localisation et la fonction d’ANO5 dans le muscle sont inconnues, mais cette protéine fait partie d’une famille conservée de protéines à huit domaines transmembranaires, les Anoctamines, dont certains membres sont des transporteurs chloriques activés par le calcium. Les résultats de nos études d’immunofluorescence suggèrent qu’ANO5 se localise peu au sarcolemme, mais plutôt à une structure intracellulaire qui suit la ligne Z des myofibrilles. De façon étonnante, cette localisation était préservée chez un patient LGMD2L porteur homozygote de la mutation d’épissage, en dépit du fait que cette dernière était considérée comme une mutation nulle. Néanmoins, nous avons identifié un épissage alternatif de l’exon 15 qui se produisait sur une proportion des transcrits porteurs de la mutation d’épissage, ce qui rétablirait le cadre de lecture, soulignant la complexité de la régulation de l’épissage d’ANO5 et laissant croire que la LGMD2L pourrait être causée par une perte de fonction partielle, et non complète, d’ANO5. Des études subséquentes par des groupes européens ont montré que les anoctaminopathies 5 sont une cause fréquente de dystrophies musculaires des ceintures chez l’adulte. Notre découverte de mutations au gène Anoctamine 5 a mis en évidence une nouvelle classe de protéines importantes pour la biologie du muscle et a ouvert la voie à de nouvelles pistes pour étudier les mécanismes par lesquels un défaut de réparation membranaire progresse en une dystrophie musculaire.

Biology and characterisation of polyalanine as an emerging pathological marker

Dix-huit maladies humaines graves ont jusqu'ici été associées avec des expansions de trinucléotides répétés (TNR) codant soit pour des polyalanines (codées par des codons GCN répétés) soit pour des polyglutamines (codées par des codons CAG répétés) dans des protéines spécifiques. Parmi eux, la dystrophie musculaire oculopharyngée (DMOP), l’Ataxie spinocérébelleuse de type 3 (SCA3) et la maladie de Huntington (MH) sont des troubles à transmission autosomale dominante et à apparition tardive, caractérisés par la présence d'inclusions intranucléaires (IIN). Nous avons déjà identifié la mutation responsable de la DMOP comme étant une petite expansion (2 à 7 répétitions supplémentaires) du codon GCG répété du gène PABPN1. En outre, nous-mêmes ainsi que d’autres chercheurs avons identifié la présence d’événements de décalage du cadre de lecture ribosomique de -1 au niveau des codons répétés CAG des gènes ATXN3 (SCA3) et HTT (MH), entraînant ainsi la traduction de codons répétés hybrides CAG/GCA et la production d'un peptide contenant des polyalanines. Or, les données observées dans la DMOP suggèrent que la toxicité induite par les polyalanines est très sensible à leur quantité et leur longueur. Pour valider notre hypothèse de décalage du cadre de lecture dans le gène ATXN3 dans des modèles animaux, nous avons essayé de reproduire nos constatations chez la drosophile et dans des neurones de mammifères. Nos résultats montrent que l'expression transgénique de codons répétés CAG élargis dans l’ADNc de ATXN3 conduit aux événements de décalage du cadre de lecture -1, et que ces événements sont néfastes. À l'inverse, l'expression transgénique de codons répétés CAA (codant pour les polyglutamines) élargis dans l’ADNc de ATXN3 ne conduit pas aux événements de décalage du cadre de lecture -1, et n’est pas toxique. Par ailleurs, l’ARNm des codons répétés CAG élargis dans ATXN3 ne contribue pas à la toxicité observée dans nos modèles. Ces observations indiquent que l’expansion de polyglutamines dans nos modèles drosophile et de neurones de mammifères pour SCA3 ne suffit pas au développement d'un phénotype. Par conséquent, nous proposons que le décalage du cadre de lecture ribosomique -1 contribue à la toxicité associée aux répétitions CAG dans le gène ATXN3. Pour étudier le décalage du cadre de lecture -1 dans les maladies à expansion de trinucléotides CAG en général, nous avons voulu créer un anticorps capable de détecter le produit présentant ce décalage. Nous rapportons ici la caractérisation d’un anticorps polyclonal qui reconnaît sélectivement les expansions pathologiques de polyalanines dans la protéine PABPN1 impliquée dans la DMOP. En outre, notre anticorps détecte également la présence de protéines contenant des alanines dans les inclusions intranucléaires (IIN) des échantillons de patients SCA3 et MD.

Potranskrypcyjna regulacja ekspresji genu CELF1 - wpływ na patomechanizm dystrofii miotonicznej

Wydział Biologii: Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii

TRIM32 regulates skeletal muscle stem cell differentiation and is necessary for normal adult muscle regeneration

Limb girdle muscular dystrophy type 2H (LGMD2H) is an inherited autosomal recessive disease of skeletal muscle caused by a mutation in the TRIM32 gene. Currently its pathogenesis is entirely unclear. Typically the regeneration process of adult skeletal muscle during growth or following injury is controlled by a tissue specific stem cell population termed satellite cells. Given that TRIM32 regulates the fate of mammalian neural progenitor cells through controlling their differentiation, we asked whether TRIM32 could also be essential for the regulation of myogenic stem cells. Here we demonstrate for the first time that TRIM32 is expressed in the skeletal muscle stem cell lineage of adult mice, and that in the absence of TRIM32, myogenic differentiation is disrupted. Moreover, we show that the ubiquitin ligase TRIM32 controls this process through the regulation of c-Myc, a similar mechanism to that previously observed in neural progenitors. Importantly we show that loss of TRIM32 function induces a LGMD2H-like phenotype and strongly affects muscle regeneration in vivo. Our studies implicate that the loss of TRIM32 results in dysfunctional muscle stem cells which could contribute to the development of LGMD2H.

Dystrophin abnormalities in polymyositis and dermatomyositis.

The expression of dystrophin in muscle biopsies from nine cases of polymyositis, ten cases of juvenile dermatomyositis and three adults with dermatomyositis was studied by Western blot analysis and immunocytochemistry. Five antibodies corresponding to different N- and C-terminal regions of the dystrophin gene were used. Sixteen of the 22 cases (73%) showed an abnormality in the expression of dystrophin on Western blot analysis, either with a reduced molecular weight protein or a reduced amount. Immunostaining was abnormal in 11 out of 19 cases (58%) and showed varying degrees of discontinuity or loss of sarcolemmal staining. Immunolabelling of these areas with antibodies to beta-spectrin was normal implying that the changes were not caused by a loss of the sarcolemma. These results show that secondary changes in the expression of dystrophin can occur in the absence of an abnormality in the corresponding gene and that dystrophin cannot be used in isolation as a diagnostic marker for muscular dystrophy.