Potent histamine-releasing activity of atrahagin, a novel snake venom metalloproteinase

Poisonous snakebite wound is a popular disease worldwide. However, the pathogenesis remains unclear. In the present study, a novel metalloproteinase atrahagin in Chinese cobra (Naja atra) snake venom was purified, using heparin-sepharose followed by Super

Mitochondrial Cytochrome b Sequence Variations and Population Structure of Siberian Chipmunk (Tamias sibiricus) in Northeastern Asia and Population Substructure in South Korea

Twenty-five chipmunk species occur in the world, of which only the Siberian chipmunk, Tamias sibiricus, inhabits Asia. To investigate mitochondrial cytochrome b sequence variations and population structure of the Siberian chipmunk in northeastern Asia, we

CORRELATION OF ZONA-BINDING WITH OOCYTE MATURATION AND SPERM MOTILITY IN RHESUS-MONKEYS BY HEMIZONA ASSAY

The hemizona assay (HZA) in Rhesus monkeys was employed to study the correlation of zona-binding ability with sperm motility or with naturally developing oocytes at various maturational stages. Oocytes from unstimulated ovaries were retrieved within 2 hr from monkeys sacrificed for vaccine production (in reproductive season, but with their menstrual cycles not determined). Oocytes were divided into four groups based on their morphological maturation: 1) Oocytes surrounded by more than one cumulus layer (MC); 2) Oocytes retaining intact germinal vesicle nuclei (GV); 3) Oocytes with germinal vesicle breakdown showing distinct perivitelline space (PVS); and 4) Oocytes extruding the first polar body (PB1). The mean numbers of sperm bound to hemizona for PBI, PVS, GV, and MC groups were 132.9 +/- 12.0, 71.5 +/- 10.1, 36.1 +/- 4.0, and 20.1 +/- 2.9 (Mean +/- SE), respectively. The four groups showed significant differences from each other in sperm/egg binding ability (P < 0.01). The number of bound sperm significantly increased with oocyte maturation. The present study also showed that zona-binding ability was also affected by sperm motility. For sperm with 67.7% motility and sperm with 31.2% motility, the average numbers of bound sperm were 43.5 +/- 2.2 and 25.3 +/- 2.9 (Mean +/- SE), respectively. There was significantly higher binding ability for sperm with higher motility (P < 0.01). The results suggest that: 1)The rhesus monkey model can serve as a very sensitive model for studying sperm/egg interaction by HZA; 2) Sperm motility positively correlated with sperm/egg binding; and 3) Sperm/egg binding ability increases with oocyte maturation. The binding ability is highest when oocytes matured to the PB1 stage, which is also the best opportunity for fertilization. This is strong evidence for the ''zona maturation'' hypothesis. (C) 1994 Wiley-Liss, Inc.

Immunolocalization and expression of vascular endothelial growth factor receptors (VEGFRs) and neuropilins (NRPs) on Keratinocytes in human epidermis

Vascular endothelial growth factor (VEGF) plays an important role in normal and pathological angiogenesis. VEGF receptors (VEGFRs, including VEGFR-1, VEGFR-2, and VEGFR-3) and neuropilins (NRPs, including NRP-1 and NRF-2) are high-affinity receptors for V

Murine MyaK, a member of a family of yeast YAK1-related genes, is highly expressed in hormonally modulated epithelia in the reproductive system and in the embryonic central nervous system

We have cloned a mouse homologue (designated Myak) of the yeast protein kinase YAK1. The 1210 aa open reading frame contains a putative protein kinase domain, nuclear localization sequences and PEST sequences. Myak appears to be a member of a growing family of YAK1-related genes that include Drosophila and human Minibrain as well as a recently identified rat gene ANPK that encode a steroid hormone receptor interacting protein. RNA blot analysis revealed that Myak is expressed at low levels ubiquitously but at high levels in reproductive tissues, including testis, epididymis, ovary, uterus, and mammary gland, as well as in brain and kidney. In situ hybridization analysis on selected tissues revealed that Myak is particularly abundant in the hormonally modulated epithelia of the epididymis, mammary gland, and uterus, in round spermatids in the testis, and in the corpora lutea in the ovary, Myak is also highly expressed in the aqueduct of the adult brain and in the brain and spinal cord of day 12.5 embryos, Mol. Reprod. Dev. 55:372-378, 2000. (C) 2000 Wiley-Liss, Inc.

Mitochondrion-mediated apoptosis induced by Rana grylio virus infection in fish cells

A fish cell line, fathead minnow (FHM) cell, was used to investigate the alteration of mitochondrial dynamics and the mechanism of apoptosis under Rana grylio virus (RGV) infection. Microscopy observations, flow-cytometry analysis and molecular marker detection revealed the apoptotic fate of the RGV-infected cells. Some typical apoptotic characteristics, such as chromatin condensation, DNA fragmentation and mitochondrial fragmentation, were observed, and significantly morphological changes of mitochondria, including size, shape, internal structure and distribution, were revealed. The mitochondria in RGV-infected cells were aggregated around the viromatrix, and the aggregation could be blocked by colchicine. Moreover, the Delta psi m collapse was induced, and caspase-9 and caspase-3 were activated in the RGV-infected cells. In addition, NF-kappa B activation and intracellular Ca2+ increase were also detected at different times after infection. The data revealed the detailed dynamics of mitochondrion-mediated apoptosis induced by an iridovirus, and provided the first report on mitochondrial fragmentation during virus-induced apoptosis in fish cells.

cDNA cloning and gene expression pattern following bacterial challenge of peroxinectin in Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis

Peroxinectin, a cell-adhesive hemoperoxidase that binds superoxide dismutase and mediates blood cells adhesion and migration in invertebrate, is believed to play an important role in cellular immune reaction. In this study, we reported a new peroxinectin gene homologue from Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis. Based on expressed sequence tags (ESTs) of haemocyte cDNA library, we cloned a 2,611 bps full-length cDNA of peroxinectin gene homologue encoded 801 amino acids. Motif scanning of the predicted polypeptide revealed a peroxidase domain and an integrin binding motif (Lys-Gly-Asp, KGD). Peroxinectin gene expressed constitutively in haemocyte as determined by quantitative real-time RT-PCR, the expression level varied following bacterial challenge. These findings suggested that peroxinectin expression is susceptible to exterior stimulus and maintains at a high expression level during bacterial infection.

Investigation of micro-devices for neurobiological applications

The aim of this project is to integrate neuronal cell culture with commercial or in-house built micro-electrode arrays and MEMS devices. The resulting device is intended to support neuronal cell culture on its surface, expose specific portions of a neuronal population to different environments using microfluidic gradients and stimulate/record neuronal electrical activity using micro-electrode arrays. Additionally, through integration of chemical surface patterning, such device can be used to build neuronal cell networks of specific size, conformation and composition. The design of this device takes inspiration from the nervous system because its development and regeneration are heavily influenced by surface chemistry and fluidic gradients. Hence, this device is intended to be a step forward in neuroscience research because it utilizes similar concepts to those found in nature. The large part of this research revolved around solving technical issues associated with integration of biology, surface chemistry, electrophysiology and microfluidics. Commercially available microelectrode arrays (MEAs) are mechanically and chemically brittle making them unsuitable for certain surface modification and micro-fluidic integration techniques described in the literature. In order to successfully integrate all the aspects into one device, some techniques were heavily modified to ensure that their effects on MEA were minimal. In terms of experimental work, this thesis consists of 3 parts. The first part dealt with characterization and optimization of surface patterning and micro-fluidic perfusion. Through extensive image analysis, the optimal conditions required for micro-contact printing and micro-fluidic perfusion were determined. The second part used a number of optimized techniques and successfully applied these to culturing patterned neural cells on a range of substrates including: Pyrex, cyclo-olefin and SiN coated Pyrex. The second part also described culturing neurons on MEAs and recording electrophysiological activity. The third part of the thesis described integration of MEAs with patterned neuronal culture and microfluidic devices. Although integration of all methodologies proved difficult, a large amount of data relating to biocompatibility, neuronal patterning, electrophysiology and integration was collected. Original solutions were successfully applied to solve a number of issues relating to consistency of micro printing and microfluidic integration leading to successful integration of techniques and device components.

Nitric oxide-A novel therapeutic for cancer.

Much research over the past two decades has focussed on understanding the complex interactions of nitric oxide (NO()) in both physiological and pathological processes. As with many other aspects of NO() biology, its precise role in tumour pathophysiology has been the cause of intense debate and we now know that it participates in numerous signalling pathways that are crucial to the malignant character of cancer. The available experimental evidence highlights contrasting pro- and anti-tumour effects of NO() expression, which appear to be reconciled by consideration of the concentrations involved. This review addresses the complexities of the role of NO() in cancer, whilst evaluating various experimental approaches to NO()-based cancer therapies, including both inhibition of nitric oxide synthases, and overexpression of NO() using donor drugs or nitric oxide synthase gene transfer. The evidence provided strongly supports a role for manipulation of tumour NO() either as a stand-alone therapy or in combination with conventional treatments to achieve a significant therapeutic gain.

Ranking of microRNA target prediction scores by Pareto front analysis

Over the past ten years, a variety of microRNA target prediction methods has been developed, and many of the methods are constantly improved and adapted to recent insights into miRNA-mRNA interactions. In a typical scenario, different methods return different rankings of putative targets, even if the ranking is reduced to selected mRNAs that are related to a specific disease or cell type. For the experimental validation it is then difficult to decide in which order to process the predicted miRNA-mRNA bindings, since each validation is a laborious task and therefore only a limited number of mRNAs can be analysed. We propose a new ranking scheme that combines ranked predictions from several methods and - unlike standard thresholding methods - utilises the concept of Pareto fronts as defined in multi-objective optimisation. In the present study, we attempt a proof of concept by applying the new ranking scheme to hsa-miR-21, hsa-miR-125b, and hsa-miR-373 and prediction scores supplied by PITA and RNAhybrid. The scores are interpreted as a two-objective optimisation problem, and the elements of the Pareto front are ranked by the STarMir score with a subsequent re-calculation of the Pareto front after removal of the top-ranked mRNA from the basic set of prediction scores. The method is evaluated on validated targets of the three miRNA, and the ranking is compared to scores from DIANA-microT and TargetScan. We observed that the new ranking method performs well and consistent, and the first validated targets are elements of Pareto fronts at a relatively early stage of the recurrent procedure. which encourages further research towards a higher-dimensional analysis of Pareto fronts. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Inheritance of histone H3 variants across mitotic cell divisions

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Molecular Biology.

Molecular mechanisms for a switch-like mating decision in Saccharomyces cerevisiae

Les changements évolutifs nous instruisent sur les nombreuses innovations permettant à chaque organisme de maximiser ses aptitudes en choisissant le partenaire approprié, telles que les caractéristiques sexuelles secondaires, les patrons comportementaux, les attractifs chimiques et les mécanismes sensoriels y répondant. L'haploïde de la levure Saccharomyces cerevisiae distingue son partenaire en interprétant le gradient de la concentration d'une phéromone sécrétée par les partenaires potentiels grâce à un réseau de protéines signalétiques de type kinase activées par la mitose (MAPK). La décision de la liaison sexuelle chez la levure est un événement en "tout–ourien", à la manière d'un interrupteur. Les cellules haploïdes choisissent leur partenaire sexuel en fonction de la concentration de phéromones qu’il produit. Seul le partenaire à proximité sécrétant des concentrations de phéromones égales ou supérieures à une concentration critique est retenu. Les faibles signaux de phéromones sont attribués à des partenaires pouvant mener à des accouplements infructueux. Notre compréhension du mécanisme moléculaire contrôlant cet interrupteur de la décision d'accouplement reste encore mince. Dans le cadre de la présente thèse, je démontre que le mécanisme de décision de la liaison sexuelle provient de la compétition pour le contrôle de l'état de phosphorylation de quatre sites sur la protéine d'échafaudage Ste5, entre la MAPK, Fus3, et la phosphatase,Ptc1. Cette compétition résulte en la dissociation de type « intérupteur » entre Fus3 et Ste5, nécessaire à la prise de décision d'accouplement en "tout-ou-rien". Ainsi, la décision de la liaison sexuelle s'effectue à une étape précoce de la voie de réponse aux phéromones et se produit rapidement, peut-être dans le but de prévenir la perte d’un partenaire potentiel. Nous argumentons que l'architecture du circuit Fus3-Ste5-Ptc1 génère un mécanisme inédit d'ultrasensibilité, ressemblant à "l'ultrasensibilité d'ordre zéro", qui résiste aux variations de concentration de ces protéines. Cette robustesse assure que l'accouplement puisse se produire en dépit de la stochasticité cellulaire ou de variations génétiques entre individus.Je démontre, par la suite, qu'un évènement précoce en réponse aux signaux extracellulaires recrutant Ste5 à la membrane plasmique est également ultrasensible à l'augmentation de la concentration de phéromones et que cette ultrasensibilité est engendrée par la déphosphorylation de huit phosphosites en N-terminal sur Ste5 par la phosphatase Ptc1 lorsqu'elle est associée à Ste5 via la protéine polarisante, Bem1. L'interférence dans ce mécanisme provoque une perte de l'ultrasensibilité et réduit, du même coup, l'amplitude et la fidélité de la voie de réponse aux phéromones à la stimulation. Ces changements se reflètent en une réduction de la fidélité et de la précision de la morphologie attribuable à la réponse d'accouplement. La polarisation dans l'assemblage du complexe protéique à la surface de la membrane plasmique est un thème général persistant dans tous les organismes, de la bactérie à l'humain. Un tel complexe est en mesure d'accroître l'efficacité, la fidélité et la spécificité de la transmission du signal. L'ensemble de nos découvertes démontre que l'ultrasensibilité, la précision et la robustesse de la réponse aux phéromones découlent de la régulation de la phosphorylation stoichiométrique de deux groupes de phosphosites sur Ste5, par la phosphatase Ptc1, un groupe effectuant le recrutement ultrasensible de Ste5 à la membrane et un autre incitant la dissociation et l'activation ultrasensible de la MAPK terminal Fus3. Le rôle modulateur de Ste5 dans la décision de la destinée cellulaire étend le répertoire fonctionnel des protéines d'échafaudage bien au-delà de l'accessoire dans la spécificité et l'efficacité des traitements de l'information. La régulation de la dynamique des caractères signal-réponse à travers une telle régulation modulaire des groupes de phosphosites sur des protéines d'échafaudage combinées à l'assemblage à la membrane peut être un moyen général par lequel la polarisation du destin cellulaire est obtenue. Des mécanismes similaires peuvent contrôler les décisions cellulaires dans les organismes complexes et peuvent être compromis dans des dérèglements cellulaires, tel que le cancer. Finalement, sur un thème relié, je présente la découverte d'un nouveau mécanisme où le seuil de la concentration de phéromones est contrôlé par une voie sensorielle de nutriments, ajustant, de cette manière, le point prédéterminé dans lequel la quantité et la qualité des nutriments accessibles dans l'environnement déterminent le seuil à partir duquel la levure s'accouple. La sous-unité régulatrice de la kinase à protéine A (PKA),Bcy1, une composante clé du réseau signalétique du senseur aux nutriments, interagit directement avec la sous-unité α des petites protéines G, Gpa1, le premier effecteur dans le réseau de réponse aux phéromones. L'interaction Bcy1-Gpa1 est accrue lorsque la cellule croit en présence d'un sucre idéal, le glucose, diminuant la concentration seuil auquel la décision d'accouplement est activée. Compromettre l'interaction Bcy1-Gpa1 ou inactiver Bcy1 accroît la concentration seuil nécessaire à une réponse aux phéromones. Nous argumentons qu'en ajustant leur sensibilité, les levures peuvent intégrer le stimulus provenant des phéromones au niveau du glucose extracellulaire, priorisant la décision de survie dans un milieu pauvre ou continuer leur cycle sexuel en choisissant un accouplement.

Supercomplexes multifonctionnels chez les mitochondries, et chez E. coli

Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale.