Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.

Investigating the Role of O-GlcNAc Glycosylation in Neurodegeneration

O-GlcNAc glycosylation of nuclear and cytosolic proteins is an essential post-translational modification implicated in many diseases, from cancer to diabetes. Importantly, many important neuronal proteins are also O-GlcNAc modified, and aberrant O-GlcNAcylation of these proteins may contribute to the pathology of neurodegenerative diseases although these mechanisms have not been well defined. Here we investigated the role of O-GlcNAc glycosylation in the brain, utilizing both chemistry and molecular biology to study O-GlcNAc transferase (OGT), the enzyme that adds the sugar modification. To evaluate the role of OGT in adult neurons, we generated a forebrain-specific conditional knockout of OGT (OGT cKO) in mice. Although indistinguishable from wild-type littermates at birth, after three weeks we observe progressive neurodegeneration in OGT cKO mice. Hallmarks of Alzheimer’s disease, including neuronal loss, neuroinflammation, behavioral deficits, hyperphosphorylated tau, and amyloid beta peptide accumulation, are observed. Furthermore, decreases in OGT protein levels were found in human AD brain tissue, suggesting that altered O-GlcNAcylation likely contributes to neurodegenerative diseases in humans. This model is one of a few mouse models that recapitulate AD phenotypes without mutating and overexpressing human tau, amyloid precursor protein, or presenilin, highlighting the essential role of OGT in neurodegenerative pathways.

Given the importance of OGT in the brain, we further investigated the regulation of the OGT enzyme by phosphorylation. We found that phosphorylation of OGT near its C-terminus reduces its activity in cancer cells, and have developed phosphorylation-specific antibodies to aid mechanistic studies. Furthermore, mutation of this phosphorylation site on OGT, followed by overexpression in neurons was shown to enhance neurite outgrowth, demonstrating a functional consequence for this site. Thus phosphorylation of OGT inhibits its activity and enhances neurite outgrowth, and current studies aim to characterize the signaling pathway that regulates OGT phosphorylation in neurons.

Past, present and future of epigenetics applied to livestock breeding

This article reviews the concept of Lamarckian inheritance and the use of the term epigenetics in the field of animal genetics. Epigenetics was first coined by Conrad Hal Waddington (1905–1975), who derived the term from the Aristotelian word epigenesis. There exists some controversy around the word epigenetics and its broad definition. It includes any modification of the expression of genes due to factors other than mutation in the DNA sequence. This involves DNA methylation, post-translational modification of histones, but also linked to regulation of gene expression by non-coding RNAs, genome instabilities or any other force that could modify a phenotype. There is little evidence of the existence of transgenerational epigenetic inheritance in mammals, which may commonly be confounded with environmental forces acting simultaneously on an individual, her developing fetus and the germ cell lines of the latter, although it could have an important role in the cellular energetic status of cells. Finally, we review some of the scarce literature on the use of epigenetics in animal breeding programs.

L'acide valproïque inhibe la progression dans le cycle cellulaire chez Saccharomyces cerevisiae

L’acétylation est une modification post-traductionnelle des protéines essentielles. Elle est impliquée dans bon nombre de processus cellulaires importants comme la régulation de la structure de la chromatine et le recrutement de protéines. Deux groupes d’enzymes, soient les lysines acétyltransférases et les lysines désacétylases, régulent cette modification, autant sur les histones que sur les autres protéines. Au cours des dernières années, de petites molécules inhibitrices des désacétylases ont été découvertes. Certaines d’entre elles semblent prometteuses contre diverses maladies telles le cancer. L’acide valproïque, un inhibiteur de deux des trois classes des désacétylases, a un effet antiprolifératif chez plusieurs organismes modèles. Toutefois, les mécanismes cellulaires sous-jacents à cet effet restent encore méconnus. Ce mémoire met en lumière l’effet pH dépendant de l’acide valproïque sur différentes voies cellulaires importantes chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Il démontre que ce composé a la capacité d’inhiber la transition entre les phases G1 et S par son action sur l’expression des cyclines de la phase G1. De plus, il inhibe l’activation de la kinase principale de la voie activée suite à un stress à la paroi cellulaire. L’acide valproïque occasionne également un arrêt dans la réplication de l’ADN sans y causer de dommage. Il s’agit là d’un effet unique qui, à notre connaissance, n’est pas observable avec d’autres agents qui inhibent la progression en phase S.

L'acide valproïque inhibe la progression dans le cycle cellulaire chez Saccharomyces cerevisiae

L’acétylation est une modification post-traductionnelle des protéines essentielles. Elle est impliquée dans bon nombre de processus cellulaires importants comme la régulation de la structure de la chromatine et le recrutement de protéines. Deux groupes d’enzymes, soient les lysines acétyltransférases et les lysines désacétylases, régulent cette modification, autant sur les histones que sur les autres protéines. Au cours des dernières années, de petites molécules inhibitrices des désacétylases ont été découvertes. Certaines d’entre elles semblent prometteuses contre diverses maladies telles le cancer. L’acide valproïque, un inhibiteur de deux des trois classes des désacétylases, a un effet antiprolifératif chez plusieurs organismes modèles. Toutefois, les mécanismes cellulaires sous-jacents à cet effet restent encore méconnus. Ce mémoire met en lumière l’effet pH dépendant de l’acide valproïque sur différentes voies cellulaires importantes chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Il démontre que ce composé a la capacité d’inhiber la transition entre les phases G1 et S par son action sur l’expression des cyclines de la phase G1. De plus, il inhibe l’activation de la kinase principale de la voie activée suite à un stress à la paroi cellulaire. L’acide valproïque occasionne également un arrêt dans la réplication de l’ADN sans y causer de dommage. Il s’agit là d’un effet unique qui, à notre connaissance, n’est pas observable avec d’autres agents qui inhibent la progression en phase S.

Differential expression and modification of neurofilament triplet proteins during cat cerebellar development.

Neurofilament (NF) proteins consist of three subunits of different molecular weights defined as NF-H, NF-M, and NF-L. They are typical structures of the neuronal cytoskeleton. Their immunocytochemical distribution during postnatal development of cat cerebellum was studied with several monoclonal and polyclonal antibodies against phosphorylated or unmodified sites. Expression and distribution of the triplet neurofilament proteins changed with maturation. Afferent mossy and climbing fibers in the medullary layer contained NF-M and NF-L already at birth, whereas NF-H appeared later. Within the first three postnatal weeks, all three subunits appeared in mossy and climbing fibers in the internal granular and molecular layers and in the axons of Purkinje cells. Axons of local circuit neurons such as basket cells expressed these proteins at the end of the first month, whereas parallel fibers expressed them last, at the beginning of the third postnatal month. Differential localization was especially observed for NF-H. Depending on phosphorylation, NF-H proteins were found in different axon types in climbing, mossy, and basket fibers or additionally in parallel fibers. A nonphosphorylated NF-H subunit was exclusively located in some Purkinje cells at early developmental stages and in some smaller interneurons later. A novel finding is the presence of a phosphorylation site in the NF-H subunit that is localized in dendrites of Purkinje cells but not in axons. Expression and phosphorylation of the NF-H subunit, especially, is cell-type specific and possibly involved in the adult-type stabilization of the axonal and dendritic cytoskeleton.

Role of Sam68 in post-transcriptional gene regulation.

The STAR family of proteins links signaling pathways to various aspects of post-transcriptional regulation and processing of RNAs. Sam68 belongs to this class of heteronuclear ribonucleoprotein particle K (hnRNP K) homology (KH) single domain-containing family of RNA-binding proteins that also contains some domains predicted to bind critical components in signal transduction pathways. In response to phosphorylation and other post-transcriptional modifications, Sam68 has been shown to have the ability to link signal transduction pathways to downstream effects regulating RNA metabolism, including transcription, alternative splicing or RNA transport. In addition to its function as a docking protein in some signaling pathways, this prototypic STAR protein has been identified to have a nuclear localization and to take part in the formation of both nuclear and cytosolic multi-molecular complexes such as Sam68 nuclear bodies and stress granules. Coupling with other proteins and RNA targets, Sam68 may play a role in the regulation of differential expression and mRNA processing and translation according to internal and external signals, thus mediating important physiological functions, such as cell death, proliferation or cell differentiation.

Peptide modification or blocking of CD8, resulting in weak TCR signaling, can activate CTL for Fas- but not perforin-dependent cytotoxicity or cytokine production.

This study describes a form of partial agonism for a CD8+ CTL clone, S15, in which perforin-dependent killing and IFN-gamma production were lost but Fas (APO1 or CD95)-dependent cytotoxicity preserved. Cloned S15 CTL are H-2Kd restricted and specific for a photoreactive derivative of the Plasmodium berghei circumsporozoite peptide PbCS 252-260 (SYIPSAEKI). The presence of a photoactivatable group in the epitope permitted assessment of TCR-ligand binding by TCR photoaffinity labeling. Selective activation of Fas-dependent killing was observed for a peptide-derivative variant containing a modified photoreactive group. A similar functional response was obtained after binding of the wild-type peptide derivative upon blocking of CD8 participation in TCR-ligand binding. The epitope modification or blocking of CD8 resulted in an > or = 8-fold decrease in TCR-ligand binding. In both cases, phosphorylation of zeta-chain and ZAP-70, as well as calcium mobilization were reduced close to background levels, indicating that activation of Fas-dependent cytotoxicity required weaker TCR signaling than activation of perforin-dependent killing or IFN-gamma production. Consistent with this, we observed that depletion of the protein tyrosine kinase p56(lck) by preincubation of S15 CTL with herbimycin A severely impaired perforin- but not Fas-dependent cytotoxicity. Together with the observation that S15 CTL constitutively express Fas ligand, these results indicate that TCR signaling too weak to elicit perforin-dependent cytotoxicity or cytokine production can induce Fas-dependent cytotoxicity, possibly by translocation of preformed Fas ligand to the cell surface.

Altered expression and posttranslational modification of neurofilaments in methylmalonic aciduria

Neurofilaments (NF), the main components of axonal cytoskeleton, are known to be involved in several neurodegenerative diseases. It has been reported that methylmalonate and propionate affect phosphorylation of NFs. In an in vitro model for methylmalonic aciduria our group has recently shown that 2- methylcitrate (2-MCA) is the most toxic metabolite for developing brain cells. Here, we studied the effects of repetitive administration of 1mM 2- MCA every 12 hours over 3 days on the development of NFs in 3D organotypic rat brain cell cultures. By immunohistochemistry with antibodies specific for the different NF subunits (light NFL, medium NFM, heavy NFH) as well as for phosphorylated (p) and glycosylated (g) forms of NFs, we observed a decrease of axonal labeling and a disorganized axonal pattern. Interestingly, signal retention of p-NFM and g-NFM was observed in neuronal soma. Western blotting showed the decrease of NFL and NFH subunits. Taken together, our data show that 2-MCA alters expression of the different NF subunits as well as their post-translational modifications. This likely results in disturbed NF assembly, abnormal accumulation of NF in neuronal cell bodies and impairment of axonal development.We conclude thatNF are involved in 2-MCA-induced neurodegeneration in methylmalonic aciduria.

Co- and posttranslational modification of the alpha(1B)-adrenergic receptor: effects on receptor expression and function.

We have characterized the maturation, co- and posttranslational modifications, and functional properties of the alpha(1B)-adrenergic receptor (AR) expressed in different mammalian cells transfected using conventional approaches or the Semliki Forest virus system. We found that the alpha(1B)-AR undergoes N-linked glycosylation as demonstrated by its sensitivity to endoglycosidases and by the effect of tunicamycin on receptor maturation. Pulse-chase labeling experiments in BHK-21 cells demonstrate that the alpha(1B)-AR is synthesized as a 70 kDa core glycosylated precursor that is converted to the 90 kDa mature form of the receptor with a half-time of approximately 2 h. N-Linked glycosylation of the alpha(1B)-AR occurs at four asparagines on the N-terminus of the receptor. Mutations of the N-linked glycosylation sites did not have a significant effect on receptor function or expression. Surprisingly, receptor mutants lacking N-linked glycosylation migrated as heterogeneous bands in SDS-PAGE. Our findings demonstrate that N-linked glycosylation and phosphorylation, but not palmitoylation or O-linked glycosylation, contribute to the structural heterogeneity of the alpha(1B)-AR as it is observed in SDS-PAGE. The modifications found are similar in the different mammalian expression systems explored. Our findings indicate that the Semliki Forest virus system can provide large amounts of functional and fully glycosylated alpha(1B)-AR protein suitable for biochemical and structural studies. The results of this study contribute to elucidate the basic steps involved in the processing of G protein-coupled receptors as well as to optimize strategies for their overexpression.

Identification de modifications post-traductionnelles de Staufen1 et étude de leur fonction régulatrice

La régulation post-transcriptionnelle joue un rôle de premier plan dans le contrôle fin de l’expression génique en permettant une modulation de la synthèse de protéines dans le temps et l’espace, en fonction des besoins de la cellule. Ainsi, des protéines reconnaissant des éléments d’ARN présents sur des transcrits peuvent influencer toutes les étapes de leur existence, soit leur épissage, leur export nucléaire, leur localisation subcellulaire, leur traduction et leur dégradation. Staufen1 (Stau1) est un membre de la famille des protéines liant l’ARN double-brin qui contribue à la régulation post-transcriptionnelle par son implication dans des mécanismes qui vont promouvoir l’épissage alternatif, le transport, la dé-répression de la traduction et l’induction de la dégradation d’ARN messagers (ARNm) spécifiques. L’identité des cibles potentielles de Stau1 est maintenant connue puisqu’une étude à l’échelle du génome a montré que la protéine s’associe à près de 7% du transcriptome des cellules HEK293T. Ces ARNm se classent dans un large éventail de catégories fonctionnelles, mais il est tout de même intéressant de noter qu’une grande proportion d’entre eux code pour des protéines reliées au métabolisme cellulaire et à la régulation de processus cellulaires. En considérant toutes ces informations, nous avons émis l’hypothèse que les différentes activités de Stau1 puissent être modulées afin de contrôler adéquatement l’expression des transcrits liés par la protéine. Dans la mesure où certains ARNm faisant partie des complexes définis par la présence de Stau1 codent pour des régulateurs clés de la prolifération cellulaire, nous avons voulu examiner si l’expression de la protéine varie au cours du cycle de division cellulaire. Nous avons montré que l’abondance de Stau1 est maximale en début de mitose et qu’elle diminue ensuite lorsque les cellules complètent la division cellulaire. Nous avons ensuite découvert que cette baisse d’expression de Stau1 en sortie de mitose dépend du complexe promoteur d’anaphase/cyclosome (APC/C). En soutien à l’idée que Stau1 soit une cible de cette ubiquitine ligase de type E3, nous avons de plus démontré que Stau1 est ubiquitiné et dégradé par le protéasome. Ce contrôle des niveaux de Stau1 semble important puisque la surexpression de la protéine retarde la sortie de mitose et entraîne une diminution importante de la prolifération cellulaire. Par ailleurs, nous avons supposé que les différentes fonctions de Stau1 puissent également être sujettes à une régulation. Compte tenu que les activités de nombreuses protéines liant l’ARN peuvent être contrôlées par des modifications post-traductionnelles telles que la phosphorylation, nous avons voulu tester la possibilité que Stau1 soit phosphorylé. L’immunopurification de Stau1 et son analyse par spectrométrie de masse nous a permis d’identifier trois phosphosites dans la protéine. L’évaluation du rôle de ces événements de phosphorylation à l’aide de mutants phoshomimétiques ou non-phoshorylables a révélé que la modification de Stau1 pourrait compromettre son association à la protéine UPF1. Comme cette interaction est nécessaire pour déstabiliser les transcrits liés par Stau1, nos résultats suggèrent fortement que la fonction de Stau1 dans la dégradation d’ARNm est régulée négativement par sa phosphorylation. Toutes ces données mettent en lumière l’importance des modifications post-traductionnelles telles que l’ubiquitination et la phosphorylation dans la modulation de l’expression et des fonctions de Stau 1. Somme toute, il est vraisemblable que ces mécanismes de contrôle puissent avoir un impact significatif sur le destin des ARNm liés par Stau1, particulièrement dans un contexte de progression dans le cycle cellulaire.

Crosstalk Between Kinases, Phosphatases And Mirnas In Cancer.

Reversible phosphorylation of proteins, performed by kinases and phosphatases, is the major post translational protein modification in eukaryotic cells. This intracellular event represents a critical regulatory mechanism of several signaling pathways and can be related to a vast array of diseases, including cancer. Cancer research has produced increasing evidence that kinase and phosphatase activity can be compromised by mutations and also by miRNA silencing, performed by small non-coding and endogenously produced RNA molecules that lead to translational repression. miRNAs are believed to target about one-third of human mRNAs while a single miRNA may target about 200 transcripts simultaneously. Regulation of the phosphorylation balance by miRNAs has been a topic of intense research over the last years, spanning topics going as far as cancer aggressiveness and chemotherapy resistance. By addressing recent studies that have shown miRNA expression patterns as phenotypic signatures of cancers and how miRNA influence cellular processes such as apoptosis, cell cycle control, angiogenesis, inflammation and DNA repair, we discuss how kinases, phosphatases and miRNAs cooperatively act in cancer biology.

Purification of post-translationally modified proteins from bacteria: homologous expression and purification of histidine-tagged pilin from Neisseria meningitidis

Until recently, glycosylation of proteins in prokaryotes was regarded as uncommon and thought to be limited to special cases such as S-layer proteins and some archeal outer membrane proteins. Now, there are an increasing number of reports of bacterial proteins that are glycosylated. Pilin of pathogenic Neisseria is one of the best characterised post-translation ally modified bacterial proteins, with four different types of modifications reported, including a novel glycosylation. Pilin monomers assemble to form pilus fibres, which are long protein filaments that protrude from the surface of bacterial cells and are key virulence factors. To aid in the investigation of these modifications, pure pilin is required. A number of pilin purification methods have been published, but none are appropriate for the routine purification of pilin from many different isolates. This study describes a novel, rapid, and simple method of pilin purification from Neisseria meningitidis C311#3, which facilitates the production of consistent quantities of pure, native pilin. A 6 x histidine tag was fused to the C-terminus of the pilin subunit structural gene, pilE, via homologous recombination placing the 6 x histidine-tagged allele in the chromosome of N. meningitidis C311#3. Pilin was purified under non-denaturing conditions via a two-step process using immobilised metal affinity chromatography (IMAC), followed by dye affinity chromatography. Analysis of the purified pilin confirmed that it retained both of the post-translational modifications examined. This novel approach may prove to be a generally applicable method for purification and analysis of post-translationally modified proteins in bacteria. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Regulation of endothelial derived nitric oxide in health and disease

Endothelial nitric oxide synthase (eNOS) is the primary physiological source of nitric oxide (NO) that regulates cardiovascular homeostasis. Historically eNOS has been thought to be a constitutively expressed enzyme regulated by calcium and calmodulin. However, in the last five years it is clear that eNOS activity and NO release can be regulated by post-translational control mechanisms (fatty acid modification and phosphorylation) and protein-protein interactions (with caveolin-1 and heat shock protein 90) that direct impinge upon the duration and magnitude of NO release. This review will summarize this information and apply the post-translational control mechanisms to disease states.