Multimodal functional and anatomical imaging identifies preclinical microvascular abnormalities in type 1 diabetes mellitus

Structural and functional change in the microcirculation in type 1 diabetes mellitus predicts future end-organ damage and macrovascular events. We explored the utility of novel signal processing techniques to detect and track change in ocular hemodynamics in patients with this disease. 24 patients with uncomplicated type 1 diabetes mellitus, and 18 age-and-sex matched control subjects were studied. Doppler ultrasound was used to interrogate the carotid and ophthalmic arteries and digital photography to image the retinal vasculature. Frequency analysis algorithms were applied to quantify velocity waveform structure and retinal photographic data at baseline and following inhalation of 100% oxygen. Frequency data was compared between groups. No significant differences were found in the resistive index between groups at baseline or following inhaled oxygen. Frequency analysis of the Doppler flow velocity waveforms identified significant differences in bands 3-7 between patients and controls in data captured from the ophthalmic artery (p<0.01 for each band). In response to inhaled oxygen, changes in the frequency band amplitudes were significantly greater in control subjects compared with patients (p<0.05). Only control subjects demonstrated a positive correlation (R=0.61) between change in retinal vessel diameter and frequency band amplitudes derived from ophthalmic artery waveform data. The use of multimodal signal processing techniques applied to Doppler flow velocity waveforms and retinal photographic data identified preclinical change in the ocular microcirculation in patients with uncomplicated diabetes mellitus. An impaired autoregulatory response of the retinal microvasculature may contribute to the future development of retinopathy in such patients.

Chp8, a diguanylate cyclase from Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 suppresses the PAMP flagellin, increases EPS and promotes plant immune evasion.

The bacterial plant pathogen Pseudomonas syringae causes disease in a wide range of plants. The associated decrease in crop yields results in economic losses and threatens global food security. Competition exists between the plant immune system and the pathogen, the basic principles of which can be applied to animal infection pathways. P. syringae uses a type III secretion system (T3SS) to deliver virulence factors into the plant that promote survival of the bacterium. The P. syringae T3SS is a product of the hypersensitive response and pathogenicity (hrp) and hypersensitive response and conserved (hrc) gene cluster, which is strictly controlled by the codependent enhancer-binding proteins HrpR and HrpS. Through a combination of bacterial gene regulation and phenotypic studies, plant infection assays, and plant hormone quantifications, we now report that Chp8 (i) is embedded in the Hrp regulon and expressed in response to plant signals and HrpRS, (ii) is a functional diguanylate cyclase, (iii) decreases the expression of the major pathogen-associated molecular pattern (PAMP) flagellin and increases extracellular polysaccharides (EPS), and (iv) impacts the salicylic acid/jasmonic acid hormonal immune response and disease progression. We propose that Chp8 expression dampens PAMP-triggered immunity during early plant infection.

Activities of an aqueous plant extract against Herpes simplex virus type 2 (HSV 2): role in virus replication and progeny yield

Tese de mestrado, Biologia Molecular e Genética, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Functional and molecular characterization of SR45, a plant-specific factor involved in sugar and stress signaling in Arabidopsis thaliana

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

Localization and functional characterization of iridoid biosynthetic genes in Catharanthus roseus /

Catharanthus roseus is the sole biological source of the medicinal compounds vinblastine and vincristine. These chemotherapeutic compounds are produced in the aerial organs of the plant, however they accumulate in small amounts constituting only about 0.0002% of the fresh weight of the leaf. Their limited biological supply and high economical value makes its biosynthesis important to study. Vinblastine and vincristine are dimeric monoterpene indole alkaloids, which consists of two monomers vindoline and catharanthine. The monoterpene indole alkaloids (MIA's) contain a monoterpene moiety which is derived from the iridoid secologanin and an indole moiety tryptamine derived from the amino acid tryptophan. The biosynthesis of the monoterpene indole alkaloids has been localized to at least three cell types namely, the epidermis, the laticifer and the internal phloem assisted parenchyma. Carborundum abrasion (CA) technique was developed to selectively harvest epidermis enriched plant material. This technique can be used to harvest metabolites, protein or RNA. Sequencing of an expressed sequence tagged (EST) library from epidermis enriched mRNA demonstrated that this cell type is active in synthesizing a variety of secondary metabolites namely, flavonoids, lipids, triterpenes and monoterpene indole alkaloids. Virtually all of the known genes involved in monterpene indole alkaloid biosynthesis were sequenced from this library.This EST library is a source for many candidate genes involved in MIA biosynthesis. A contig derived from 12 EST's had high similarity (E'^') to a salicylic acid methyltransferase. Cloning and functional characterization of this gene revealed that it was the carboxyl methyltransferase imethyltransferase (LAMT). In planta characterization of LAMT revealed that it has a 10- fold enrichment in the leaf epidermis as compared to the whole leaf specific activity. Characterization of the recombinant enzyme revealed that vLAMT has a narrow substate specificity as it only accepts loganic acid (100%) and secologanic acid (10%) as substrates. rLAMT has a high Km value for its substrate loganic acid (14.76 mM) and shows strong product inhibition for loganin (Kj 215 |iM). The strong product inhibition and low affinity for its substrate may suggest why the iridoid moiety is the limiting factor in monoterpene indole alkaloid biosynthesis. Metabolite profiling of C. roseus organs shows that secologanin accumulates within these organs and constitutues 0.07- 0.45% of the fresh weight; however loganin does not accumulate within these organs suggesting that the product inhibition of loganin with LAMT is not physiologically relevant. The limiting factor to iridoid and MIA biosynthesis seems to be related to the spatial separation of secologanin and the MIA pathway, although secologanin is synthesized in the epidermis, only 2-5% of the total secologanin is found in the epidermis while the remaining secologanin is found within the leaf body inaccessable to alkaloid biosynthesis. These studies emphasize the biochemical specialization of the epidermis for the production of secondary metabolites. The epidermal cells synthesize metabolites that are sequestered within the plant and metabolites that are secreted to the leaf surface. The secreted metabolites comprise the epidermome, a layer separating the plant from its environment.

Inter and intra-specific differences in medicinal plant use for the treatment of type II diabetes symptoms by the Cree Elders of Eeyou Istchee (QC)

Au Canada, nous remarquons une prédominance du diabète de type 2 au sein des communautés autochtones. Une approche ethnobotanique est utilisée en collaboration avec la Nation Crie de Eeyou Istchee afin de déterminer quels traitements à base de plantes peuvent être utilisés pour contrer les différentes conditions qui, collectivement, forment le diabète. Les pharmacopées de deux communautés cries, soit celles de Waskaganish et de Nemaska, ont été établies puis comparées à celles de étudiées antérieurement : communautés Whapmagoostui et Mistissini. Malgré les différences géographiques de ces groupes, leurs utilisations sont majoritairement semblables, avec pour seule exception le contraste entre les communautés de Nemaska et de Whapmagoostui. De plus, nous avons complété l’évaluation du taux cytoprotecteur des aiguilles, de l’écorce et des cônes de l’épinette noire (Picea mariana). Les extraits provenant de tous les organes des plantes démontrent une protection qui dépend de la concentration. La réponse spécifique d’organes peut varier selon l’habitat; ainsi, les plantes poussant dans les tourbières ou dans les forêts, sur le littoral ou à des terres l’intérieur démontrent des différences quant à leur efficacité. Bref, l’écorce démontre une relation dose-effet plus forte dans la forêt littorale, tandis que les aiguilles n’indiquent pas de changements significatifs selon leur environnement de croissance. La bioactivité observée démontre une corrélation avec le contenu phénolique et non avec l’activité de l’agent antioxydant. Ces résultats contribuent à péciser les activités antidiabétiques des plantes de la forêt boréale canadienne, telles qu’identifiées au niveau cellulaire par les guérisseurs Cries.

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.

Demand-driven type analysis for dynamically-typed functional languages

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Plant species and functional group effects on abiotic and microbial soil properties and plant-soil feedback responses in two grasslands

1 Plant species differ in their capacity to influence soil organic matter, soil nutrient availability and the composition of soil microbial communities. Their influences on soil properties result in net positive or negative feedback effects, which influence plant performance and plant community composition. 2 For two grassland systems, one on a sandy soil in the Netherlands and one on a chalk soil in the United Kingdom, we investigated how individual plant species grown in monocultures changed abiotic and biotic soil conditions. Then, we determined feedback effects of these soils to plants of the same or different species. Feedback effects were analysed at the level of plant species and plant taxonomic groups (grasses vs. forbs). 3 In the sandy soils, plant species differed in their effects on soil chemical properties, in particular potassium levels, but PLFA (phospholipid fatty acid) signatures of the soil microbial community did not differ between plant species. The effects of soil chemical properties were even greater when grasses and forbs were compared, especially because potassium levels were lower in grass monocultures. 4 In the chalk soil, there were no effects of plant species on soil chemical properties, but PLFA profiles differed significantly between soils from different monocultures. PLFA profiles differed between species, rather than between grasses and forbs. 5 In the feedback experiment, all plant species in sandy soils grew less vigorously in soils conditioned by grasses than in soils conditioned by forbs. These effects correlated significantly with soil chemical properties. None of the seven plant species showed significant differences between performance in soil conditioned by the same vs. other plant species. 6 In the chalk soil, Sanguisorba minor and in particular Briza media performed best in soil collected from conspecifics, while Bromus erectus performed best in soil from heterospecifics. There was no distinctive pattern between soils collected from forb and grass monocultures, and plant performance could not be related to soil chemical properties or PLFA signatures. 7 Our study shows that mechanisms of plant-soil feedback can depend on plant species, plant taxonomic (or functional) groups and site-specific differences in abiotic and biotic soil properties. Understanding how plant species can influence their rhizosphere, and how other plant species respond to these changes, will greatly enhance our understanding of the functioning and stability of ecosystems.

Effects of grazing management on beetle and plant assemblages during the re-creation of a flood-plain meadow

Flood-plain meadows (Alopecurus-Sanguisorba grassland) are a floristically rich community of conservation importance throughout Europe. Declines in their distribution due in part to modern farming practices mean they now cover less than 1500 ha in the UK. To investigate the effect of grazing regime during the re-creation of this grassland type, target plant species were sown onto ex-arable land during 1985. Traditional management, based on a July hay cut followed by aftermath grazing was subsequently instigated, and the site was divided into replicated grazing regimes of cattle, sheep and an un-grazed control. Plant and beetle assemblages were sampled and compared to those of target flood-plain meadows and improved grassland communities. Within the re-creation treatments the absence of aftermath grazing reduced beetle abundances and species richness. Assemblages of plants were closest to that of the target flood-plain meadow under sheep grazing, although this differed little from cattle grazing. Beetle species assemblages and functional group structure were, however, closest to the target grassland under cattle grazing. For all taxa the greatest resilience to succession to the target flood-plain meadow occurred when grazing was not part of the management prescription. Although successful re-creation had not been achieved for either the plants or beetles, cutting followed by aftermath cattle grazing has provided the best management to date. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Lack of effect of foods enriched with plant- or marine-derived n-3 fatty acids on human immune function

Background: Greatly increasing dietary flaxseed oil [rich in the n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) alpha-linolenic acid (ALA)] or fish oil [rich in the long-chain n-3 PUFAs eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids] can reduce markers of immune cell function. The effects of more modest doses are unclear, and it is not known whether ALA has the same effects as its long-chain derivatives. Objective: The objective was to determine the effects of enriching the diet with ALA or EPA+DHA on immune outcomes representing key functions of human neutrophils, monocytes, and lymphocytes. Design: In a placebo-controlled, double-blind, parallel study, 150 healthy men and women aged 25-72 y were randomly assigned to I of 5 interventions: placebo (no additional n-3 PUFAs), 4.5 or 9.5 g ALA/d, and 0.77 or 1.7 g EPA+DHA/d for 6 mo. The n-3 PUFAs were provided in 25 g fat spread plus 3 oil capsules. Blood samples were taken at 0, 3, and 6 mo. Results: The fatty acid composition of peripheral blood mononuclear cell phospholipids was significantly different in the groups with higher intakes of ALA or EPA+DHA. The interventions did not alter the percentages of neutrophils or monocytes engaged in phagocytosis of Escherichia coli or in phagocytic activity, the percentages of neutrophils or monocytes undergoing oxidative burst in response to E. coli or phorbol ester, the proliferation of lymphocytes in response to a T cell mitogen, the production of numerous cytokines by monocytes and lymphocytes, or the in vivo delayed-type hypersensitivity response. Conclusion: An intake of f less than or equal to9.5 g ALA/d or less than or equal to1.7 g EPA+DHA/d does not alter the functional activity of neutrophils, monocytes, or lymphocytes, but it changes the fatty acid composition of mononuclear cells.

Functional model for catecholase-like activity: A mechanistic approach with manganese(III) complexes of salen type Schiff base ligands

Three new Mn(III) complexes [MnL1(OOCH)(OH2)] (1), [MnL2(OH2)(2)][Mn2L22(NO2)(3)] (2) and [Mn2L21(NO2)(2)] (3) (where H2L1 = H(2)Me(2)Salen = 2,7-bis(2-hydroxyphenyl)-2,6-diazaocta-2,6-diene and H2L2 = H(2)Salpn = 1,7-bis(2-hydroxyphenyl)-2,6-diazahepta-1,6-diene) have been synthesized. X-ray crystal structure analysis reveals that 1 is a mononuclear species whereas 2 contains a mononuclear cationic and a dinuclear nitrite bridged (mu-1 kappa O:2 kappa O') anionic unit. Complex 3 is a phenoxido bridged dimer containing terminally coordinated nitrite. Complexes 1-3 show excellent catecholase-like activity with 3,5-di-tert-butylcatechol (3,5-DTBC) as the substrate. Kinetic measurements suggest that the rate of catechol oxidation follows saturation kinetics with respect to the substrate and first order kinetics with respect to the catalyst. Formation of bis(mu-oxo)dimanganese(III,III) as an intermediate during the course of reaction is identified from ESI-MS spectra. The characteristic six line EPR spectra of complex 2 in the presence of 3,5-DTBC supports the formation of manganese(II)-semiquinonate as an intermediate species during the catalytic oxidation of 3,5-DTBC.

A Wiener-Hopf type factorization for the exponential functional of Levy processes

For a Lévy process ξ=(ξt)t≥0 drifting to −∞, we define the so-called exponential functional as follows: Formula Under mild conditions on ξ, we show that the following factorization of exponential functionals: Formula holds, where × stands for the product of independent random variables, H− is the descending ladder height process of ξ and Y is a spectrally positive Lévy process with a negative mean constructed from its ascending ladder height process. As a by-product, we generate an integral or power series representation for the law of Iξ for a large class of Lévy processes with two-sided jumps and also derive some new distributional properties. The proof of our main result relies on a fine Markovian study of a class of generalized Ornstein–Uhlenbeck processes, which is itself of independent interest. We use and refine an alternative approach of studying the stationary measure of a Markov process which avoids some technicalities and difficulties that appear in the classical method of employing the generator of the dual Markov process.