A DAF-1-binding protein BRA-1 is a negative regulator of DAF-7 TGF-β signaling

We have identified homologs of a human BMP receptor-associated molecule BRAM1 in Caenorhabditis elegans. One of them, BRA-1, has been found to bind DAF-1, the type I receptor in the DAF-7 transforming growth factor-β pathway through the conserved C-terminal region. As analyzed using a BRA-1∷GFP (green fluorescent protein) fusion gene product, the bra-1 gene is expressed in amphid neurons such as ASK, ASI, and ASG, where daf-1 is also expressed. A loss-of-function mutation in bra-1 exhibits robust suppression of the Daf-c phenotype caused by the DAF-7 pathway mutations. We propose that BRA-1 represents a novel class of receptor-associated molecules that negatively regulate transforming growth factor-β pathways.

Une nouvelle méthode pour estimer la torsion géométrique en scoliose idiopathique de l’adolescent

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation tridimensionnelle (3D) de la colonne vertébrale. Pour la plupart des patients atteints de SIA, aucun traitement chirurgical n’est nécessaire. Lorsque la déformation devient sévère, un traitement chirurgical visant à réduire la déformation est recommandé. Pour déterminer la sévérité de la SIA, l’imagerie la plus utilisée est une radiographie postéroantérieure (PA) ou antéro-postérieure (AP) du rachis. Plusieurs indices sont disponibles à partir de cette modalité d’imagerie afin de quantifier la déformation de la SIA, dont l’angle de Cobb. La conduite thérapeutique est généralement basée sur cet indice. Cependant, les indices disponibles à cette modalité d’imagerie sont de nature bidimensionnelle (2D). Celles-ci ne décrivent donc pas entièrement la déformation dans la SIA dû à sa nature tridimensionnelle (3D). Conséquemment, les classifications basées sur les indices 2D souffrent des mêmes limitations. Dans le but décrire la SIA en 3D, la torsion géométrique a été étudiée et proposée par Poncet et al. Celle-ci mesure la tendance d’une courbe tridimensionnelle à changer de direction. Cependant, la méthode proposée est susceptible aux erreurs de reconstructions 3D et elle est calculée localement au niveau vertébral. L’objectif de cette étude est d’évaluer une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique par l’approximation de longueurs d’arcs locaux et par paramétrisation de courbes dans la SIA. Une première étude visera à étudier la sensibilité de la nouvelle méthode présentée face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. Par la suite, deux études cliniques vont présenter la iv torsion géométrique comme indice global et viseront à démontrer l’existence de sous-groupes non-identifiés dans les classifications actuelles et que ceux-ci ont une pertinence clinique. La première étude a évalué la robustesse de la nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique chez un groupe de patient atteint de la SIA. Elle a démontré que la nouvelle technique est robuste face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. La deuxième étude a évalué la torsion géométrique utilisant cette nouvelle méthode dans une cohorte de patient avec des déformations de type Lenke 1. Elle a démontré qu’il existe deux sous-groupes, une avec des valeurs de torsion élevées et l’autre avec des valeurs basses. Ces deux sous-groupes possèdent des différences statistiquement significatives, notamment au niveau du rachis lombaire avec le groupe de torsion élevée ayant des valeurs d’orientation des plans de déformation maximales (PMC) en thoraco-lombaire (TLL) plus élevées. La dernière étude a évalué les résultats chirurgicaux de patients ayant une déformation Lenke 1 sous-classifiées selon les valeurs de torsion préalablement. Cette étude a pu démontrer des différences au niveau du PMC au niveau thoraco-lombaire avec des valeurs plus élevées en postopératoire chez les patients ayant une haute torsion. Ces études présentent une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique et présentent cet indice quantitativement. Elles ont démontré l’existence de sous-groupes 3D basés sur cet indice ayant une pertinence clinique dans la SIA, qui n’étaient pas identifiés auparavant. Ce projet contribue dans la tendance actuelle vers le développement d’indices 3D et de classifications 3D pour la scoliose idiopathique de l’adolescent.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

tRNASer(CGA) differentially regulates expression of wild-type and codon-modified papillomavirus L1 genes

Exogenous transfer RNAs (tRNAs) favor translation of bovine papillomavirus 1 wild-type (wt) L1 mRNA in in vitro translation systems (Zhou et al. 1999, J. Virol., 73, 4972-4982). We, therefore, investigated whether papillomavirus (PV) wt L1 protein expression could be enhanced in eukaryotic cells following exogenous tRNA supplementation. Both Chinese hamster ovary (CHO) and Cos1 cells, transfected with PV1 wt L1 genes, effectively transcribed the genes but did not translate them. However, L1 protein translation was demonstrated following co-transfection with the L1 gene and a gene expressing tRNA(Ser)(CGA). Cell lines, stably transfected with a bovine papillomavirus 1 (BPV1) wt L1 expression construct, produced L1 protein after the transfection of the tRNA(Ser)(CGA) gene, but not following the transfection with basal vectors, suggesting that tRNA(Ser)(CGA) gene enhanced wt L1 translation as a result of endogenous tRNA alterations and phosphorylation of translation initiation factors elF4E and elF2alpha in the tRNA(Ser)(CGA) transfected L1 cell lines. The tRNA(Ser)(CGA) gene expression significantly reduced translation of L1 proteins expressed from codon-modified (HB) PV L1 genes utilizing mammalian preferred codons, but had variable effects on translation of green fluorescent proteins (GFPs) expressed from six serine GFP variants. The changes of tRNA pools appear to match the codon composition of PV wt and HB L1 genes and serine GFP variants to regulate translation of their mRNAs. These findings demonstrate for the first time in eukaryotic cells that translation of the target genes can be differentially influenced by the provision of a single tRNA expression construct.

Type-2 TOPSIS:a group decision problem when ideal values are not extreme endpoints

In the traditional TOPSIS, the ideal solutions are assumed to be located at the endpoints of the data interval. However, not all performance attributes possess ideal values at the endpoints. We termed performance attributes that have ideal values at extreme points as Type-1 attributes. Type-2 attributes however possess ideal values somewhere within the data interval instead of being at the extreme end points. This provides a preference ranking problem when all attributes are computed and assumed to be of the Type-1 nature. To overcome this issue, we propose a new Fuzzy DEA method for computing the ideal values and distance function of Type-2 attributes in a TOPSIS methodology. Our method allows Type-1 and Type-2 attributes to be included in an evaluation system without compromising the ranking quality. The efficacy of the proposed model is illustrated with a vendor evaluation case for a high-tech investment decision making exercise. A comparison analysis with the traditional TOPSIS is also presented. © 2012 Springer Science+Business Media B.V.

Pollen and dinoflagellate cyst counts on sediment core M72/5_628-1 (MD72/5-25-GC1) from the Black Sea

High-resolution pollen and dinoflagellate cyst records from sediment core M72/5-25-GC1 were used to reconstruct vegetation dynamics in northern Anatolia and surface conditions of the Black Sea between 64 and 20 ka BP. During this period, the dominance of Artemisia in the pollen record indicates a steppe landscape and arid climate conditions. However, the concomitant presence of temperate arboreal pollen suggests the existence of glacial refugia in northern Anatolia. Long-term glacial vegetation dynamics reveal two major arid phases ~64-55 and 40-32 ka BP, and two major humid phases ~54-45 and 28-20 ka BP, correlating with higher and lower summer insolation, respectively. Dansgaard-Oeschger (D-O) cycles are clearly indicated by the 25-GC1 pollen record. Greenland interstadials are characterized by a marked increase in temperate tree pollen, indicating a spread of forests due to warm/wet conditions in northern Anatolia, whereas Greenland stadials reveal cold and arid conditions as indicated by spread of xerophytic biomes. There is evidence for a phase lag of ~500 to 1500 yr between initial warming and forest expansion, possibly due to successive changes in atmospheric circulation in the North Atlantic sector. The dominance of Pyxidinopsis psilata and Spiniferites cruciformis in the dinocyst record indicates brackish Black Sea conditions during the entire glacial period. The decrease of marine indicators (marine dinocysts, acritarchs) at ~54 ka BP and increase of freshwater algae (Pediastrum, Botryococcus) from 32 to 25 ka BP reveals freshening of the Black Sea surface water. This freshening is possibly related to humid phases in the region, to connection between Caspian Sea and Black Sea, to seasonal freshening by floating ice, and/or to closer position of river mouths due to low sea level. In the southern Black Sea, Greenland interstadials are clearly indicated by high dinocyst concentrations and calcium carbonate content, as a result of an increase in primary productivity. Heinrich events show a similar impact on the environment in the northern Anatolia/Black Sea region as Greenland stadials.

Pollen profile and age determination for sediment core M72/5_619-1 (22-GC3)

Sediments from the Black Sea, a region historically dominated by forests and steppe landscapes, are a valuable source of detailed information on the changes in regional terrestrial and aquatic environments at decadal to millennial scales. Here we present multi-proxy environmental records (pollen, dinoflagellate cysts, Ca, Ti and oxygen isotope data) from the uppermost 305 cm of the core 22-GC3 (42°13.53' N, 36°29.55' E) collected from a water depth of 838 m in the southern part of the Black Sea in 2007. The records span the last ~ 18 kyr (all ages are given in cal kyr BP). The pollen data reveal the dominance of the Artemisia-steppe in the region, suggesting rather dry/cold environments ~ 18-14.5 kyr BP. Warming/humidity increase during melt-water pulses (~ 16.1-14.5 kyr BP), indicated by d18O records from the 22-GC3 core sediment and from the Sofular Cave stalagmite, is expressed in more negative d13C values from the Sofular Cave, usually interpreted as the spreading of C3 plants. The records representing the interstadial complex (~ 14.5-12.9 kyr BP) show an increase in temperature and moisture, indicated by forest development, increased primary productivity and reduced surface run-off, whereas the switch from primary terrigenous to primary authigenic Ca origin occurs ~ 500 yr later. The Younger Dryas cooling is clearly demonstrated by more negative d13C values from the Sofular Cave and a reduction of pines. The early Holocene (11.7-8.5 kyr BP) interval reveals relatively dry conditions compared to the mostly moist and warm middle Holocene (8.5-5 kyr BP), which is characterized by the establishment of the species-rich warm mixed and temperate deciduous forests in the low elevation belt, temperate deciduous beech-hornbeam forests in the middle and cool conifer forest in upper mountain belt. The border between the early and middle Holocene in the vegetation records coincides with the opening of the Mediterranean corridor at ~ 8.3 kyr BP, as indicated by a marked change in the dinocyst assemblages and in the sediment lithology. Changes in the pollen assemblages indicate a reduction in forest cover after ~ 5 kyr BP, which was likely caused by increased anthropogenic pressure on the regional vegetation.