La sélectivité fonctionnelle des ligands du récepteur delta opiacé

Les récepteurs couplés aux protéines GRCPG sont une des plus grandes familles de récepteur membranaire codifié par le génome humain et certainement la plus grande famille de récepteurs. Localisés au niveau des membranes plasmiques, ils sont responsables d’une grande variété de réponses cellulaires. L’activation de ces derniers par des ligands était traditionnellement associée à un changement de conformation de la protéine, passant d’un état inactif à un état actif. Toutefois, certaines observations entraient en contradiction avec cette théorie et laissaient supposer la présence de plusieurs conformations actives du récepteur. Ces différentes conformations pouvaient être actives pour certaines voies de signalisation ou de régulation et inactives pour d’autres. Ce phénomène, initialement appelé agoniste dirigé ou « biased agonism », est maintenant décrit comme étant la sélectivité fonctionnelle des ligands des RCPG. Cette sélectivité des voies de signalisation et de régulation permettrait en théorie de développer des ligands capables de cibler seulement les voies de signalisation et de régulation responsable des effets thérapeutiques sans activer les voies responsables des effets secondaires ou indésirables. Le récepteur delta opiacé (DOR) est un RCPG impliqué dans la gestion de la douleur chronique. L’action analgésique de ses ligands est toutefois soumise à un effet de tolérance produite lors de leur utilisation à long terme. Cet effet secondaire limite l’utilisation thérapeutique de ces médicaments. Cette thèse s’est donc intéressée à la sélectivité fonctionnelle des ligands du DOR afin d’évaluer la possibilité de réduire les effets de tolérance produits par ces molécules. En premier lieu, nous avons déterminé que le DOR peut être stabilisé dans plusieurs conformations actives dépendantes du ligand qui le lie et ces conformations possèdent différents profils d’activation des voies de signalisation et de régulation. En deuxième lieu, nous avons déterminé que les différents ligands du DOR stabilisent des conformations du complexe récepteur/protéine G qui ne concordent pas avec la théorie des récepteurs à deux états, suggérant plutôt la présence d’une multitude de conformations actives. Finalement, nous avons démontré que ces différentes conformations interagissaient de façon distincte avec les protéines de régulation des RCPG; le ligand favorisant le retour du récepteur à la membrane produisant moins de désensibilisation et moins de tolérance aiguë à l’analgésie que le ligand favorisant la séquestration du récepteur à l’intérieur de la cellule. Les résultats de cette thèse démontrent que la sélectivité fonctionnelle des ligands opiacés pourrait être utilisée dans le développement de nouveau analgésique produisant moins de tolérance.

Étude de la régulation des activités transcriptionnelle, réplicative et de l’instabilité de la protéine régulatrice E2 des papillomavirus

Les papillomavirus sont de petits virus à ADN double brin qui infectent les cellules de l’épithélium de la peau et des muqueuses d’une variété de vertébrés causant des lésions bénignes telles des verrues. Certains de ces virus sont également associés au développement de lésions malignes, notamment le cancer du col utérin. La protéine régulatrice E2 des papillomavirus est impliquée dans diverses fonctions contribuant à l’établissement de l’infection par ces virus. Entre autre, E2 régule la transcription des gènes viraux, participe à l’initiation de la réplication de l’ADN viral en s’associant à l’hélicase virale E1 et est responsable du maintien et de la ségrégation de l’épisome viral au cours de la division cellulaire. Toutes ces activités sont attribuables à la capacité de E2 à s’associer au génome viral et à interagir avec des protéines virales et cellulaires. De plus, ces fonctions sont elles-mêmes régulées par des modifications post-traductionnelles de la protéine E2. Plusieurs études ont été réalisées afin de découvrir les mécanismes de régulation des fonctions de E2 mais le rôle exact des différents domaines de E2 dans ces contrôles reste à être défini. En premier lieu, nous nous sommes intéressés à l’interaction entre E2 et Brd4(L) qui avait été définie comme étant essentielle à la ségrégation de l’épisome. Plusieurs caractéristiques associées à la protéine Brd4(L) telles que sa capacité à lier les lysines acétylées des histones, son interaction avec le complexe Mediator et sa participation à l’activation de la transcription en formant un complexe avec pTEFb, nous ont permis d’émettre l’hypothèse que l’interaction E2-Brd4(L) est nécessaire à l’activité transcriptionnelle de E2. Nous avons démontré que la protéine Brd4(L) interagit avec le domaine de transactivation de E2 de divers types de papillomavirus. De plus, cette interaction implique les résidus de E2 essentiels à son activité transcriptionnelle. Ainsi, ces résultats proposent que l’association E2-Brd4(L) serve à la régulation de la transcription des gènes viraux. Dans un second temps, nos recherches se sont concentrées sur l’existence d’une interface de dimérisation au sein du domaine de transactivation de E2 et de son implication dans les activités transcriptionnelles et réplicatives de la protéine. Nos études ont aussi mis en évidence que l’intégrité de la structure de ce domaine contribue au bon fonctionnement de la réplication du génome viral. Cette découverte suggère que la dimérisation de E2 peut réguler l’initiation de la réplication et propose l’existence d’un niveau de régulation additionnel impliquant l’état de la structure quaternaire de la protéine E2 et une modulation de l’interaction entre E1 et E2 à cette étape du cycle viral. Finalement, l’étude de l’instabilité de la protéine E2 nous a permis de définir une région importante dans le domaine flexible de la protéine, nécessaire à sa dégradation par le protéasome. De plus, la présence de résidus conservés localisés dans ce domaine, sont associés à la dégradation et portent la signature d’un signal de localisation nucléaire de type PY-NLS, suggérant que la stabilité de la protéine E2 est régulée par sa localisation au sein de la cellule. Ces études démontrent l’existence de nouvelles stratégies de régulation des activités transcriptionnelle et réplicative de la protéine E2 des papillomavirus. La compréhension de ces mécanismes nous permet de mieux cerner les étapes favorisant l’établissement et la progression du cycle viral et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques contre les infections aux papillomavirus.

Role of the ASPP Family in the Regulation of p53-Mediated Apoptotic Death of Retinal Ganglion Cells after Optic Nerve Injury

Le glaucome est la première cause de cécité irréversible à travers le monde. À présent il n’existe aucun remède au glaucome, et les thérapies adoptées sont souvent inadéquates. La perte de vision causée par le glaucome est due à la mort sélective des cellules rétiniennes ganglionnaires, les neurones qui envoient de l’information visuelle de la rétine au cerveau. Le mécanisme principal menant au dommage des cellules rétiniennes ganglionnaires lors du glaucome n’est pas bien compris, mais quelques responsables putatifs ont été proposés tels que l’excitotoxicité, le manque de neurotrophines, la compression mécanique, l’ischémie, les astrocytes réactifs et le stress oxidatif, parmis d’autres. Indépendamment de la cause, il est bien établi que la perte des cellules rétiniennes ganglionnaires lors du glaucome est causée par la mort cellulaire programmée apoptotique. Cependant, les mécanismes moléculaires précis qui déclenchent l’apoptose dans les cellules rétiniennes ganglionnaires adultes sont mal définis. Pour aborder ce point, j’ai avancé l’hypothèse centrale que l’identification de voies de signalisations moléculaires impliquées dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires offrirait des avenues thérapeutiques pour ralentir ou même prévenir la mort de celles-ci lors de neuropathies oculaires telles que le glaucome. Dans la première partie de ma thèse, j’ai caractérisé le rôle de la famille de protéines stimulatrices d’apoptose de p53 (ASPP), protéines régulatrices de la famille p53, dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires. p53 est un facteur de transcription nucléaire impliqué dans des fonctions cellulaires variant de la transcription à l’apoptose. Les membres de la famille ASPP, soit ASPP1, ASPP2 et iASPP, sont des protéines de liaison de p53 qui régulent l’apoptose. Pourtant, le rôle de la famille des ASPP dans la mort des cellules rétiniennes ganglionnaires est inconnu. ASPP1 et ASPP2 étant pro-apoptotiques, l’hypothèse de cette première étude est que la baisse ciblée de ASPP1 et ASPP2 promouvrait la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires après une blessure du nerf optique. Nous avons utilisé un modèle expérimental bien caractérisé de mort apoptotique neuronale induite par axotomie du nerf optique chez le rat de type Sprague Dawley. Les résultats de cette étude (Wilson et al. Journal of Neuroscience, 2013) ont démontré que p53 est impliqué dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires, et qu’une baisse ciblée de ASPP1 et ASPP2 par acide ribonucléique d’interference promeut la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires. Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai caractérisé le rôle d’iASPP, le membre anti-apoptotique de la famille des ASPP, dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires. L’hypothèse de cette seconde étude est que la surexpression d’iASPP promouvrait la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires après axotomie. Mes résultats (Wilson et al. PLoS ONE, 2014) démontrent que le knockdown ciblé de iASPP exacerbe la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires, et que la surexpression de iASPP par virus adéno-associé promeut la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes régulateurs sous-jacents la perte de cellules rétiniennes ganglionnaires par apoptose et pourraient fournir des pistes pour la conception de nouvelles stratégies neuroprotectrices pour le traitement de maladies neurodégénératives telles que le glaucome.

Bone morphogenetic proteins (BMP)-4,-6, and-7 potently suppress basal and luteinizing hormone-induced androgen production by bovine theca interna cells in primary culture: Could ovarian hyperandrogenic dysfunction be caused by a defect in thecal BMP signaling?

We reported recently that bovine theca interna cells in primary culture express several type-I and type-II receptors for bone morphogenetic proteins (BMPs). The same cells express at least two potential ligands for these receptors (BMP-4 and - 7), whereas bovine granulosa cells and oocytes express BMP-6. Therefore, BMPs of intrafollicular origin may exert autocrine/paracrine actions to modulate theca cell function. Here we report that BMP-4, - 6, and - 7 potently suppress both basal ( P < 0.0001; respective IC50 values, 0.78, 0.30, and 1.50 ng/ml) and LH-induced ( P < 0.0001; respective IC50 values, 5.00, 0.55, and 4.55 ng/ml) androgen production by bovine theca cells while having only a moderate effect on progesterone production and cell number. Semiquantitative RT-PCR showed that all three BMPs markedly reduced steady-state levels of mRNA for P450c17. Levels of mRNA encoding steroidogenic acute regulatory protein, P450scc, and 3 beta-hydroxysteroid dehydrogenase were also reduced but to a much lesser extent. Immunocytochemistry confirmed a marked reduction in cellular content of P450c17 protein after BMP treatment ( P < 0.001). Exposure to BMPs led to cellular accumulation of phosphorylated Smad1, but not Smad2, confirming that the receptors signal via a Smad1 pathway. The specificity of the BMP response was further explored by coincubating cells with BMPs and several potential BMP antagonists, chordin, gremlin, and follistatin. Gremlin and chordin were found to be effective antagonists of BMP-4 and - 7, respectively, and the observation that both antagonists enhanced ( P < 0.01) androgen production in the absence of exogenous BMP suggests an autocrine/paracrine role for theca-derived BMP- 4 and - 7 in modulating androgen production. Collectively, these data indicate that an intrafollicular BMP signaling pathway contributes to the negative regulation of thecal androgen production and that ovarian hyperandrogenic dysfunction could be a result of a defective autoregulatory pathway involving thecal BMP signaling.

Interactions of decay-accelerating factor (DAF) with haemagglutinating human enteroviruses: utilizing variation in primate DAF to map virus binding sites

A cellular receptor for the haemagglutinating enteroviruses (HEV), and the protein that mediates haemagglutination, is the membrane complement regulatory protein decay accelerating factor (DAF; CD55). Although primate DAF is highly conserved, significant differences exist to enable cell lines derived from primates to be utilized for the characterization of the DAF binding phenotype of human enteroviruses. Thus, several distinct DAF-binding phenotypes of a selection of HEVs (viz. coxsackievirus A21 and echoviruses 6, 7, 11-13, 29) were identified from binding and infection assays using a panel of primate cells derived from human, orang-utan, African Green monkey and baboon tissues. These studies complement our recent determination of the crystal structure of SCR(34) of human DAF [Williams, P., Chaudhry, Y., Goodfellow, I. G., Billington, J., Powell, R., Spiller, O. B., Evans, D. J. & Lea, S. (2003). J Biol Chem 278, 10691-10696] and have enabled us to better map the regions of DAF with which enteroviruses interact and, in certain cases, predict specific virus-receptor contacts.

A Novel Pathway for Inducible Nitric-oxide Synthase Activation through Inflammasomes

Innate immune recognition of flagellin is shared by transmembrane TLR5 and cytosolic Nlrc4 (NOD-like receptor family CARD (caspase activation recruitment domain) domain containing 4)/Naip5 (neuronal apoptosis inhibitory protein 5). TLR5 activates inflammatory genes through MYD88 pathway, whereas Nlrc4 and Naip5 assemble multiprotein complexes called inflammasomes, culminating in caspase-1 activation, IL-1 beta/IL-18 secretion, and pyroptosis. Although both TLR5 and Naip5/Nlrc4 pathways cooperate to clear infections, little is known about the relative anti-pathogen effector mechanisms operating through each of them. Here we show that the cytosolic flagellin (FLA-BSDot) was able to activate iNOS, an enzyme previously associated with TLR5 pathway. Using Nlrc4- or Naip5-deficient macrophages, we found that both receptors are involved in iNOS activation by FLA-BSDot. Moreover, distinct from extracellular flagellin (FLA-BS), iNOS activation by intracellular flagellin is completely abrogated in the absence of caspase-1. Interestingly, IL-1 beta and IL-18 do not seem to be important for FLA-BSDot-mediated iNOS production. Together, our data defined an additional anti-pathogen effector mechanism operated through Naip5 and Nlrc4 inflammasomes and illustrated a novel signaling transduction pathway that activates iNOS.

Evaluation of Carcinogenic Potential of Diuron in a Rat Mammary Two-Stage Carcinogenesis Model

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Myostatin (GDF8) single nucleotide polymorphisms in Nellore cattle

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bothrops leucurus venom induces nephrotoxicity in the isolated perfused kidney and cultured renal tubular epithelia

Bites from snake (Bothrops genus) cause local tissue damage and systemic complications, which include alterations such as hemostatic system and acute renal failure (ARF). Recent studies suggest that ARF pathogenesis in snakebite envenomation is multifactorial and involves hemodynamic disturbances, immunologic reactions and direct nephrotoxicity. The aim of the work was to investigate the effects of the Bothrops leucurus venom (BlV) in the renal perfusion system and in cultured renal tubular cells of the type MDCK (Madin-Darby Canine kidney). BlV (10 μg/mL) reduced the perfusion pressure at 90 and 120 min. The renal vascular resistance (RVR) decreased at 120 min of perfusion. The effect on urinary flow (UF) and glomerular filtration rate (GFR) started 30 min after BlV infusion, was transient and returned to normal at 120 min of perfusion. It was also observed a decrease on percentual tubular transport of sodium (%TNa+) at 120 min and of chloride (%TCl-) at 60 and 90 min. The treatment with BlV caused decrease in cell viability to the lowest concentration tested with an IC50 of 1.25 μg/mL. Flow cytometry with annexin V and propidium iodide showed that cell death occurred predominantly by necrosis. However, a cell death process may involve apoptosis in lower concentrations. BlV treatment (1.25 μg/mL) led to significant depolarization of the mitochondrial membrane potential and, indeed, we found an increase in the expression of cell death genes in the lower concentrations tested. The venom also evoked an increase in the cytosolic Ca2+ in a concentration dependent manner, indicating that Ca2+ may participate in the venom of B. leucurus effect. The characterization of the effects in the isolated kidney and renal tubular cells gives strong evidences that the acute renal failure induced by this venom is a result of the direct nephrotoxicity which may involve the cell death mechanism. © 2012.

Synthesis and cytotoxicity of a ruthenium nitrosyl nitric oxide donor with isonicotinic acid and a cell penetrating peptide

The syntheses and properties of trans-[Ru(NH3) 4(L)(NO)](BF4)3 (L = isonicotinic acid (inaH) (I) or ina-Tat48-60 (II)) are described. Tat48-60, a cell penetrating peptide fragment of the Tat regulatory protein of the HIV virus, was linked to the ruthenium nitrosyl through inaH. I and II release NO after reduction forming trans-[Ru(NH3)4(L)(H2O)]3 +. The IC50 values against B16-F10 melanoma cells of I and II (21 μmol L- 1 and 23 μmol L- 1, respectively) are close to that of the commercially available cisplatin (33 μmol L- 1) and smaller than similar complexes. The cytotoxicity is assigned to the NO released from I and II. © 2012 Elsevier B.V.

O gene PHF21B como candidato a predisposição familia em familial em cânceres de cabeça e pescoço

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização funcional do produto da ORF NCU03043 de Neurospora crassa homólogo ao fator de transcrição FlbC de Aspergillus nidulans

Pós-graduação em Biotecnologia - IQ

Manipulation of the periovulatory sex steroidal milieu affects endometrial but not luteal gene expression in early diestrus Nelore cows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Abordagem metalômica quantitativa de mercúrio em peixes da região amazônica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Involvement of AMPK, IKβα-NFκB and eNOS in the sildenafil anti-inflammatory mechanism in a demyelination model

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)