Mécanisme de leucémogénèse par les oncogènes SCL et LMO1

La leucémie lymphoïde représente 30% de tous les cancers chez l’enfant. SCL (« Stem cell leukemia ») et LMO1/2 (« LIM only protein ») sont les oncogènes les plus fréquemment activés dans les leucémies aiguës des cellules T chez l'enfant (T-ALL). L’expression ectopique de ces deux oncoprotéines dans le thymus de souris transgéniques induit un blocage de la différenciation des cellules T suivie d’une leucémie agressive qui reproduit la maladie humaine. Afin de définir les voies génétiques qui collaborent avec ces oncogènes pour induire des leucémies T-ALL, nous avons utilisé plusieurs approches. Par une approche de gène candidat, nous avons premièrement identifié le pTalpha, un gène crucial pour la différenciation des cellules T, comme cible directe des hétérodimères E2AHEB dans les thymocytes immatures. De plus, nous avons montré que pendant la différenciation normale des thymocytes, SCL inhibe la fonction E2A et HEB et qu’un dosage entre les protéines E2A, HEB et SCL détermine l’expression du pTalpha. Deuxièmement, par l’utilisation d’une approche globale et fonctionnelle, nous avons identifié de nouveaux gènes cibles des facteurs de transcription E2A et HEB et montré que SCL et LMO1 affectent la différenciation thymocytaire au stade préleucémique en inhibant globalement l’activité transcriptionnelle des protéines E par un mécanisme dépendant de la liaison à l’ADN. De plus, nous avons découvert que les oncogènes SCL et LMO1 sont soit incapables d’inhiber totalement l’activité suppresseur de tumeur des protéines E ou agissent par une voie d’induction de la leucémie différente de la perte de fonction des protéines E. Troisièmement, nous avons trouvé que Notch1, un gène retrouvé activé dans la majorité des leucémies T-ALL chez l’enfant, opère dans la même voie génétique que le pré-TCR pour collaborer avec les oncogènes SCL et LMO1 lors du processus de leucémogénèse. De plus, cette collaboration entre des facteurs de transcription oncogéniques et des voies de signalisation normales et importantes pour la détermination de la destinée cellulaire pourraient expliquer la transformation spécifique à un type cellulaire. Quatrièmement, nous avons trouvé que les oncogènes SCL et LMO1 sont des inducteurs de sénescence au stade préleucémique. De plus, la délétion du locus INK4A/ARF, un évènement retrouvé dans la majorité des leucémies pédiatriques T-ALL associées avec une activation de SCL, collabore aves les oncogènes SCL et LMO1 dans l’induction de la leucémie. Cette collaboration entre la perte de régulateurs de la sénescence suggère qu’un contournement de la réponse de sénescence pourrait être nécessaire à la transformation. Finalement, nous avons aussi montré que l’interaction directe entre les protéines SCL et LMO1 est critique pour l’induction de la leucémie. Ces études ont donc permis d’identifier des évènements collaborateurs, ainsi que des propriétés cellulaires affectées par les oncogènes associés avec la leucémie et de façon plus générale dans le développement du cancer.

MicroRNA-34 induces cardiomyocyte apoptosis and accounts for the anti-apoptotic effect of Tanshinone IIA in myocardial infarction

MicroARN (miARN) ont récemment émergé comme un acteur central du gène réseau de régulation impliqués dans la prise du destin cellulaire. L'apoptose, un actif processus, par lequel des cellules déclenchent leur auto-destruction en réponse à un signal, peut être contrôlé par les miARN. Il a également été impliqué dans une variété de maladies humaines, comme les maladies du cœur, et a été pensé comme une cible pour le traitement de la maladie. Tanshinone IIA (TIIA), un monomère de phenanthrenequinones utilisé pour traiter maladies cardiovasculaires, est connu pour exercer des effets cardioprotecteurs de l'infarctus du myocarde en ciblant l'apoptose par le renforcement de Bcl-2 expression. Pour explorer les liens potentiels entre le miARN et l'action anti-apoptotique de TIIA, nous étudié l'implication possible des miARN. Nous avons constaté que l'expression de tous les trois membres de la famille miR-34, miR-34a, miR-34b et miR-34c ont été fortement régulée à la hausse après l'exposition soit à la doxorubicine, un agent endommageant l'ADN ou de pro-oxydant H2O2 pendant 24 heures. Cette régulation à la hausse causé significativement la mort cellulaire par apoptose, comme déterminé par fragmentation de l'ADN, et les effets ont été renversés par les ARNs antisens de ces miARN. Le prétraitement des cellules avec TIIA avant l'incubation avec la doxorubicine ou H2O2 a empêché surexpression de miR-34 et a réduit des apoptose. Nous avons ensuite établi BCL2L2, API5 et TCL1, en plus de BCL2, comme les gènes nouveaux cibles pour miR-34. Nous avons également élucidé que la répression des ces gènes par MiR-34 explique l'effet proapoptotique dans les cardiomyocytes. Ce que la régulation positive de ces gènes par TIIA realisée par la répression de l'expression de miR-34 est probable le mécanisme moléculaire de son effet bénéfique contre ischémique lésions cardiaques.

Contrôle de l'expression de la protéine PHEX et rôle de PHEX et FGF23 dans la minéralisation par les cellules MC3T3

PHEX est une protéine importante dans le processus de minéralisation osseuse. Des mutations ou la délétion d’une partie de ce gène causent l’hypophosphatémie liée au chromosome X (XLH). Cette maladie est caractérisée par une hypophosphatémie, accompagnée de défauts de minéralisation, de rachitisme et de lésions ostéomalaciques. Avec l’hypophosphatémie, les taux circulants de vitamine D devraient être augmentés, ce qui n’est pas le cas d’où une régulation anormale de la production de vitamine D a lieu. Cependant, malgré le fait que cette protéine soit une peptidase, aucun substrat physiologique n’a encore été répertorié pour PHEX. PHEX est une protéine membranaire de type II de la famille M13 des métalloendopeptidases à zinc possédant un court domaine N-terminal cytosolique, un segment transmembrannaire d’environ 20 acides aminés et une large portion C-terminale extracellulaire où se trouve le site actif de l’enzyme. PHEX est exprimée de façon majoritaire dans les os et dans les dents et elle apparaît à l’initiation de la minéralisation. Les patients souffrant de XLH et la souris Hyp, qui est un modèle animal de la maladie humaine, montrent des quantités importantes de la protéine FGF23. De plus, FGF23 est impliqué dans une autre maladie reliée au métabolisme du phosphate, l’hypophosphatémie rachitique autosomale dominante (ADHR) où des mutations de FGF23 causent sensiblement les mêmes symptômes que XLH. FGF23 est produit principalement par les ostéoblastes et les ostéocytes. FGF23 cause une hypophosphatémie par la diminution de l’expression du cotransporteur NaPi de type II, responsable de la réabsorption du phosphate rénal. L’hypothèse proposée dans la littérature serait que PHEX activerait ou inactiverait des peptides importants pour la minéralisation osseuse. Plus spécifiquement, l’activation ou l’inactivation de ces peptides aurait pour rôle de réguler les quantités de FGF23. Selon l’hypothèse mentionnée précédemment, la régulation de PHEX pourrait donc avoir un effet sur la minéralisation. Une quantité croissante de données sur la régulation de PHEX sont maintenant disponibles. Par exemple, la vitamine D diminue l’expression de PHEX tandis que les glucocorticoïdes et l’hormone de croissance augmentent son expression. Dans une première étude, nous avons voulu déterminer si un peptide relié à la minéralisation osseuse, le PTHrP1-34, pouvait réguler l’expression de PHEX. Nous avons déterminé que le PTHrP1-34 peut réguler de façon négative l’expression de PHEX dans les cellules UMR-106, une lignée cellulaire ostéoblastique. Cette régulation passe par la voie de l’AMPc/protéine kinase A. De plus, cette diminution d’expression est également observée au jour 7 dans des cultures primaires d’ostéoblastes de rat en minéralisation. Par la suite, nous avons étudié un mutant de PHEX, le mutant E4Q retrouvé chez un patient souffrant de XLH, où la mutation se retrouve dans le domaine cytosolique de PHEX. Cette mutation n’interfère pas avec le site catalytique de l’enzyme puisque ce mutant de PHEX peut tout aussi bien cliver un substrat synthétique que la protéine sauvage. Il a été déterminé que cette mutation annule un motif di-acide. Nous avons démontré que ce motif di-acide est responsable de la liaison de PHEX à COPII, responsable de la formation de vésicules de sécrétion. De plus, il semblerait que ce motif soit important, probablement par son interaction avec COPII, à l’incorporation de PHEX dans des vésicules de calcification, lesdites vésicules étant importantes dans le processus de minéralisation. Finalement, des essais de compétitions ont démontré que la minéralisation pouvait être perturbée lorsque l’on surexprimait la queue cytosolique sauvage de PHEX, contrairement à la queue mutée. Ceci suggère possiblement que l’interaction avec COPII menant à l’incorporation de PHEX dans les vésicules de calcification ou d’autres protéines comprenant de tels motifs pourrait être importante pour la minéralisation. Finalement, la dernière étude porte sur la protéine FGF23. Nous avons démontré, par la surexpression de FGF23 dans la lignée MC3T3 d’ostéoblastes de souris, que cette surexpression a un effet sur la sénescence de ces cellules. En effet, des essais de sénescence ont montré l’augmentation de celle-ci lorsque FGF23 est surexprimé. Par contre, la prolifération n’est pas altérée. De plus, il semblerait que la différenciation soit plus rapide, tel qu’observé par une minéralisation survenant plus tôt, mais n’étant pas plus importante. Bref, la surexpression de FGF23 semblerait faire en sorte que les ostéoblastes se différencient plus rapidement et passent donc à un état de sénescence prématuré comparativement aux cellules sauvages. Ceci est en accord avec la littérature où KLOTHO, un cofacteur de FGF23 permettant sa liaison avec une plus grande affinité sur son récepteur, lorsqu’inactivé démontre un phénotype similaire au vieillissement incluant un phénotype de sénescence.

Anti-VEGFA therapy reduces tumor growth and extends survival in a murine model of ovarian granulosa cell tumor

Les tumeurs des cellules de la granulosa (GCTs) sont des tumeurs avec un potentiel malin ayant tendance à récidiver, provoquant ainsi la mort dans 80% des cas de stade avancé consécutif à une rechute. Bien que les GCTs représentent 5% des tumeurs ovariennes, peu d’études ont évalué les protocoles de traitement adjuvant pour la maladie avancée ou récurrente. Notre but était d’évaluer l’efficacité de la voie de signalisation du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire A (VEGFA) comme cible pour le traitement de la GCT utilisant le modèle murin transgénique Ptentm1Hwu/tm1Hwu; Ctnnb1tm1Mmt/+; Amhr2tm3(cre)Bhr/+ (PCA) qui reproduit le stade avancé de la maladie humaine. Un anticorps anti-VEGFA a été administré une fois par semaine par voie intrapéritonéale (IP) à partir de 3 semaines d’âge. La thérapie anti-VEGFA a permis une réduction de la taille des tumeurs à 6 semaines d’âge (p<0.05) et une prolongation de la survie des animaux traités, lorsque comparé aux animaux contrôles. L’analyse des GCTs a montré une réduction significative de la prolifération cellulaire (p<0.05) et de la densité microvasculaire (p<0.01) mais aucune différence significative n’a été détectée dans l’apoptose cellulaire. p44/p42 MAPK, un effecteur de la signalisation pour le récepteur 2 de VEGFA (VEGFR2) associé à la prolifération cellulaire, était moins activé dans les tumeurs traitées (p<0.05). Par contre, l’activation d’AKT, un effecteur impliqué dans la survie cellulaire, était similaire d’un groupe à l’autre. Ces résultats suggèrent que l’anticorps anti-VEGFA réduit la prolifération cellulaire et la densité microvasculaire chez les souris PCA par inhibition de la voie de signalisation VEGFR2-MAPK, inhibant ainsi la croissance tumorale. En conclusion, l’efficacité de la thérapie anti- VEGFA mérite d’être évaluée en essais contrôlés randomisés pour le traitement des GCTs chez l’homme.

Caractérisation neuro-immunitaire d'un modèle d'encéphalomyélite auto-immune expérimentale spontanée

La sclérose en plaques est une maladie neuroinflammatoire idiopathique caractérisée par la formation de lésions focales de démyélinisation, qui apparaissent suite à l’infiltration périvasculaire de cellules immunitaires et à l’augmentation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique. L’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) est le modèle animal de cette maladie. Cependant, ce modèle présente des différences importantes avec la sclérose en plaques. L’objectif de ce projet de maîtrise était d’approfondir la caractérisation d’un nouveau modèle transgénique d’encéphalomyélite auto-immune expérimentale spontanée, le modèle TCR1640, afin de valider celui-ci pour l’étude des phénomènes physiopathologiques qui surviennent à différents stades de la sclérose en plaques, ainsi que pour le développement de nouveaux traitements de la maladie. La souris TCR1640 porte un récepteur des cellules T (TCR) transgénique autoréactif, qui reconnaît un peptide de la myéline et déclenche une réaction auto-immune contre la myéline endogène au sein du système nerveux central (SNC). Des observations faites in situ et in vitro ont permis d’identifier des changements qui surviennent de façon très précoce dans l’unité neurovasculaire chez les animaux TCR1640 présymptomatiques, et qui sont liés à la présence d’un profil immunitaire périphérique proinflammatoire. Lors des phases actives de l’EAE spontanée, les animaux TCR1640 au stade chronique présentent une inflammation accrue du système nerveux central associée à une infiltration leucocytaire massive, par rapport aux animaux au stade aigu de la maladie. Une étude in vivo a également permis de moduler la maladie développée par des animaux ayant subi une immunisation passive avec des cellules T auxiliaires en provenance de souris TCR1640. Enfin, l’implication de nouvelles molécules d’adhésion cellulaire dans le développement et le maintien de l’EAE spontanée a été suggérée par des observations in vitro. L’ensemble de ces résultats suggère que le modèle TCR1640 présente plusieurs avantages pour l’étude de la physiopathologie de maladies neuroinflammatoires telles que la sclérose en plaques, et servira d’outil afin de valider de nouvelles stratégies thérapeutiques.

La collaboration entre l'oncogène E2A-PBX1 et Hoxa9 lors de l'induction de B-ALL implique l'activation de Flt3

La protéine de fusion E2A-PBX1 induit une leucémie lymphoblastique aigüe des cellules B pédiatrique chez l’humain. E2A-PBX1 possède de puissantes propriétés de trans-activation et peut se lier à l’ADN ainsi qu’aux protéines homéotiques (HOX) via des domaines conservés dans sa portion PBX1, ce qui suggère qu’une dérégulation des gènes cibles de HOX/PBX1 contribue à la leucémogénèse. Précédemment, Bijl et al. (2008) ont démontré que certains gènes Hox collaborent de manière oncogénique avec E2A-PBX1, et que ces interactions sont cellules-spécifiques et varient en fonction du gène Hox impliqué. Une mutagénèse d’insertion provirale suggère et supporte la collaboration des gènes Hoxa et E2A-PBX1 lors de la leucémogénèse des cellules B. La présence de ces interactions dans les cellules B et leur implication dans l’induction des B-ALL est pertinente pour la compréhension de la maladie humaine, et reste encore mal comprise. Notre étude démontre qu’Hoxa9 confère un avantage prolifératif aux cellules B E2A-PBX1. Des expériences de transplantation à l’aide de cellules B E2A-PBX1/Hoxa9 positives isolées de chimères de moelle osseuse démontrent qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 en contribuant à la transformation oncogénique des cellules, et qu’Hoxa9 seul n’induit aucune transformation. Une analyse par Q-RT-PCR nous a permis de démontrer une forte inhibition de gènes spécifiques aux cellules B dans les leucémies co-exprimant Hoxa9 et E2A-PBX1, en plus d’une activation de Flt3, suggérant une inhibition de la différenciation des cellules B accompagnée d’une augmentation de la prolifération. De plus, la surexpression de Hoxa9 dans des cellules leucémiques de souris transgéniques E2A-PBX1, confère aussi un avantage prolifératif aux cellules in vitro, qui semblent être influencé par une augmentation de l’expression de Flt3 et Pdgfδ. En conclusion, nous démontrons pour la première fois à l’aide d’un modèle murin qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 lors de la transformation oncogénique des cellules B et que la signalisation via Flt3 est impliquée, ce qui est potentiellement pertinent pour la maladie humaine.

Rôle et expression de l'interleukine-27 dans le contexte de la sclérose en plaques

Des études antérieures ont indiqué que l’IL-27 supprime le développement de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), un modèle murin de la sclérose en plaques (SEP). L’expression en ARNm d’IL-27 est maximale au pic du développement de l’EAE. Cependant, sa contribution dans la pathogenèse de la SEP demeure irrésolue. Nous avons investigué si l’IL-27 contribue à moduler les réponses immunes dans le système nerveux central (SNC) de patients SEP. Nos résultats d’immunohistochimie sur échantillons post-mortem de cerveaux humains ont révélé que la production des deux sous-unités d’IL-27 (EBI-3 et p28) est plus élevée chez des patients comparés à des contrôles. De plus, les astrocytes (GFAP) et les microglies/macrophages (Iba1) représentent des sources biologiques importantes de l’IL-27 dans les lésions. Les lymphocytes T CD4 et CD8 qui infiltrent le SNC des patients expriment d’ailleurs le récepteur de l’IL-27 composé des chaînes gp130 et TCCR, supportant le concept que ces cellules pourraient répondre aux sources locales d’IL-27. Nous avons également démontré que des combinaisons de cytokines pro-inflammatoires (IFNγ, IL-1β et TNF) augmentent l’expression in vitro d’IL-27 par les astrocytes et macrophages humains, et que les microglies/macrophages de phénotype M1 produisent l’IL-27. Enfin, nous avons démontré que les astrocytes humains expriment aussi le récepteur à l’IL-27 et répondent à l’IL-27 par la phosphorylation de STAT1, mais pas de STAT3. Une telle signalisation dans ces cellules mène à l’augmentation d’expression de la molécule de co-inhibition PD-L1 et de la sécrétion de la chimiokine CXCL10.

Effect of time of day and rabbit strain on patterns of aortic wall permeability

Lipid deposits occur more frequently downstream of branch points than upstream in immature rabbit and human aortas but the opposite pattern is seen in mature vessels. These distributions correlate spatially with age-related patterns of aortic permeability, observed in rabbits, and may be determined by them. The mature but not the immature pattern of permeability is dependent on endogenous nitric oxide synthesis. Although the transport patterns have hitherto seemed robust, recent studies have given the upstream pattern in some mature rabbits but the downstream pattern in others. Here we show that transport in mature rabbits is significantly skewed to the downstream pattern in the afternoon compared with the morning (P < 0.05), and switches from a downstream to an upstream pattern at around 21 months in rabbits of the Murex strain, but at twice this age in Highgate rabbits (P < 0.001). The effect of time of day was not explained by changes in nitric oxide production, assessed from plasma levels of nitrate and nitrate, nor did it correlate with conduit artery tone, assessed from the shape of the peripheral pulse wave. The effect of strain could not be explained by variation in nitric oxide production nor by differences in wall structure. The effects of time of day and rabbit strain on permeability patterns explain recent discrepancies, provide a useful tool for investigating underlying mechanisms and may have implications for human disease.

Rate-limiting steps in the development of atherosclerosis: the response-to-influx theory

A large number of processes are involved in the pathogenesis of atherosclerosis but it is unclear which of them play a rate-limiting role. One way of resolving this problem is to investigate the highly non-uniform distribution of disease within the arterial system; critical steps in lesion development should be revealed by identifying arterial properties that differ between susceptible and protected sites. Although the localisation of atherosclerotic lesions has been investigated intensively over much of the 20th century, this review argues that the factor determining the distribution of human disease has only recently been identified. Recognition that the distribution changes with age has, for the first time, allowed it to be explained by variation in transport properties of the arterial wall; hitherto, this view could only be applied to experimental atherosclerosis in animals. The newly discovered transport variations which appear to play a critical role in the development of adult disease have underlying mechanisms that differ from those elucidated for the transport variations relevant to experimental atherosclerosis: they depend on endogenous NO synthesis and on blood flow. Manipulation of transport properties might have therapeutic potential. Copyright (C) 2004 S. Karger AG, Basel.

Therapeutic modulation of microbiota-host metabolic interactions

The complex metabolic relationships between the host and its microbiota change throughout life and vary extensively between individuals, affecting disease risk factors and therapeutic responses through drug metabolism. Elucidating the biochemical mechanisms underlying this human supraorganism symbiosis is yielding new therapeutic insights to improve human health, treat disease, and potentially modify human disease risk factors. Therapeutic options include targeting drugs to microbial genes or co-regulated host pathways and modifying the gut microbiota through diet, probiotic and prebiotic interventions, bariatric surgery, fecal transplants, or ecological engineering. The age-associated co-development of the host and its microbiota provides a series of windows for therapeutic intervention from early life through old age

Escherichia coli O157:H7 colonization in small domestic ruminants

Enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7 was first implicated in human disease in the early 1980s, with ruminants cited as the primary reservoirs. Preliminary studies indicated cattle to be the sole source of E. coli O157:H7 outbreaks in humans; however, further epidemiological studies soon demonstrated that E. coli O157:H7 was widespread in other food sources and that a number of transmission routes existed. More recently, small domestic ruminants (sheep and goats) have emerged as important sources of E. coli O157:H7 human infection, particularly with the widespread popularity of petting farms and the increased use of sheep and goat food products, including unpasteurized cheeses. Although the colonization and persistence characteristics of E. coli O157:H7 in the bovine host have been studied intensively, this is not the case for small ruminants. Despite many similarities to the bovine host, the pathobiology of E. coli O157:H7 in small domestic ruminants does appear to differ significantly from that described in cattle. This review aims to critically review the current knowledge regarding colonization and persistence of E. coli O157:H7 in small domestic ruminants, including comparisons with the bovine host where appropriate.

Production of attaching-effacing lesions in ligated large intestine loops of 6-month-old sheep by Escherichia coli O157:H7

Shiga-toxigenic Escherichia coli O157:H7 (STEC O157:H7) is associated with potentially fatal human disease, and a persistent reservoir of the organism is present in some farm animal species, especially cattle and sheep. The mechanisms of persistent colonisation of the ruminant intestine by STEC O157:H7 are poorly understood but may be associated with intimate adherence to eukaryotic cells. Intimate adherence, as evidenced by induction of attaching-effacing (AE) lesions by STEC O157, has been observed in 6-day-old conventional lambs after deliberate oral infection but not in older animals. Thus, the present study used a ligated intestinal loop technique to investigate whether STEC O157:H7 and other attaching-effacing E. coli may adhere intimately to the sheep large intestinal mucosa. To do this, four STEC O157:H7 strains, one STEC 026:K60:H11 and one Shiga toxin-negative E. coli O157:H7 strain, suspended in either phosphate-buffered saline or Dulbecco's modified Eagle's medium, were inoculated into ligated spiral colon loops of each of two lambs. The loops were removed 6 h after inoculation, fixed and examined by light and electron microscopy. AE lesions on the intestinal mucosa were produced by all the inoculated strains. However, the lesions were sparse and small, typically comprising bacterial cells intimately adhered to a single enterocyte, or a few adjacent enterocytes. There was little correlation between the extent of intimate adherence in this model and the bacterial cell density, pre-inoculation growth conditions of the bacteria or the strain tested.

Co-ordinate single-cell expression of LEE4- and LEE5-encoded proteins of Escherichia coli O157:H7

Escherichia coli O157:H7 is a zoonotic pathogen that can express a type III secretion system (TTSS) considered important for colonization and persistence in ruminants. E. coli O157:H7 strains have been shown to vary markedly in levels of protein secreted using the TTSS and this study has confirmed that a high secretion phenotype is more prevalent among isolates associated with human disease than isolates shed by healthy cattle. The variation in secretion levels is a consequence of heterogeneous expression, being dependent on the proportion of bacteria in a population that are actively engaged in protein secretion. This was demonstrated by indirect immunofluorescence and eGFP fusions that examined the expression of locus of enterocyte effacement (LEE)-encoded factors in individual bacteria. In liquid media, the expression of EspA, tir::egfp, intimin, but not map::egfp were co-ordinated in a subpopulation of bacteria. In contrast to E. coli O157:H7, expression of tir::egfp in EPEC E2348/69 was equivalent in all bacteria although the same fusion exhibited variable expression when transformed into an E. coli O157:H7 background. An E. coli O157:H7 strain deleted for the LEE demonstrated weak but variable expression of tir::egfp indicating that the elements controlling the heterogeneous expression lie outside the LEE. The research also demonstrated the rapid induction of tir::egfp and map::egfp on contact with bovine epithelial cells. This control in E. coli O157:H7 may be required to limit exposure of key surface antigens, EspA, Tir and intimin during colonization of cattle but allow their rapid production on contact with bovine gastrointestinal epithelium at the terminal rectum.

Influence of geographical origin, host animal and stx gene on the virulence characteristics of Escherichia coli O26 strains

The influence of geographical origin, host animal and presence of the stx gene on the virulence of Escherichia coli O26 strains from ruminants was determined in this study. A clear association was found between the virulence profile and geographical origin of Shiga-toxigenic E. coli (STEC) O26 strains, with UK STEC O26 strains harbouring virtually identical profiles, whilst central European strains showed considerable heterogeneity in plasmid-encoded genes. The former group were also more likely to be non-motile and katP gene positive. Comparison of UK STEC and atypical enteropathogenic E. coli (aEPEC O26 strains showed that the presence of the stx1 gene was positively correlated with the presence of espP and katP genes and negatively associated with the presence of the yagP-yagT region and with rhamnose fermentation. In contrast to the uniform profiles of STEC O26 strains from ruminants in the UK, aEPEC O26 strains of bovine and ovine origin showed diverse profiles both within and between groups, and could not be separated into discrete groups. These results indicate that the characteristics of UK O26 strains from ruminants are distinct from those of O26 strains from ruminants and humans in other regions in central Europe. Such differences are expected to influence the zoonotic potential of this pathogen and the subsequent incidence of O26-associated human disease.

Genome-wide association mapping to candidate polymorphism resolution in the unsequenced barley genome

Although commonplace in human disease genetics, genome-wide association (GWA) studies have only relatively recently been applied to plants. Using 32 phenotypes in the inbreeding crop barley, we report GWA mapping of 15 morphological traits across ∼500 cultivars genotyped with 1,536 SNPs. In contrast to the majority of human GWA studies, we observe high levels of linkage disequilibrium within and between chromosomes. Despite this, GWA analysis readily detected common alleles of high penetrance. To investigate the potential of combining GWA mapping with comparative analysis to resolve traits to candidate polymorphism level in unsequenced genomes, we fine-mapped a selected phenotype (anthocyanin pigmentation) within a 140-kb interval containing three genes. Of these, resequencing the putative anthocyanin pathway gene HvbHLH1 identified a deletion resulting in a premature stop codon upstream of the basic helix-loop-helix domain, which was diagnostic for lack of anthocyanin in our association and biparental mapping populations. The methodology described here is transferable to species with limited genomic resources, providing a paradigm for reducing the threshold of map-based cloning in unsequenced crops.