BRCA1 transcriptionally regulates genes associated with the basal-like phenotype in breast cancer

Expression profiling of BRCA1-deficient tumours has identified a pattern of gene expression similar to basal-like breast tumours. In this study, we examine whether a BRCA1-dependent transcriptional mechanism may underpin the link between BRCA1 and basal-like phenotype. In methods section, the mRNA and protein were harvested from a number of BRCA1 mutant and wild-type breast cancer cell lines and from matched isogenic controls. Microarray-based expression profiling was used to identify potential BRCA1-regulated transcripts. These gene targets were then validated (by in silico analysis of tumour samples) by real-time PCR and Western blot analysis. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays were used to confirm recruitment of BRCA1 to specific promoters. In results, we demonstrate that functional BRCA1 represses the expression of cytokeratins 5(KRT5) and 17(KRT17) and p-Cadherin (CDH3) in HCC1937 and T47D breast cancer cell lines at both mRNA and protein level. ChIP assays demonstrate that BRCA1 is recruited to the promoters of KRT5, KRT17 and CDH3, and re-ChIP assays confirm that BRCA1 is recruited independently to form c-Myc and Sp1 complexes on the CDH3 promoter. We show that siRNA-mediated inhibition of endogenous c-Myc (and not Sp1) results in a marked increase in CDH3 expression analogous to that observed following the inhibition of endogenous BRCA1. The data provided suggest a model whereby BRCA1 and c-Myc form a repressor complex on the promoters of specific basal genes and represent a potential mechanism to explain the observed overexpression of key basal markers in BRCA1-deficient tumours.

BRCA1 transcriptionally regulates genes associated with the basal breast cancer phenotype

Background Ten to twenty per cent of breast tumours exhibit a basallike genetic profile and these tumours carry a poor prognosis. Breast tumours which contain germline mutations for BRCA1 commonly exhibit a molecular profile similar to basal breast tumours. BRCA1 is a tumour suppressor gene which is mutated in up to 5–10% of breast cancer cases and is involved in multiple cellular processes including DNA damage control, cell cycle checkpoint control, apoptosis, ubiquitination and transcriptional regulation.

Methods Microarray-based profiling was carried out using the HCC1937EV and HCC1937BR breast cancer cell lines. Basal gene and protein expression levels were analysed by qRT-PCR and western blotting. ChIP analyses were performed and demonstrated that BRCA1 regulates basal gene expression through a transcriptional mechanism involving c-myc.

Results We have previously carried out microarray-based expression profiling to examine differences in gene expression when BRCA1 is reconstituted in BRCA1 mutated HCC1937 breast cancer cells. We observed that p-cadherin and the cytokeratin 5 and cytokeratin 17 genes, which are strongly correlated with the basal phenotype, are differentially expressed when BRCA1 is reconstituted. In addition, qRT-PCR and ChIP analysis of BRCA1 reconstituted cells show that BRCA1 represses the expression of these basal genes by a transcriptional mechanism. Furthermore, abrogation of endogenous BRCA1 protein in the T47D cell line using siRNA results in reexpression of these basal genes, suggesting that BRCA1 expression levels may be important in basal gene expression. We have also demonstrated that BRCA1 is physically associated with the promoter regions of basal genes through an association with c-myc. Consequently, we have confirmed that siRNA inhibition of c-myc in T47D cells results in re-expression of these genes.

Conclusions Our results suggest that BRCA1 is involved in the transcriptional regulation of genes associated with the basal phenotype and that BRCA1 controls basal gene expression through a transcriptional mechanism involving c-myc. Further work is now concentrating on defining the relationship between BRCA1 and basal gene expression and how this may affect clinical responses to breast cancer chemotherapy.

Polymorphism in the aerobactin-cloacin DF13 receptor genes from an enteroinvasive strain of Escherichia coli and pColV-K30 is associated only with a decrease in cloacin susceptibility

We have cloned chromosomal genes mediating the aerobactin iron transport system from the enteroinvasive strain Escherichia coli 978-77. The physical map of the region spanning the siderophore biosynthesis genes and the upstream portion of the receptor gene in strain 978-77-derived clones was identical to the corresponding regions in pColV-K30, while the downstream portion was different. Recombinant plasmids derived from strain 978-77 encoded a 76-kDa outer membrane protein, in contrast to the 74-kDa polypeptide encoded by similar clones derived from pColV-K30. No differences were found in the uptake of ferric aerobactin mediated by either the 76-kDa- or the 74-kDa-encoding plasmids. In contrast, cells containing the 76-kDa-encoding plasmids showed a 16-fold decrease in susceptibility to cloacin compared with cells harboring the 74-kDa-encoding plasmids. Two classes of chimeric aerobactin receptor genes were constructed by exchanging sequences corresponding to the downstream portion from the aerobactin receptor gene of both systems. The pColV-K30-978-77 chimeric gene encoded a 76-kDa outer membrane protein which mediated a low level of cloacin susceptibility, whereas the 978-77-pColV-K30 type encoded a protein of 74 kDa determining a level of cloacin susceptibility identical to that mediated by pColV-K30.

Genes of the Interleukin-18 Pathway Are Associated With Susceptibility to Barrett's Esophagus and Esophageal Adenocarcinoma

To investigate the association of genetic polymorphisms of the interleukin-18 (IL-18) pathway to Barrett's esophagus (BE) and esophageal adenocarcinoma (EAC). Most cases of EAC arise in a background of reflux-induced BE. Genetic influences in this pathway are poorly understood. IL-18 is a multifunctional cytokine implicated in anti-tumor immunity. A number of polymorphisms of the IL-18 and IL-18 receptor-accessory protein (IL-18RAP) genes have been reported to alter gene expression and have recently been linked to inflammatory processes and various tumors, but have not heretofore been studied in BE and EAC.

Haplotypes spanning SPEC2, PDZ-GEF2 and ACSL6 genes are associated with schizophrenia

Chromosome 5q22-33 is a region where studies have repeatedly found evidence for linkage to schizophrenia. In this report, we took a stepwise approach to systematically map this region in the Irish Study of High Density Schizophrenia Families (ISHDSF, 267 families, 1337 subjects) sample. We typed 289 SNPs in the critical interval of 8 million basepairs and found a 758 kb interval coding for the SPEC2/PDZ-GEF2/ACSL6 genes to be associated with the disease. Using sex and genotype-conditioned transmission disequilibrium test analyses, we found that 19 of the 24 typed markers were associated with the disease and the associations were sex-specific. We replicated these findings with an Irish case-control sample (657 cases and 414 controls), an Irish parent-proband trio sample (187 families, 564 subjects), a German nuclear family sample (211 families, 751 subjects) and a Pittsburgh nuclear family sample (247 families, 729 subjects). In all four samples, we replicated the sex-specific associations at the levels of both individual markers and haplotypes using sex- and genotype-conditioned analyses. Three risk haplotypes were identified in the five samples, and each haplotype was found in at least two samples. Consistent with the discovery of multiple estrogen-response elements in this region, our data showed that the impact of these haplotypes on risk for schizophrenia differed in males and females. From these data, we concluded that haplotypes underlying the SPEC2/PDZ-GEF2/ACSL6 region are associated with schizophrenia. However, due to the extended high LD in this region, we were unable to distinguish whether the association signals came from one or more of these genes.

Distinct methylation patterns in genes that affect mitochondrial function are associated with kidney disease in blood-derived DNA from individuals with Type 1 diabetes

AIMS: Epigenetic modifications, such as DNA methylation, can influence the risk of developing kidney disease. We studied methylation profiles in genes related to mitochondrial function to assess whether differences in these epigenetic features were associated with diabetic kidney disease in people with Type 1 diabetes.

METHODS: A case-control association study was undertaken (n = 196 individuals with diabetic kidney disease vs. n = 246 individuals without renal disease). Participants were White and diagnosed with Type 1 diabetes before 31 years of age. Genes that encode mitochondrial proteins (n = 780) were downloaded from mitoproteome. org. DNA methylation profiles from blood-derived DNA were generated using the Illumina Infinium HumanMethylation450 (262 samples) and Illumina Infinium HumanMethylation27 (192 samples) arrays. Beta values (β) were calculated and quality control was conducted, including evaluating blind duplicate DNA samples.

RESULTS: Fifty-four Cytosine-phosphate-Guanine probes across 51 unique genes were significantly associated (P ≤ 10(-8) ) with diabetic kidney disease across both the 450K and the 27K methylation arrays. A subanalysis, employing the 450K array, identified 755 Cytosine-phosphate-Guanine probes in 374 genes that were significantly associated (P ≤ 10(-8) ) with end-stage renal disease. Forty-six of the top-ranked variants for diabetic kidney disease were also identified as being differentially methylated in individuals with end-stage renal disease. The largest change in methylation (Δβ = 0.2) was observed for cg03169527 in the TAMM41 gene, chromosome 3p25.2. Three genes, PMPCB, TSFM and AUH, were observed with differential methylation at multiple Cytosine-phosphate-Guanine sites each (P < 10(-12) ).

CONCLUSIONS: Differential methylation in genes that influence mitochondrial function are associated with kidney disease in individuals with Type 1 diabetes. 

Caractérisation génétique, phénotypique et formation de biofilm des souches de Candida albicans répondant ou non au farnésol

Candida albicans, le pathogène opportuniste le plus commun, peut subir des transitions morphologiques entre la forme levure et la forme hyphe, jouant un rôle dans la formation de biofilm. Le farnésol, un lipide endogène produit par C. albicans, est une molécule de quorum sensing qui inhibe cette transition morphologique. Certaines souches ne répondent pas au farnésol et nous avons vérifié les hypothèses que : 1) l’isolat clinique SC5314, la souche la mieux caractérisée, est un répondeur au farnésol; 2) la germination, la croissance et la formation de biofilm des non répondeurs diffèrent des répondeurs; 3) l’absence de la réponse au farnésol se manifeste en dehors de conditions de culture précises; 4) le farnésol agit via un récepteur nucléaire qui présente des altérations chez les non répondeurs; 5) la différence de la réponse au farnésol entre les souches s’explique par des variations au niveau transcriptionnel de certains gènes (CHK1, HST7, CPH1, GAP1, RAM2 et DPP3). Les non répondeurs produisent un plus grand nombre d’hyphes, forment 60% plus de biofilm et croissent 50% moins vite que les répondeurs. La souche SC5314 se comporte comme un répondeur. L’absence de la réponse au farnésol se manifeste indépendamment des conditions de culture. Cependant, elle ne s’explique pas par une différence dans le niveau d’expression des gènes proposés, excepté pour DPP3 qui est surexprimé chez le non répondeur ATTC® 36802, suggérant ainsi une surproduction de farnésol chez cette souche. De plus, si le farnésol agit via un récepteur nucléaire, il sera d’un type non décrit précédemment.

Sélection de mutations affectant la formation de biofilm chez Actinobacillus pleuropneumoniae

Actinobacillus pleuropneumoniae (App) est l’agent étiologique de la pleuropneumonie porcine, une infection pulmonaire contagieuse chez les porcs. Parmi les nombreux mécanismes de virulence retrouvés chez les bactéries, la formation de biofilms joue souvent un rôle important dans la pathogenèse. Il a été récemment démontré qu’App avait la capacité de former des biofilms in vitro. Dans notre laboratoire, la formation de biofilms par App a été évaluée en microplaques dans différents milieux de culture. Nous avons démontré que la souche de référence de sérotype 1 est capable de former des biofilms. Le but de ce travail est d’identifier des gènes impliqués dans la biosynthèse et dans la régulation de l’expression des biofilms chez App. L’objectif de cette étude était de générer une banque de mutants d’App 4074NalR à l’aide du transposon mini-Tn10. Cette banque de 1200 mutants a été criblée à l’aide du modèle in vitro de formation de biofilms en microplaques et en tubes : 24 mutants démontrant une formation de biofilms modifiée par rapport à la souche mère App 4074NalR ont été sélectionnés et identifiés, nous permettant ainsi de localiser le site d’insertion du transposon. Une analyse a permis d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans la biosynthèse et dans la régulation de l’expression des biofilms chez App. Notre criblage a permis d’identifier 16 gènes connus impliqués dans la formation de biofilms chez App (hns) ou chez d’autres pathogènes (potD2, ptsI, tig and rpmF) mais également de nouveaux gènes impliqués dans la formation de biofilm (APL_0049, APL_0637 and APL_1572). Une caractérisation plus poussée de ces gènes nous permettra d’améliorer la compréhension des mécanismes impliqués dans la formation de biofilm chez App.

Étude sur le biofilm et les mécanismes de résistance à la bacitracine chez Clostridium perfringens

Clostridium perfringens est ubiquitaire dans l’environnement. Ce microorganisme peut être retrouvé dans la flore normale du tractus gastro-intestinal des mammifères et peut également causer une variété d’infections intestinales. Le phénotype de résistance à la bacitracine a déjà été rapporté chez C. perfringens mais les gènes associés n’ont pas été caractérisés. Dans cette étude, 24 des 99 isolats de C. perfringens aviaires testés ont démontré une résistance à la bacitracine. Les analyses ont révélé la présence d’un transporteur ABC ainsi que d’une undécaprénol kinase surproduite. Ces deux mécanismes semblent être codés par l’opéron bcrABDR. En amont et en aval des gènes bcr, un élément IS1216-like a été identifié, celui-ci pouvant jouer un rôle dans la dissémination de la résistance à la bacitracine. Des analyses d’hybridation sur ADN ont révélé que les gènes bcrABDR étaient localisés sur le chromosome. De plus, il a été démontré que les gènes bcr étaient exprimés en présence de bacitracine. Plusieurs études ont associé la tolérance aux antibiotiques et aux désinfectants à la formation de biofilm. Dans la littérature, peu d’informations sont disponibles sur le biofilm de C. perfringens. La majorité des isolats testés dans cette étude ont démontré la formation d’un biofilm. L’analyse de la matrice a démontré que celle-ci contenait des protéines, de l’ADN extracellulaire ainsi que des polysaccharides liés en bêta-1,4. Une meilleure survie des cellules en biofilm a été observée suite à une exposition à de fortes concentrations d’antibiotiques. Une exposition à de faibles doses de certains antibiotiques semblait diminuer le biofilm formé alors que pour d’autres, le biofilm semblait augmenter. Dans la présente étude, la susceptibilité des biofilms de C. perfringens à la désinfection a été également analysée. Les résultats ont démontré que la formation de biofilm protégeait les cellules de l’action du monopersulfate de potassium, des ammoniums quaternaires, du peroxyde d’hydrogène et du glutéraldéhyde. Toutefois, l’hypochlorite de sodium a été démontré comme étant efficace contre le biofilm de C. perfringens. Il a été démontré que les biofilms mixtes de C. perfringens cultivés en présence de Staphylococcus aureus ou d’Escherichia coli étaient plus résistants à la désinfection en comparaison aux biofilms simples de S. aureus ou d’E. coli. Toutefois, le biofilm simple de C. perfringens était plus résistant à la désinfection que les biofilms mixtes. Finalement, les profils de transcription entre les populations planctoniques et en biofilm ont été analysés par séquençage d’ARN. L’analyse transcriptomique du biofilm a identifié 238 gènes différentiellement exprimés entre les deux conditions. Les gènes négativement régulés sont impliqués dans la virulence, la production d’énergie, le métabolisme des sucres ainsi que dans la biosynthèse des acides gras et des acides aminés alors que les gènes induits sont impliqués dans la réponse au stress et au stress oxydatif, dans la biosynthèse d’acides gras et de phospholipides ainsi que dans la virulence. Cette étude décrit pour la première fois la découverte des gènes associés à la résistance à la bacitracine chez C. perfringens. Elle rapporte également de nouvelles données sur la matrice du biofilm, la tolérance aux antibiotiques et aux désinfectants ainsi que sur le transcriptome du biofilm de C. perfringens.

Vom Biofilm zur planktonischen Lebensform

Im ersten Teil dieser Dissertation stand die Analyse der Motilitätsentwicklung bei Vertretern der Gattung Methylobacterium im Vordergrund. Diese zu den pink pigmentierten fakultativ methylotrophen Mikroorganismen (PPFMs) gehörenden Prokaryoten sind in der Umwelt weit verbreitet. Besonders häufig besiedeln die Mikroben pflanzliche Oberflächen und können als so genannte Phytosymbionten in einer wechselseitigen Beziehung zu pflanzlichen Organismen stehen. In aquatischer Umgebung können Methylobakterien Flagellen aufweisen. Hierbei handelt es sich um spezielle Fortbewegungsorganellen, die den Mikroben eine aktive Beweglichkeit ermöglichen. Die Ausbildung polarer Einzelflagellen bei Methylobacterium-Zellen in planktonischer Lebensweise konnte unter Anwendung verschiedener mikroskopischer Techniken dokumentiert werden. Quantitative Beweglichkeitsstudien zeigten einen charakteristischen Entwicklungsverlauf, korreliert mit den Wachstumsphasen der Bakterienkulturen und machten deutlich, dass die Motilitätsrate durch Umweltfaktoren, wie z. B. die Nährstoffversorgung, beeinflusst werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Pflanzen-assoziierten PPFMs in der Lage sind, zwischen einer sessilen und planktonischen Lebensweise zu wechseln und dass sowohl die zelluläre Beweglichkeit als auch die Biofilm-Bildung der Prokaryoten ein reversibles, reaktivierbares Verhalten darstellt. Weiterhin konnte belegt werden, dass die Motilität der epiphytischen Mikroben bezüglich der Besiedelung von Pflanzen, z. B. bei der Ausbreitung auf Keimblatt-Oberflächen von Sonnenblumen (Helianthus annuus), keine zentrale Rolle spielt und eine endophytische Lebensweise unwahrscheinlich ist. Ziel der Arbeit war weiterhin die Charakterisierung und Identifizierung eines aus der Phyllosphäre der Echten Feige (Ficus carica, Standort Griechenland) isolierten Bakterien-Stammes (Mtb. sp. Fc1). Die fakultativ methylotrophe Stoffwechseleigenschaft, sowie die auffällige rötliche Pigmentierung belegen, dass es sich um einen Vertreter der PPFMs handelt. Die Analyse morphologischer, physiologischer und biochemischer Eigenschaften bestätigte in Übereinstimmung mit molekularphylogenetischen Untersuchungen zur Klassifizierung und taxonomischen Einordnung, dass es sich um Pflanzen-assoziierte Mikroben der Gattung Methylobacterium handelt. Analysen der 16S rDNA sowie partieller Sequenzen der für Methylobakterien etablierten Marker-Gene mxaF und gyrB verdeutlichten die phylogenetische Stellung und die evolutionären Beziehungen des Ficus-Isolates. Obwohl enge Verwandtschaftsverhältnisse zu anderen Methylobacterium-Arten ermittelt werden konnten, war eine Identifizierung als valide beschriebene Spezies nicht möglich. Die Resultate legen den Schluss nahe, dass es sich um eine neue, unbeschriebene Spezies der epiphytisch lebenden Methylobakterien handelt.

Polymorphisms in dopamine system genes are associated with individual differences in attention in infancy

Knowledge about the functional status of the frontal cortex in infancy is limited. This study investigated the effects of polymorphisms in four dopamine system genes on performance in a task developed to assess such functioning, the Freeze-Frame task, at 9 months of age. Polymorphisms in the catechol-O-methyltransferase (COMT) and the dopamine D4 receptor (DRD4) genes are likely to impact directly on the functioning of the frontal cortex, whereas polymorphisms in the dopamine D2 receptor (DRD2) and dopamine transporter (DAT1) genes might influence frontal cortex functioning indirectly via strong frontostriatal connections. A significant effect of the COMT valine158methionine (Val158Met) polymorphism was found. Infants with the Met/Met genotype were significantly less distractible than infants with the Val/Val genotype in Freeze-Frame trials presenting an engaging central stimulus. In addition, there was an interaction with the DAT1 3′ variable number of tandem repeats polymorphism; the COMT effect was present only in infants who did not have two copies of the DAT1 10-repeat allele. These findings indicate that dopaminergic polymorphisms affect selective aspects of attention as early as infancy and further validate the Freeze-Frame task as a frontal cortex task.