Association of genetic variants in complement factor H and factor H-related genes with systemic lupus erythematosus susceptibility

Systemic lupus erythematosus (SLE), a complex polygenic autoimmune disease, is associated with increased complement activation. Variants of genes encoding complement regulator factor H (CFH) and five CFH-related proteins (CFHR1-CFHR5) within the chromosome 1q32 locus linked to SLE, have been associated with multiple human diseases and may contribute to dysregulated complement activation predisposing to SLE. We assessed 60 SNPs covering the CFH-CFHRs region for association with SLE in 15,864 case-control subjects derived from four ethnic groups. Significant allelic associations with SLE were detected in European Americans (EA) and African Americans (AA), which could be attributed to an intronic CFH SNP (rs6677604, in intron 11, Pmeta = 6.6×10-8, OR = 1.18) and an intergenic SNP between CFHR1 and CFHR4 (rs16840639, Pmeta = 2.9×10-7, OR = 1.17) rather than to previously identified disease-associated CFH exonic SNPs, including I62V, Y402H, A474A, and D936E. In addition, allelic association of rs6677604 with SLE was subsequently confirmed in Asians (AS). Haplotype analysis revealed that the underlying causal variant, tagged by rs6677604 and rs16840639, was localized to a ~146 kb block extending from intron 9 of CFH to downstream of CFHR1. Within this block, the deletion of CFHR3 and CFHR1 (CFHR3-1Δ), a likely causal variant measured using multiplex ligation-dependent probe amplification, was tagged by rs6677604 in EA and AS and rs16840639 in AA, respectively. Deduced from genotypic associations of tag SNPs in EA, AA, and AS, homozygous deletion of CFHR3-1Δ (Pmeta = 3.2×10-7, OR = 1.47) conferred a higher risk of SLE than heterozygous deletion (Pmeta = 3.5×10-4, OR = 1.14). These results suggested that the CFHR3-1Δ deletion within the SLE-associated block, but not the previously described exonic SNPs of CFH, might contribute to the development of SLE in EA, AA, and AS, providing new insights into the role of complement regulators in the pathogenesis of SLE.

Estabilitat conformacional de variants de la ribonucleasa A: pressió i temperatura com a inductors dels desplegament proteic

A fi d'analitzar la contribució de la regió C-terminal proposada com a iniciadora del plegament (CFIS 106-118) a l'estabilitat de l'RNasa A, els residus alifàtics d'aquesta regió es van substituir, mitjançant mutagènesi dirigida, per altres residus en els quals la cadena lateral alifàtica era rogressivament escurçada. La major part de les substitucions projectades suposaven delecions no disruptives de grups metil(è). A més, es va reemplaçar la Tyr115 per un Trp, de manera que, potencialment, s'introduïa una única sonda fluorescent, no desestabilitzant, per tal de seguir els canvis conformacionals que es poguessin generar en la regió durant el procés de legament/desplegament de la proteïna. Tant els paràmetres cinètics, com els espectres d'FTIR i CD, determinats per cadascuna de les ribonucleases variants, indiquen que els reemplaçaments aminoacídics efectuats presenten, en general, poc o cap efecte en l'estructura nativa i en l'activitat de l'enzim. Es va emprar l'espectroscòpia d'absorció a l'ultraviolat de quarta derivada, la fluorescència (per la variant amb Trp) i l'espectroscòpia d'infraroig per transformada de Fourier, per tal de seguir i caracteritzar, en condicions d'equilibri, les transicions conformacionals de cada variant en funció de la pressió i de la temperatura. Els resultats es van comparar amb els que es van obtenir per la proteïna salvatge. Per determinar més a fons les característiques del procés de desplegament de la variant Y115W, les transicions de desnaturalització induïdes per urea d'aquesta variant i de la proteïna salvatge, van ésser examinades per mitjà d'electroforesi en gradient d'urea i espectroscòpia de fluorescència. Curiosament, els canvis conformacionals que resulten de la desnaturalització per pressió són molt semblants als que s'obtenen per temperatura. Enfront d'un augment gradual tant de pressió com de temperatura, l'estructura terciària i els elements d'estructura secundària de les proteïnes estudiades es perden de manera conjunta i reversible. Aquestes variacions estructurals que es promouen descriuen un procés de desplegament molt cooperatiu i en dos estats. Atès que ambdues tècniques (UV i FTIR) utilitzen cadascuna un règim de concentració proteica molt diferent, els resultats indiquen que el procés de desplegament per pressió i per temperatura és intramolecular. Els resultats obtinguts suggereixen que la hidrofobicitat i el volum de les cadenes laterals del CFIS, juntament amb les interaccions de van der Waals entre elements d'estructura secundària intervenen de manera molt notable en l'estabilització de la proteïna. Entre els diferents aminoàcids alifàtics que pertanyen al CFIS C-terminal, la Val108 és el residu més important per tal de preservar la integritat estructural de l'estat natiu. Els reemplaçaments en aquesta posició causen petites alteracions conformacionals i una gran desestabilització de la proteïna (per exemple, el punt mig de la transició de desnaturalització per pressió i per temperatura de la variant V108G disminueix uns 592 MPa i 25ºC, respectivament, respecte a la proteïna salvatge). D'acord amb els resultats obtinguts, la variant Y115W ofereix una sonda útil per tal de seguir la cinètica de plegament/desplegament de l'RNasa A.

Producció i caracterització de variants de la ribonucleasa pancreàtica humana dissenyades per a adquirir propietats citotòxiques

Amb la finalitat d'aprofundir en les bases moleculars de la citotoxicitat de les ribonucleases pancreàtiques, es van construir variants derivades de l'HP-RNasa seguint dues estratègies. En la primera, es van generar variants de l'enzim resistents a l'acció de l'inhibidor proteic de les ribonucleases (hRI), substituint residus implicats en la interfície de contacte entre la ribonucleasa i l'hRI. En la segona, es va addicionar el motiu RGD en regions de superfície de la proteïna implicades en la formació del complex amb l'hRI, a fi de promoure la seva interacció amb la membrana plasmàtica de les cèl·lules i a la vegada disminuir l'afinitat de les variants per l'hRI. Es va comprovar que només les variants portadores de substitucions múltiples adquirien la capacitat de resistència a l'hRI. L'estudi del percentatge d'inhibició de la síntesi proteica en cèl·lules incubades amb cadascuna de les variants va mostrar que només dues de les variants construïdes havien adquirit propietats citotòxiques. La citotoxicitat més elevada la va presentar una variant que no era resistent a l'hRI, amb valors que eren només entre 5 i 15 vegades inferiors als de l'onconasa. Aquest resultat demostrà que la sensibilitat a l'hRI no és necessàriament un paràmetre limitant per a la citotoxicitat de les ribonucleases. Cap de les variants que incorporava un motiu RGD presentà citotoxicitat, evidenciant que aquest motiu no és efectiu a fi de dotar les ribonucleases pancreàtiques de propietats citotòxiques. Es van estudiar les bases moleculars de la citotoxicitat de la variant més citotòxica. En primer lloc, l'anàlisi de la internalització per marcatge radioactiu d'aquesta variant en relació amb l'onconasa i amb altres variants de l'HP-RNasa no citotòxiques, va posar en evidència que només l'onconasa era internalitzada eficientment. Es descartava així la possibilitat que l'acció citotòxica de l'enzim estudiat fos conseqüència d'una major eficiència d'endocitosi. També es va comprovar que l'addició del motiu RGD no era capaç de promoure la internalització de les proteïnes amb més eficàcia. Per microscòpia confocal de fluorescència, les variants humanes només es van començar a detectar a l'interior de la cèl·lula a partir de les 24 h d'incubació. Totes les variants generades van presentar una eficiència catalítica superior al 50 % de l'activitat de la seva proteïna parental, PM5, indicant que probablement l'estructura del centre actiu no havia estat afectada de manera dràstica per les substitucions introduïdes. No obstant, en tots els casos es va produir una disminució en la termoestabilitat respecte a PM5. Aquest resultat indicà que la correlació descrita a la bibliografia entre l'increment de termoestabilitat i l'increment de citotoxicitat per les ribonucleases no sempre es compleix. Per microscòpia confocal es va comprovar que tant la proteïna més citotòxica, com una variant no citotòxica resistent a l'hRI, així com la proteïna parental, seguien la via de degradació lisosomal. Aquesta ruta de trànsit no va ser afectada per l'addició de drogues que alteren les vies de trànsit retrògrad (monensina i brefeldina A), però sí per l'addició de la bafilomicina A1, una droga que neutralitza el pH endosomal i que va actuar alentint el trànsit de les proteïnes als lisosomes. D'acord amb aquests resultats, els valors de citotoxicitat de les variants es van incrementar de manera significativa només en presència de bafilomicina A1, suggerint que les ribonucleases transloquen al citoplasma a partir d'algun punt de la via de trànsit endosomal. Es va comprovar que l'acció de la variant més citotòxica era deguda a que l'addició d'un segon motiu de tres Arg en PE5 dota a aquesta proteïna amb un senyal de transport nuclear. La fracció d'enzim que aconsegueix translocar al citoplasma a partir d'algun punt de la via endosomal previ als lisosomes, és conduït ràpidament al nucli de la cèl·lula per mitjà del mecanisme clàssic de transport actiu. Per la seva afinitat amb l'rRNA, l'enzim es concentra en el nuclèol, on probablement duu a terme la seva activitat catalítica. La interacció d'aquesta variant amb els receptors nucleocitoplasmàtics, les importines, impediria per altra banda el bloqueig de l'enzim per part de l'hRI. Els resultats obtinguts presenten una nova estratègia de disseny de ribonucleases citotòxiques, basada en l'addició de segments NLS a fi de promoure el transport nuclear dels enzims. Aquesta estratègia podria permetre superar limitacions que fins al moment han estat descrites com a limitants de la citotoxicitat de les ribonucleases pancreàtiques, com la sensibilitat a l'hRI o la baixa eficiència d'internalització.

The four major N- and C-terminal splice variants of the excitatory amino acid transporter GLT-1 form cell surface homomeric and heteromeric assemblies

The L-glutamate transporter GLT-1 is an abundant CNS membrane protein of the excitatory amino acid transporter (EAAT) family which controls extracellular L-glutamate levels and is important in limiting excitotoxic neuronal death. Using RT-PCR, we have determined that four mRNAs encoding GLT-1 exist in mouse brain, with the potential to encode four GLT-1 isoforms that differ in their N- and C-termini. We expressed all four isoforms (termed MAST-KREK, MPK-KREK, MAST-DIETCI and MPK-DIETCI according to amino acid sequence) in a range of cell lines and primary astrocytes and show that each isoform can reach the cell surface. In transfected HEK-293 or COS-7 cells, all four isoforms support high-affinity sodium-dependent L-glutamate uptake with identical pharmacological and kinetic properties. Inserting a viral epitope (V5, HA or FLAG) into the second extracellular domain of each isoform allowed co-immunoprecipitation and tr-FRET studies using transfected HEK-293 cells. Here we show for the first time that each of the four isoforms are able to combine to form homomeric and heteromeric assemblies, each of which are expressed at the cell surface of primary astrocytes. After activation of protein kinase C by phorbol ester, V5-tagged GLT-1 is rapidly removed from the cell surface of HEK-293 cells and degraded. This study provides direct biochemical evidence for oligomeric assembly of GLT-1 and reports the development of novel tools to provide insight into the trafficking of GLT-1.

Common variants of apolipoprotein A-IV differ in their ability to inhibit low density lipoprotein oxidation

Apolipoprotein A-IV (apoA-IV) inhibits lipid peroxidation, thus demonstrating potential anti-atherogenic properties. The aim of this study was to investigate how the inhibition of low density lipoprotein (LDL) oxidation was influenced by common apoA-IV isoforms. Recombinant wild type apoA-IV (100 mu g/ml) significantly inhibited the oxidation of LDL (50 mu g protein/ml) by 5 mu M CuSO4 (P < 0.005), but not by 100 mu M CuSO4, suggesting that it may act by binding copper ions. ApoA-IV also inhibited the oxidation of LDL by the water-soluble free-radical generator 2,2'-azobis(amidinopropane) dihydrochloride (AAPH; I mM), as shown by the two-fold increase in the time for half maximal conjugated diene formation (T-1/2; P < 0.05) suggesting it can also scavenge free radicals in the aqueous phase. Compared to wild type apoA-IV, apoA-IV-S347 decreased T-1/2 by 15% (P = 0.036) and apoA-IV-H360 increased T-1/2 by 18% (P = 0.046). All apoA-IV isoforms increased the relative electrophoretic mobility of native LDL, suggesting apoA-IV can bind to LDL and acts as a site-specific antioxidant. The reduced inhibition of LDL oxidation by apoA-IV-S347 compared to wild type apoA-IV may account for the previous association of the APOA4 S347 variant with increased CHD risk and oxidative stress. (c) 2006 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Influence of apoA-V gene variants on postprandial triglyceride metabolism: impact of gender

Although apolipoprotein AN (apoA-V) polymorphisms have been consistently associated with fasting triglyceride (TG) levels, their impact on postprandial lipemia remains relatively unknown. In this study, we investigate the impact of two common apoA-V polymorphisms (-1131 T>C and S19W) and apoA-V haplotypes on fasting and postprandial lipid metabolism in adults in the United Kingdom (n = 259). Compared with the wild-type TT, apoA-V -1131 TC heterozygotes had 15% (P = 0.057) and 21% (P = 0.002) higher fasting TG and postprandial TG area under the curve (AUC), respectively. Significant (P = 0.038) and nearly significant (P = 0.057) gender X genotype interactions were observed for fasting TG and TG AUC, with a greater impact of genotype in males. Lower HDL-cholesterol was associated with the rare TC genotype (P = 0.047). Significant linkage disequilibrium was found between the apoA-V -1131 T>C and the apoC-III 3238 C>G variants, with univariate analysis indicating an impact of this apoC-III single nucleotide polymorphism (SNP) on TG AUC (P = 0.015). However, in linear regression analysis, a significant independent association with TG AUC (P = 0.007) was only evident for the apoA-V -1131 T>C SNP, indicating a greater relative importance of the apoA-V genotype.

Emergence of variants with altered survival properties in stationary phase cultures of Campylobacter jejuni

During the stationary phase of Campylobacter jejuni NCTC 11351 viable numbers fluctuate in a characteristic fashion. After reaching the maximum cell count (ca. 2 X 10(9) CFU/ml) in early stationary phase (denoted phase 1), viable numbers subsequently decrease to about 10(6) CFU/ml after 48 h and then increase again to about 10(8) CFU/ml (denoted phase 2) before decreasing once more to a value intermediate between the previous maximum and minimum values. To investigate whether the increase in viable numbers following the initial decline was due to the emergence of a new strain with a growth advantage in stationary phase analogous to the 'GASP' phenotype described in Escherichia coli [Science 259 (1993) 1757], we conducted mixed culture experiments with cells from the original culture and antibiotic-resistant marked organisms isolated from the re-growth phase. In many experiments of this type, strains isolated from phase 2 failed to out-compete the original strain and we have thus been unable to demonstrate a convincing GASP phenotype. However, strains isolated from phase 2 showed a much lower rate of viability loss in early stationary phase and a small increase in resistance to aeration, peroxide challenge and heat, indicating that the emergent strain was different from the parent. These results support the view that dynamic population changes occur during the stationary phase of C jejuni that may play a role in the survival of this organism. (C) 2003 Published by Elsevier B.V.

Identification of Bartonella species in rodents, shrews and cats in Denmark: detection of two B-henselae variants, one in cats and the other in the long-tailed field mouse

Small mammals and stray cats were trapped in two areas of North Zealand, Denmark, and their blood cultured for hemotrophic bacteria. Bacterial isolates were recovered in pure culture and subjected to 16S rDNA gene sequencing. Bartonella species were isolated from five mammalian species: B. grahamii from Microtus agrestis (field vole) and Apodemus flavicollis (yellow-necked field mouse); B. taylorii from M. agrestis, A. flavicollis and A. sylvaticus (long-tailed field mouse); B. tribocorum from A. flavicollis; R vinsonii subsp. vinsonii from M. agrestis and A. sylvaticus; and B. birtlesii from Sorex vulgaris (common shrew). In addition, two variant types of B. henselae were identified: variant I was recovered from three specimens of A. sylvaticus, and B. henselae variant 11 from I I cats; in each case this was the only B. henselae variant found. No Bartonella species was isolated from Clethrionomys glareolus (bank vole) or Micromys minutus (harvest mouse). These results suggest that B. henselae occurs in two animal reservoirs in this region, one of variant I in A. sylvaticus, which may be transmitted between mice by the tick Ixodes ricinus, and another of variant 11 in cats, which may be transmitted by the cat flea (Ctenocephalides felis). To our knowledge, this is the first report of the occurrence of B. henselae and B. tribocorum in Apodemus mice.

Pleiotropic effects of TCF7L2 gene variants and its modulation in the metabolic syndrome: from the LIPGENE study

Aims/hypothesis: Variants of the TCF7L2 gene predict the development of type 2 diabetes mellitus (T2DM). We investigated the associations between gene variants of TCF7L2 and clinical features of the metabolic syndrome (MetS) (an entity often preceeding T2DM), and their interaction with non-genetic factors, including plasma saturated fatty acids (SFA) concentration and insulin resistance (IR). Methods: Fasting lipid profiles, insulin sensitivity, insulin secretion, anthropometrics, blood pressure and 10 gene variations of the TCF7L2 gene were determined in 450 subjects with MetS. Results: Several single nucleotide polymorphisms (SNP) showed phenotypic associations independent of SFA or IR. Carriers of the rare T allele of rs7903146, and of three other SNPs in linkage disequilibrium with rs7903146, had lower blood pressure and insulin secretion. High IR and the presence of the T-allele of rs7903146 acted synergistically to define those with reduced insulin secretion. Carriers of the minor allele of rs290481 exhibited an altered lipid profile, with increased plasma levels of apolipoprotein B, non-esterified fatty acids, cholesterol and apolipoprotein B in triglyceride rich lipoproteins, and LDL cholesterol. Carriers of the minor allele of rs11196224 that had higher plasma SFA levels showed elevated procoagulant/proinflammatory biomarkers, impaired insulin secretion and increased IR, whereas carriers of the minor allele of rs17685538 with high plasma SFA levels exhibited higher blood pressure. Conclusions/interpretation: SNP in the TCF7L2 gene are associated with differences in insulin secretion, blood pressure, blood lipids and coagulation in MetS patients, and may be modulated by SFA in plasma or IR.

Insulin receptor substrate-2 gene variants in subjects with metabolic syndrome: association with plasma fatty acid levels and insulin resistance

Several insulin receptor substrate-2 (IRS-2) polymorphisms have been studied in relation to insulin resistance and type 2 diabetes. To examine whether the genetic variability at the IRS-2 gene locus was associated with the degree of insulin resistance and plasma fatty acid levels in metabolic syndrome (MetS) subjects. Methods and results: Insulin sensitivity, insulin secretion, glucose effectiveness, plasma fatty acid composition and three IRS-2 tag-single nucleotide polymorphisms (SNPs) were determined in 452 MetS subjects. Among subjects with the lowest level of monounsaturated (MUFA) (below the median), the rs2289046 A/A genotype was associated with lower glucose effectiveness (p<0.038), higher fasting insulin concentrations (p<0.028) and higher HOMA IR (p<0.038) as compared to subjects carrying the minor G-allele (A/G and G/G). In contrast, among subjects with the highest level of MUFA (above the median), the A/A genotype was associated with lower fasting insulin concentrations and HOMA-IR, whereas individuals carrying the G allele and with the highest level of ω-3 polyunsaturated fatty acids (above the median) showed lower fasting insulin (p<0.01) and HOMA-IR (p<0.02) as compared with A/A subjects. Conclusion: The rs2289046 polymorphism at the IRS2 gene locus may influence insulin sensitivity by interacting with certain plasma fatty acids in MetS subjects.