Identification of the minimal promoter region of the mouse NKX5-3, a transcription factor implicated in eye development.

Early ocular development is controlled by a complex network of transcription factors, cell cycle regulators, and diffusible signalling molecules. Together, these molecules regulate cell proliferation and apoptosis, and specify retinal fate. NKX5-3 is a homeobox transcription factor implicated in eye development. The analysis of the 5'-flanking region of the mouse Nkx5-3 gene revealed a predicted TATA-less promoter sequence between -416 and -166 of the translation start site. To functionally characterise Nkx5-3 promoter activity, serial deletions of the promoter sequence were introduced in pGL-3 basic vector and promoter activity of these 5'- and 3'-deleted constructions was tested in HeLa and CHO cells. Transactivation assays identified a region between -350 and -296 exhibiting promoter-like activity. Combined analysis by deletions and point mutations showed that this sequence, containing multiple Sp1 binding sites was necessary to promote transcriptional activity. Binding of Sp1 to this region was confirmed by electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and chromatin immunoprecipitation, using an antibody specific for Sp1. Altogether, these results demonstrated that the immediate upstream region of Nkx5-3 gene possessed a strong intrinsic promoter activity in vitro, suggesting a potential role in Nkx5-3 transcription in vivo.

Assessing bovine babesiosis in Rhipicephalus (Boophilus) microplus ticks and 3 to 9-month-old cattle in the middle Magdalena region, Colombia

Babesia sp. is a protozoan hemoparasite that affects livestock worldwide. The Colombian Middle Magdalena is an enzootic region for babesiosis, but there is no previous research providing detail on its transmission cycle. This study aims to assess some Babesia sp. infection indicators in cattle and ticks from the area, by using direct microscopic and molecular techniques to detect the infection. In the cattle, 59.9% and 3.4 % positivity values for B. bigemina and mixed infection (B. bovis + B. bigemina) were found respectively. In ticks, the positivity of B. bigemina reached 79.2% and 9.4% for the mixed infection. The degree of infestation in the region was 3.2 ticks per bovine. There was positive correlation between tick control acaricide frequencies and infestation in bovines. This leads us to infer that control periodicity greater than 90 days, in stable zones, is an abiotic factor that benefits the acquisition of protective immunity in calves, the natural control of the infection and eventual disease absence. It is necessary to monitor the disease by applying new entomological and parasitological indicators showing the complexity of this phenomenon.

The establishment of two novel bovine cell lines by transfection with the putative transforming region of bovine adenovirus type 3

Human adenoviruses (Ads), members of the family adenoviridae, are medium-sized DNA viruses which have been used as valuable research tools for the study of RNA processing, oncogenic transformation, and for the development of viral vectors for use in gene delivery and immunization technology. The left 12% of the linear Ad genollle codes for products which are necessary for the efficient replication of the virus, as well as being responsible for the forlllation of tumors in animallllodels. The establishlllent of the 293 cell line, by immortalization of human embryonic kidney cells with th~ E1 region of Ad type S (AdS), has facilitated extensive manipulation of the Ads and the development of recombinant Ad vectors. The study of bovine adenoviruses (BAVs), which cause mild respiratory and gastrointestinal infections in cattle has, on the other hand, been limited primarily to that of infectivity, immunology and clinicallllanifestations. As a result, any potential as gene delivery vehicles has not yet been realized. Continued research into the molecular biolo~gy of BAVs and the development of recolllbinant vectors would benefit from the development of a cell line analogous to that of the 293 cells. In an attelllpt to establish such a cell line, the recombinant plaslllid pKC-neo was constructed, containing the left 0-19.7% of the BAV type 3 (BAV3) genome, and the selectable marker for resistance to the aminoglycoside G418, a neomycin derivative. The plasmid construct was then used to transfect both the Madin-Darby bovine kidney (MDBK) -iicell line and primary bovine lung cells, after which G418-resistant foci were selected for analysis. Two cell lines, E61 (MDBK) and E24 (primary lung), were subsequently selected and analysed for DNA content, revealing the presence of the pKC-neo sequences in their respective genomes. In addition, BAV3 RNA transcripts were detected in the E61 cells. Although the presence of E1 products has yet to be confirmed in both cell lines, the E24 cells exhibit a phenotype characteristic of partial transformation by E1. The apparent immortalization of the primary lung cells will permit exploitation of their ability to take up exogenous DNA at high efficiency.

A novel locus for split-hand/foot malformation associated with tibial hemimelia (SHFLD syndrome) maps to chromosome region 17p13.1-17p13.3

Split-hand/foot malformation (SHFM) associated with aplasia of long bones, SHFLD syndrome or Tibial hemimelia-ectrodactyly syndrome is a rare condition with autosomal dominant inheritance, reduced penetrance and an incidence estimated to be about 1 in 1,000,000 liveborns. To date, three chromosomal regions have been reported as strong candidates for harboring SHFLD syndrome genes: 1q42.2-q43, 6q14.1 and 2q14.2. We characterized the phenotype of nine affected individuals from a large family with the aim of mapping the causative gene. Among the nine affected patients, four had only SHFM of the hands and no tibial defects, three had both defects and two had only unilateral tibial hemimelia. In keeping with previous publications of this and other families, there was clear evidence of both variable expression and incomplete penetrance, the latter bearing hallmarks of anticipation. Segregation analysis and multipoint Lod scores calculations (maximum Lod score of 5.03 using the LINKMAP software) using all potentially informative family members, both affected and unaffected, identified the chromosomal region 17p13.1-17p13.3 as the best and only candidate for harboring a novel mutated gene responsible for the syndrome in this family. The candidate gene CRK located within this region was sequenced but no pathogenic mutation was detected.

Detection of serum antibodies to parainfluenza type 3 virus, respiratory syncytial virus, bovine viral diarrhea virus, and herpes virus type 1 in sheep in the region of Botucatu, São Paulo - Brazil

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

Growth hormone pharmacogenetics: the interactive effect of a microsatellite in the IGF1 promoter region with the GHR-exon 3 and-202 A/C IGFBP3 variants on treatment outcomes of children with severe GH deficiency

Insulin-like growth factor type 1 (IGF1) is a mediator of growth hormone (GH) action, and therefore, IGF1 is a candidate gene for recombinant human GH (rhGH) pharmacogenetics. Lower serum IGF1 levels were found in adults homozygous for 19 cytosine-adenosine (CA) repeats in the IGF1 promoter. The aim of this study was to evaluate the influence of (CA)n IGF1 polymorphism, alone or in combination with GH receptor (GHR)-exon 3 and -202 A/C insulin-like growth factor binding protein-3 (IGFBP3) polymorphisms, on the growth response to rhGH therapy in GH-deficient (GHD) patients. Eighty-four severe GHD patients were genotyped for (CA) n IGF1, -202 A/C IGFBP3 and GHR-exon 3 polymorphisms. Multiple linear regressions were performed to estimate the effect of each genotype, after adjustment for other influential factors. We assessed the influence of genotypes on the first year growth velocity (1st y GV) (n = 84) and adult height standard deviation score (SDS) adjusted for target-height SDS (AH-TH SDS) after rhGH therapy (n = 37). Homozygosity for the IGF1 19CA repeat allele was negatively correlated with 1st y GV (P = 0.03) and AH-TH SDS (P = 0.002) in multiple linear regression analysis. In conjunction with clinical factors, IGF1 and IGFBP3 genotypes explain 29% of the 1st y GV variability, whereas IGF1 and GHR polymorphisms explain 59% of final height-target-height SDS variability. We conclude that homozygosity for IGF1 (CA) 19 allele is associated with less favorable short-and long-term growth outcomes after rhGH treatment in patients with severe GHD. Furthermore, this polymorphism exhibits a non-additive interaction with -202 A/C IGFBP3 genotype on the 1st y GV and with GHR-exon 3 genotype on adult height. The Pharmacogenomics Journal (2012) 12, 439-445; doi:10.1038/tpj.2011.13; published online 5 April 2011

The intronic long noncoding RNA ANRASSF1 recruits PRC2 to the RASSF1A promoter, reducing the expression of RASSF1A and increasing cell proliferation

The down-regulation of the tumor-suppressor gene RASSF1A has been shown to increase cell proliferation in several tumors. RASSF1A expression is regulated through epigenetic events involving the polycomb repressive complex 2 (PRC2); however, the molecular mechanisms modulating the recruitment of this epigenetic modifier to the RASSF1 locus remain largely unknown. Here, we identify and characterize ANRASSF1, an endogenous unspliced long noncoding RNA (lncRNA) that is transcribed from the opposite strand on the RASSF1 gene locus in several cell lines and tissues and binds PRC2. ANRASSF1 is transcribed through RNA polymerase II and is 5'-capped and polyadenylated; it exhibits nuclear localization and has a shorter half-life compared with other lncRNAs that bind PRC2. ANRASSF1 endogenous expression is higher in breast and prostate tumor cell lines compared with non-tumor, and an opposite pattern is observed for RASSF1A. ANRASSF1 ectopic overexpression reduces RASSF1A abundance and increases the proliferation of HeLa cells, whereas ANRASSF1 silencing causes the opposite effects. These changes in ANRASSF1 levels do not affect the RASSF1C isoform abundance. ANRASSF1 overexpression causes a marked increase in both PRC2 occupancy and histone H3K27me3 repressive marks, specifically at the RASSF1A promoter region. No effect of ANRASSF1 overexpression was detected on PRC2 occupancy and histone H3K27me3 at the promoter regions of RASSF1C and the four other neighboring genes, including two well-characterized tumor suppressor genes. Additionally, we demonstrated that ANRASSF1 forms an RNA/DNA hybrid and recruits PRC2 to the RASSF1A promoter. Together, these results demonstrate a novel mechanism of epigenetic repression of the RASSF1A tumor suppressor gene involving antisense unspliced lncRNA, in which ANRASSF1 selectively represses the expression of the RASSF1 isoform overlapping the antisense transcript in a location-specific manner. In a broader perspective, our findings suggest that other non-characterized unspliced intronic lncRNAs transcribed in the human genome might contribute to a location-specific epigenetic modulation of genes.

Vergleichende Sequenzierung und Analyse eines ca. 250 kb großen Bereiches der humanen Chromosomenregion 11p15.3 und der homologen Region der Maus

In der vorliegenden Dissertation wurde im Rahmen des Deutschen Humangenomprojektes ein 243 966 bp grosser genomischer Bereich um das humane Gen WEE1 in der Chromsomenregion 11p15.3 und der 192 519 bp lange orthologe Bereich auf dem murinen Chromosom 7 anhand von PAC-Klonen sequenziert. Der Sequenzierung ging die Erstellung von PAC-Klon-Contigs voraus, welche die zu untersuchenden genomischen Regionen in Mensch und Maus lückenlos abdecken. Nach der Etablierung von Hochdurchsatzmethoden zur Probenherstellung und –verarbeitung wurden die Konsensussequenzen in Mensch und Maus ermittelt. Zur Identifizierung aller Gene wurde die Sequenz einer Kombination von Datenbanksuchen, computergestützten Exonvorhersageprogrammen und der komparativen Sequenzanalyse mit Hilfe von Dotplot- und PIP-Darstellungen unterzogen. In den untersuchten genomischen Regionen der beiden Spezies konnten insgesamt drei orthologe Genpaare (WEE1, ZNF143 und RanBP7) und ein humanes Pseudogen (Pseudogen L23a) lokalisiert werden.Das am Zellzyklus beteiligte WEE1-Gen, das auch als Ausgangspunkt für die Isolierung der PAC-Klone zur Erstellung der genomischen Contigs diente, ist sowohl in der humanen als auch in der murinen Sequenz vollständig enthalten. Hierbei konnte die publizierte mRNA-Sequenz des murinen Wee1-Gens, unterstützt von EST-Daten, korrigiert werden. Sowohl das ZNF143-Gen als auch sein murines Orthologes, mStaf, sind in den genomischen Sequenzen vollständig enthalten. Somit muss die in 11p15.4 publizierte Lokalisation des ZNF143-Gens in die Region 11p15.3 berichtigt werden. Weiterhin wurde die cDNA-Sequenz des humanen ZNF143-Gens um ein bisher noch nicht beschriebenes Exon im 5´-Bereich und die des murinen mStaf-Gens um knapp 170 bp im 3´-Bereich verlängert. Der in der ZNF143-mRNA-Sequenz publizierte 3´-UTR konnte in der vorliegenden genomischen Sequenz nicht lokalisiert werden. Es scheint sich hierbei um ein von Chromosom 14 stammendes Klonierungsartefakt zu handeln. Das im Menschen beschriebene RanBP7-Gen wurde mit Ausnahme des Exons 1 vollständig in der untersuchten genomischen Sequenz lokalisiert. Über Datenbank-Suchen konnte ein EST-Klon identifiziert werden, der die bisher bekannte RanBP7-mRNA um knapp 2,4 kb in den 3´-Bereich hinein verlängert. Eine Bestätigung der Transkriptlänge erfolgte über Northern Blot-Analyse. Das bisher unbekannte murine Orthologe, mRanBP7, konnte aufgrund komparativer Sequenzanalyse und Datenbanksuchen in der vorliegenden genomischen Maus-Sequenz ermittelt werden, wobei die Sequenz über RT-PCR-Experimente generiert und die Transkriptlänge durch Northern Blot-Analyse bestätigt werden konnte. Neben den drei bekannten Genen konnte in der humanen Sequenz darüber hinaus ein Pseudogen (Pseudogen L23a) identifiziert werden, welches über einen Bereich von 549 bp eine 92%-ige Sequenzidentität zu dem humanen ribosomalen Protein L23a aufweist und die typischen, 13 bp langen direkten Sequenzwiederholungen besitzt. Acht der insgesamt 10 Nukleotidaustausche führen im Vergleich zu L23a zu einem Aminosäureaustausch, wodurch u. a. ein vorzeitiger Translations-Stop bedingt ist. Die komparative Sequenzanalyse deckte neben den konservierten Gen-Bereichen zwischen Mensch und Maus insgesamt vier konservierte Bereiche auf. Bei der Analyse dieser Regionen mit Hilfe von EST-Daten bzw. Exonvorhersageprogrammen konnte jedoch keiner dieser vier konservierten Regionen eine eindeutige kodierende Funktion nachgewiesen werden. Es könnte sich hierbei somit um funktionell bedeutsame regulatorische Regionen handeln. Die Analysen der ermittelten genomischen Sequenzen zeigten, dass der Anteil an repetitiven Elementen mit 55,26% in der untersuchten humanengenomischen Region gegenüber der murinen Sequenz (41,87%) deutlich erhöht ist. Durch die vergleichende Sequenzanalyse können Artefakte in den EST-analysiert und somit die Zuverlässigkeit der verwendeten Exonvorhersage-Programme optimiert werden.Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die Kombination von komparativer Sequenzanalyse, Datenbank-Suchen und Exonvorhersageprogrammen die Sicherheit bei der Identifikation von kodierenden Sequenzen stark verbessert.

Comparative genomic sequencing analysis of a region in human chromosome 11p15.3, mouse chromosome 7 and analysis of the novel STK33, Stk33 gene

The comparative genomic sequence analysis of a region in human chromosome 11p15.3 and its homologous segment in mouse chromosome 7 between ST5 and LMO1 genes has been performed. 158,201 bases were sequenced in the mouse and compared with the syntenic region in human, partially available in the public databases. The analysed region exhibits the typical eukaryotic genomic structure and compared with the close neighbouring regions, strikingly reflexes the mosaic pattern distribution of (G+C) and repeats content despites its relative short size. Within this region the novel gene STK33 was discovered (Stk33 in the mouse), that codes for a serine/threonine kinase. The finding of this gene constitutes an excellent example of the strength of the comparative sequencing approach. Poor gene-predictions in the mouse genomic sequence were corrected and improved by the comparison with the unordered data from the human genomic sequence publicly available. Phylogenetical analysis suggests that STK33 belongs to the calcium/calmodulin-dependent protein kinases group and seems to be a novelty in the chordate lineage. The gene, as a whole, seems to evolve under purifying selection whereas some regions appear to be under strong positive selection. Both human and mouse versions of serine/threonine kinase 33, consists of seventeen exons highly conserved in the coding regions, particularly in those coding for the core protein kinase domain. Also the exon/intron structure in the coding regions of the gene is conserved between human and mouse. The existence and functionality of the gene is supported by the presence of entries in the EST databases and was in vivo fully confirmed by isolating specific transcripts from human uterus total RNA and from several mouse tissues. Strong evidence for alternative splicing was found, which may result in tissue-specific starting points of transcription and in some extent, different protein N-termini. RT-PCR and hybridisation experiments suggest that STK33/Stk33 is differentially expressed in a few tissues and in relative low levels. STK33 has been shown to be reproducibly down-regulated in tumor tissues, particularly in ovarian tumors. RNA in-situ hybridisation experiments using mouse Stk33-specific probes showed expression in dividing cells from lung and germinal epithelium and possibly also in macrophages from kidney and lungs. Preliminary experimentation with antibodies designed in this work, performed in parallel to the preparation of this manuscript, seems to confirm this expression pattern. The fact that the chromosomal region 11p15 in which STK33 is located may be associated with several human diseases including tumor development, suggest further investigation is necessary to establish the role of STK33 in human health.

Komparative Analyse der humanen Chromosomenregion 11p15.3 um die Gene LMO1,TUB und der orthologen Region in der Maus

Ziel der vorliegenden Arbeit war die vergleichende Sequenzierung und nachfolgende Analyse des syntänen chromosomalen Abschnitts auf dem kurzen Arm des humanen Chromosoms 11 in der Region 11p15.3 mit den Genen LMO1, TUB und dem orthologen Genomabschnitt der Maus auf Chromosom 7 F2. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Kartierung dieser beiden chromosomalen Bereiche ermöglichte die Komplettierung einer genomischen Karte auf insgesamt über eine Megabase, die im Kooperationssequenzierprojekt der Universitäts-Kinderklinik und dem Institut für Molekulargenetik in Mainz erstellt wurde. Mit Hilfe von 28 PAC- und Cosmid-Klonen konnten in dieser Arbeit 383 kb an genomischer DNA des Menschen und mit sechs BAC- und PAC-Klonen 412 kb an genomischer DNA der Maus dargestellt werden. Dies ermöglichte erstmals die exakte Festlegung der Reihenfolge der in diesem chromosomalen Abschnitt enthaltenen Gene und die genaue Kartierung von acht STS-Markern des Menschen, bzw. vier STS-Sonden der Maus. Es zeigte sich dabei, dass die chromosomale Orientierung telomer-/centromerwärts des orthologen Bereichs in der Maus im Vergleich zum Menschen in invertierter Ausrichtung vorliegt. Die Sequenzierung von drei humanen Klonen ermöglichte die Bestimmung von 319.119 bp an zusammenhängender genomischer DNA. Dadurch konnte die genaue Lokalisation und Strukturaufklärung der Gene LMO1, ein putatives Tumorsuppressorgen, das mit der Entstehung von Leukämien assoziiert ist, und TUB, ein Transkriptionsmodulator, der in die Fettstoffwechselregulation involviert ist, vorgenommen werden. Für das murine Genom wurden 412.827 bp an neuer DNA-Sequenz durch Sequenzierung von ebenfalls drei Klonen generiert. Der im Vergleich zum Menschen ca. 100 kb größere Genombereich beinhaltete zudem die neuen Gene Stk33 und Eif3. Es handelte sich dabei um zwei Gene, die erst im Rahmen dieser Arbeit entdeckt und charakterisiert wurden. Die parallele Bearbeitung beider Genombereiche ermöglichte eine umfassende komparative Analyse nach kodierenden, funktionellen und strukturgebenden Sequenzabschnitten in beiden Spezies. Es konnten dabei für beide Organismen die Exon-Intron-Strukturen der Gene LMO1/Lmo1 und TUB/Tub geklärt. Zudem konnten vier neue Exons und zwei neue speziesspezifischer Spleißvarianten für TUB/Tub beschrieben werden. Die Identifizierung dieser neuen Spleißvarianten offenbart neue Möglichkeiten für alternative Regulation und Funktion, oder für eine veränderte Proteinstruktur, die weitere Erklärungsansätze für die Entstehung der mit diesen Genen assoziierten Erkrankungen zulässt. In der sequenzierten, größeren Genomsequenz der Maus konnte in den flankierenden, nicht mit der sequenzierten Humansequenz überlappenden Bereich das neue Gen Eif3 in seiner Exon-Intron-Struktur und die beiden letzten Exons 11 und 12 des Gens Stk33 kartiert und charakterisiert werden. Die umfangreiche Sequenzanalyse beider sequenzierter Genombereiche ergab für den Abschnitt des Menschen insgesamt 229 potentielle Exonsequenzen und für den Bereich der Maus 527 mögliche Exonbereiche. Davon konnten beim Menschen explizit 21 Exons und bei der Maus 31 Exons als exprimierte Bereiche identifiziert und experimentell mittels RT-PCR, bzw. durch cDNA-Sequenzierung verifiziert werden. Diese Abschnitte beschrieben nicht nur die Exonbereiche der oben genannten vier Gene, sondern konnten auch neuen nicht weiter definierten EST-Sequenzen zugeordnet werden. Mittels des Interspeziesvergleiches war darüber hinaus auch die Analyse der nichtkodierenden Intergen-Bereiche möglich. So konnten beispielsweise im ersten Intron des LMO1/Lmo1 sieben Sequenzbereiche mit Konservierungen von ca. 90% bestimmt werden. Auch die Charakterisierung von Promotor- und putativ regulatorischen Sequenzabschnitten konnte mit Hilfe unterschiedlicher bioinformatischer Analyse-Tools durchgeführt werden. Die konservierten Sequenzbereiche der DNA zeigen im Durchschnitt eine Homologie von mehr als 65% auf. Auch die Betrachtung der Genomorganisation zeigte Gemeinsamkeiten, die sich meist nur in ihrer graduellen Ausprägung unterschieden. So weist ein knapp 80 kb großer Bereich proximal zum humanen TUB-Gen einen deutlich erhöhten AT-Gehalt auf, der ebenso im murinen Genom nur in verkürzter Version und schwächer ausgeprägt in Erscheinung tritt. Die zusätzliche Vergleichsanalyse mit einer weiteren Spezies, den orthologen Genomabschnitten von Fugu, zeigte, dass es sich bei den untersuchten Genen LMO1 und TUB um sehr konservierte und evolutiv alte Gene handelt, deren genomisches Organisationsmuster sich auch bei den paralogen Genfamilienmitglieder innerhalb derselben Spezies wiederfindet. Insgesamt konnte durch die Kartierung, Sequenzierung und Analyse eine umfassende Datenbasis für die betrachtete Genomregion und die beschriebenen Gene generiert werden, die für zukünftige Untersuchungen und Fragestellungen wertvolle Informationen bereithält.