Molecular evolution of breast cancer

Molecular analysis of invasive breast cancer and its precursors has furthered our understanding of breast cancer progression. In the past few years, new multi-step pathways of breast cancer progression have been delineated through genotypic-phenotypic correlations. Nuclear grade, more than any other pathological feature, is strongly associated with the number and pattern of molecular genetic abnormalities in breast cancer cells. Thus, there are two distinct major pathways to the evolution of low- and high-grade invasive carcinomas: whilst the former consistently show oestrogen receptor (ER) and progesterone receptor (PgR) positivity and 16q loss, the latter are usually ER/PgR-negative and show Her-2 over-expression/amplification and complex karyotypes. The boundaries between the evolutionary pathways of well-differentiated/low-grade ductal and lobular carcinomas have been blurred, with changes in E-cadherin expression being one of the few distinguishing features between the two. In addition, lesions long thought to be precursors of breast carcinomas, such as hyperplasia of usual type, are currently considered mere risk indicators, whilst columnar cell lesions are now implicated as non-obligate precursors of atypical ductal hyperplasia (ADH) and well-differentiated ductal carcinoma in situ (DCIS). However, only through the combination of comprehensive morphological analysis and cutting-edge molecular tools can this knowledge be translated into clinical practice and patient management. Copyright (C) 2005 Pathological Society of Great Britain and Ireland. Published by John Wiley Sons, Ltd.

Padrões temporais e grau de diversificação cariotípica em espécies atlânticas da família Acanthuridae (Perciformes)

The Acanthuridae family is a representative group from the marine fish that plays a key role in ecological dynamics of coral reefs. Three species are common along coastal reefs of Western Atlantic: Acanthurus coeruleus, Acanthurus bahianus and Acanthurus chirurgus. In the present study, cytogenetic data are presented for these three species Acanthurus based on classical cytogenetic methods and mapping of repetitive sequences such as ribosomal 18S and 5S rDNA and telomeric repeats to improve their karyotype evolutionary analyses. The cytogenetic pattern of these species indicated sequential steps of chromosomal rearrangements dating back 19 to 5 millions of years ago (M.a.) that accounted for their interspecific differences. A. coeruleus (2n=48; 2sm+4st+42a), A. bahianus (2n=36; 12m+2sm+4st+18a) and A. chirurgus (2n=34; 12m+2sm+4st+16a) share an older set of three chromosomal pairs that were originated through pericentric inversions. A set of six large metacentric pairs formed by Robertsonian (Rb) translocations found in A. bahianus and A. chirurgus and a putative in tandem fusion found in A. chirurgus are more recent events. The lack of interstitial telomeric sequences (ITS) in spite of several centric fusions in A. bahianus and A. chirurgus might be related to the long period of time after their occurrence (estimated in 5 M.a.). Furthermore, the homeologies among the chromosome pairs bearing ribosomal genes, in addition to other structural features, highlight large conserved chromosomal regions in the three species. Our findings indicate that macrostructural changes occurred during the cladogenesis of these species were not followed by conspicuous microstructural rearrangements in the karyotypes.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Mapeamento cromossômico de genes ribossomais em espécies estuarinas da família Gerreidae Identificação de uniformidade cariotípica e sua empregabilidade com fins biotecnológicos - REPROGEN

Perciformes are dominant in the marine environment, characterized as the largest and most diverse fish group. Some families, as Gerreidae, popularly known as silver jennies, carapebas, or mojarras have a high economic potential to marine fish farming, natural explotation and game fishing. Genetic information of these species are of fundamental importance for their management and production. Despite exist over 13,000 marine fish species described, only 2% were cytogenetically analyzed and less than 1% have some reproductive characteristics known. Induced breeding, cytogenetic characterization and cryopreservation of gametes, represent important areas in applied fish studies. In this project cytogenetic analyzes were performed to acess genetic aspects of Gerreidae species, distributed in coastal and estuarine regions of Northeast Brazil. Different methods for identifying chromosomal regions were employed using conventional techniques (Ag-NORs, C-banding), staining with base-specific fluorochromes (DAPI-CMA3), and physical mapping of ribosomal genes 18S and 5S rDNA, through hybridization in situ with fluorescent probes (FISH). The six species analyzed showed remarkable chromosome conservatism. The 18S and 5S ribosomal genes when analyzed in phylogenetic perspective demonstrate varied evolutionary dynamics, suggesting ocurrence of stasis process in some groups and greater dynamism in others. Double FISH with 18S and 5S probes showed both how efficient cytotaxonomic markers in the homogeneous karyotypes of this group of species. The karyotypic pattern identified in addition to the evolutionary aspects of karyotype, are suggestive of existence of low potential of post-zygotic barrier, prompting further research to prospect for artificial interspecific hybridization of these species of commercial importance

Anopheles darlingi polytene chromosomes: revised maps including newly described inversions and evidence for population structure in Manaus

Salivary gland polytene chromosomes of 4th instar Anopheles darlingi Root were examined from multiple locations in the Brazilian Amazon. Minor modifications were made to existing polytene photomaps. These included changes to the breakpoint positions of several previously described paracentric inversions and descriptions of four new paracentric inversions, two on the right arm of chromosome 3 and two on the left arm of chromosome 3 that were found in multiple locations. A total of 18 inversions on the X (n = 1) chromosome, chromosome 2 (n = 7) and 3 (n = 11) were scored for 83 individuals from Manaus, Macapá and Porto Velho municipalities. The frequency of 2Ra inversion karyotypes in Manaus shows significant deficiency of heterozygotes (p < 0.0009). No significant linkage disequilibrium was found between inversions on chromosome 2 and 3. We hypothesize that at least two sympatric subpopulations exist within the An. darlingi population at Manaus based on inversion frequencies.

Association of kinase insert domain-containing receptor (KDR) gene polymorphism/ haplotypes with recurrent spontaneous abortion and genetic structure

Background: Recurrent spontaneous abortion is one of the diseases that can lead to physical, psychological, and, economical problems for both individuals and society. Recently a few numbers of genetic polymorphisms in kinase insert domain-containing receptor (KDR) gene are examined that can endanger the life of the fetus in pregnant women. Objective: The risk of KDR gene polymorphisms was investigated in Iranian women with idiopathic recurrent spontaneous abortion (RSA). Materials and Methods: A case controlled study was performed. One hundred idiopathic recurrent spontaneous abortion patients with at least two consecutive pregnancy losses before 20 weeks of gestational age with normal karyotypes were included in the study. Also, 100 healthy women with at least one natural pregnancy were studied as control group. Two functional SNPs located in KDR gene; rs1870377 (Q472H), and rs2305948 (V297I) as well as one tag SNP in the intron region (rs6838752) were genotyped by using PCR based restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) technique. Haplotype frequency was determined for these three SNPs’ genotypes. Analysis of genetic STRUCTURE and K means clustering were performed to study genetic variation. Results: Functional SNP (rs1870377) was highly linked to tag SNP (rs6838752) (D´ value=0. 214; χ2 = 16.44, p<0. 001). K means clustering showed that k = 8 as the best fit for the optimal number of genetic subgroups in our studied materials. This result was in agreement with Neighbor Joining cluster analysis. Conclusion: In our study, the allele and genotype frequencies were not associated with RSA between patient and control individuals. Inconsistent results in different populations with different allele frequencies among RSA patients and controls may be due to ethnic variation and used sample size.