CEP78, a novel centrosomal protein

Contexte: Le centrosome est un petit organite bien connu pour son rôle dans l'établissement du fuseau bipolaire pendant la division cellulaire. Les déficiences de la fonction du centrosome donnent souvent lieu à des maladies humaines, y compris le cancer et la formation de kystes rénaux. Nous sommes intéressés à étudier la fonction d'une nouvelle protéine centrosomale nommée CEP78, identifiée dans un criblage protéomique pour de nouveaux composants centrosomaux. Méthodes et résultats : Le traitement des cellules avec le nocodazole, un agent qui dépolymérise spécifiquement les microtubules cytoplasmiques mais pas les microtubules stabilisés du centrosome, a montré que CEP78 est un composant centrosomal stable. La colocalisation de cette protéine avec d'autres marqueurs centrosomaux tels que CEP164, SAS6, Centrine, tubuline polyglutamylée et POC5, à différentes phases du cycle cellulaire a indiqué que CEP78 est précisément à l'extrémité distale des centrioles, mères et filles. Il existe deux pointts CEP78 au cours de l’interphase et les cellules passent par la mitose, procentrioles maturent, et le nombre de points de CEP78 augmente à 4 par cellule et, à la fin de la télophase chaque cellule fille possède 2 points CEP78. La caractérisation des domaines fonctionnels de CEP78 a montré que des répétitions riches en leucine sont nécessaires pour la localisation centrosomale de la protéine. En outre, nous avons constaté que la surexpression de CEP78 ne change pas le nombre de mères/procentrioles mais diminue le nombre et l'intensité des points de CEP170 (protéine d'appendice sous-distal) sans diminution du niveau d'expression de cette protéine. D'autres études ont montré qu'il n'y a pas d'interaction entre ces deux protéines. Enfin, la surexpression de CEP78 protège des microtubules contre la dépolymérisation en présence de nocodazole, ce qui suggère qu'il possède la capacité de lier les microtubules. Conclusion : Nos résultats suggèrent que CEP78 est destiné à l'extrémité distale des centrioles matures par ses répétitions riche en lecuine, où il pourrait être impliqué dans la maturation ou la régulation de l'assemblage ou de la rénovation de l'appendice sous-distal centriolaire, une structure connue dans la nucléation des microtubules et d'ancrage. Comprendre la fonction de Cep78 contribuera à éclaircir le rôle du centrosome dans le cycle cellulaire.

Angiopoietin like-2: a pro-inflammatory and pro-oxidative protein that contributes to endothelial dysfunction

Le vieillissement vasculaire est caractérisé par une dysfonction de l’endothélium. De nombreux facteurs de risque cardiovasculaire tels que l’obésité et l’hypertension prédisposent l’endothélium à un stress oxydant élevé aboutissant à une dysfonction endothéliale, celle-ci étant communément accompagnée d’une diminution de la biodisponibilité du monoxyde d’azote. Bien que la fonction endothéliale soit un déterminant majeur de la prédiction du risque cardiovasculaire des patients, son évaluation individuelle reste très limitée. En conséquence, il existe un intérêt scientifique grandissant pour la recherche de meilleurs biomarqueurs. L’Angiopoiétine like-2 (angptl2), une protéine identifiée récemment, joue un rôle pro-inflammatoire et pro-oxydant dans plusieurs désordres causés par une inflammation chronique allant de l’obésité à l’athérosclérose. L’inflammation et un stress oxydant accru ont été établis comme des mécanismes sous-jacents à l’apparition d’une dysfonction endothéliale, c’est pourquoi ce travail met l’accent sur le rôle de l’angptl2 dans la dysfonction endothéliale. Plus précisément, ce travail vise à: 1) déterminer les effets aigus de l’angptl2 sur la fonction endothéliale, 2) caractériser la fonction endothéliale et la contribution des différents facteurs relaxants dérivés de l'endothélium (EDRF) dans plusieurs lits vasculaires, et ce, dans un modèle de souris réprimant l’expression de l’angptl2 (knock-down, KD), et 3) examiner si l'absence d'expression angptl2 protège contre la dysfonction endothéliale induite par un régime riche en graisses (HFD) ou par perfusion d'angiotensine II (angII) chez la souris. Dans la première étude, l’incubation aigue avec de l’angptl2 recombinante induit une dysfonction endothéliale dans les artères fémorales isolées de souris de type sauvage (WT), probablement en raison d’une production accrue d'espèces réactives oxygénées. Les artères fémorales de souris angptl2 KD présentent une meilleure fonction endothéliale en comparaison aux souris WT, vraisemblablement par une plus grande contribution de la prostacycline dans la vasodilatation. Après 3 mois d’une diète HFD, les principaux EDRF respectifs des artères fémorales et mésentériques sont conservés uniquement dans les souris angptl2 KD. Cette préservation est associée à un meilleur profil métabolique, une moindre accumulation de triglycérides dans le foie et des adipocytes de plus petite taille. De plus, l’expression de gènes inflammatoires dans ces tissus adipeux n’est augmentée que chez les souris WT. Dans la seconde étude, l’absence d’angptl2 résulte en une production accrue de monoxyde d’azote dans les artères cérébrales isolées par rapport à celles des souris WT. La perfusion chronique d’angII provoque, seulement chez les souris WT, une dysfonction endothéliale cérébrale probablement par le biais d’une augmentation de la production d’espèces réactives oxygénées, probablement dérivé des NADPH oxydase 1 et 2, ainsi que l'augmentation des facteurs constricteurs dérivés de l’endothélium issus de la cyclo-oxygénase. En revanche, l’apocynine réduit la dilatation cérébrale chez les souris KD traitées à l’angII, ce qui suggère le recrutement potentiel d’une voie de signalisation compensatoire impliquant les NADPH oxydases et qui aurait un effet vaso-dilatateur. Ces études suggèrent fortement que l’angptl2 peut avoir un impact direct sur la fonction endothéliale par ses propriétés pro-inflammatoire et pro-oxydante. Dans une optique d’application à la pratique clinique, les niveaux sanguins d’angptl2 pourraient être un bon indicateur de la fonction endothéliale.

Fonction de la protéine Ceroid lipofuscinosis neuronal 5 (CLN5) dans le tri et le recyclage à l’endosome

Le tri et le transport efficace des hydrolases acides vers le lysosome jouent un rôle critique pour la fonction des cellules. Plus de 50 maladies humaines sont dues à des mutations des enzymes lysosomales, des protéines régulant des processus-clés du transport vers le lysosome ou des enzymes effectuant des modifications posttraductionnelles importantes pour la fonction du lysosome. L’objectif de cette thèse est d’identifier des protéines et des mécanismes permettant à la cellule de réguler le transport des enzymes vers le lysosome. Nous avons formulé l’hypothèse que des protéines mutées dans des maladies lysosomales et dont les fonctions étaient inconnues pouvaient jouer un rôle dans le transport vers le lysosome. Les céroïdes-lipofuscinoses neuronales forment une famille de maladies lysosomales rares mais sont aussi les maladies neurodégénératives infantiles les plus fréquentes. Plusieurs gènes impliqués dans les NCL encodent des protéines aux fonctions inconnues. Les travaux présentés dans cette thèse ont identifié la protéine « ceroid lipofuscinosis neuronal-5 » (CLN5) qui est localisée à l’endosome et au lysosome comme élément nécessaire au recrutement et à l’activation de rab7. Rab7 est une protéine Rab-clé qui contrôle le trafic à l’endosome tardif. Cette petite GTPase est impliquée dans le recrutement de retromer, un complexe protéique qui régule le trafic de l’endosome vers l’appareil de Golgi des récepteurs de tri lysosomal comme sortilin et le récepteur du mannose-6-phosphate. Dans les cellules où CLN5 est déplété, les récepteurs de tri lysosomal sont moins recyclés plus rapidement dégradés. En utilisant des expériences de photomarquage nous avons aussi pu démontrer que Rab7 est moins activées en l’absence de CLN5. Pour exécuter leur fonction les protéines rabs doivent être recrutée à la membrane et activées par l’échange d’une molécule de GDP pour une molécule de GTP. Le recrutement des Rabs à la membrane nécessite une modification posttraductionnelle lipidique pour être facilités. En utilisant un modèle de levures nous avons démontré que l’homologue de Rab7, Ypt7 est palmitoylée. Nous avons aussi démontré que la palmitoyltransférase Swif1 est nécessaire au recrutement de Ypt7 à la membrane. Nous avons aussi remarqué que les sous- unités de retromer chez la levure sont moins recrutées lorsque les palmitoyltransférases sont déplétées. Dans les cellules de mammifères nous avons démontré que Rab7 est également palmitoylé et que cette palmitoylation est possiblement effectuée par les palmitoyltransférases DHHC1 et DHHC8. La palmitoylation de Rab7 a lieu sur les cystéines en C-terminal qui sont nécessaires au recrutement membranaire et qui auparavant étaient uniquement décrites comme prénylées. En utilisant la méthode de « click chemistry » nous avons découvert que lorsque la prénylation de Rab7 est bloquée le niveau de palmitoylation augmente. Pour caractériser l’interaction entre CLN5 et Rab7 nous avons performé des expériences afin d’établir définitivement la topologie de cette protéine. Nous avons ainsi démontré que CLN5 est une protéine hautement glycosylée qui est initialement traduite en protéine transmembranaire et subséquemment clivée par un membre de la famille des peptidase de peptide signal (SPP). Cette protéine soluble peut alors possiblement interagir avec CLN3 qui est aussi palmitoylée pour recruter et activer Rab7. Nos études suggèrent pour la première fois que CLN5 pourrait être un recruteur et un activateur de Rab7 qui agirait avec la protéine CLN3 pour séquestrer Rab7 avec les autres récepteurs palmitoylés et permettre leur recyclage vers l’appareil de Golgi.

Protein Folding Simulations: Confinement, External Fields and Sequence Design

The present Thesis looks at the problem of protein folding using Monte Carlo and Langevin simulations, three topics in protein folding have been studied: 1) the effect of confining potential barriers, 2) the effect of a static external field and 3) the design of amino acid sequences which fold in a short time and which have a stable native state (global minimum). Regarding the first topic, we studied the confinement of a small protein of 16 amino acids known as 1NJ0 (PDB code) which has a beta-sheet structure as a native state. The confinement of proteins occurs frequently in the cell environment. Some molecules called Chaperones, present in the cytoplasm, capture the unfolded proteins in their interior and avoid the formation of aggregates and misfolded proteins. This mechanism of confinement mediated by Chaperones is not yet well understood. In the present work we considered two kinds of potential barriers which try to mimic the confinement induced by a Chaperon molecule. The first kind of potential was a purely repulsive barrier whose only effect is to create a cavity where the protein folds up correctly. The second kind of potential was a barrier which includes both attractive and repulsive effects. We performed Wang-Landau simulations to calculate the thermodynamical properties of 1NJ0. From the free energy landscape plot we found that 1NJ0 has two intermediate states in the bulk (without confinement) which are clearly separated from the native and the unfolded states. For the case of the purely repulsive barrier we found that the intermediate states get closer to each other in the free energy landscape plot and eventually they collapse into a single intermediate state. The unfolded state is more compact, compared to that in the bulk, as the size of the barrier decreases. For an attractive barrier modifications of the states (native, unfolded and intermediates) are observed depending on the degree of attraction between the protein and the walls of the barrier. The strength of the attraction is measured by the parameter $\epsilon$. A purely repulsive barrier is obtained for $\epsilon=0$ and a purely attractive barrier for $\epsilon=1$. The states are changed slightly for magnitudes of the attraction up to $\epsilon=0.4$. The disappearance of the intermediate states of 1NJ0 is already observed for $\epsilon =0.6$. A very high attractive barrier ($\epsilon \sim 1.0$) produces a completely denatured state. In the second topic of this Thesis we dealt with the interaction of a protein with an external electric field. We demonstrated by means of computer simulations, specifically by using the Wang-Landau algorithm, that the folded, unfolded, and intermediate states can be modified by means of a field. We have found that an external field can induce several modifications in the thermodynamics of these states: for relatively low magnitudes of the field ($<2.06 \times 10^8$ V/m) no major changes in the states are observed. However, for higher magnitudes than ($6.19 \times 10^8$ V/m) one observes the appearance of a new native state which exhibits a helix-like structure. In contrast, the original native state is a $\beta$-sheet structure. In the new native state all the dipoles in the backbone structure are aligned parallel to the field. The design of amino acid sequences constitutes the third topic of the present work. We have tested the Rate of Convergence criterion proposed by D. Gridnev and M. Garcia ({\it work unpublished}). We applied it to the study of off-lattice models. The Rate of Convergence criterion is used to decide if a certain sequence will fold up correctly within a relatively short time. Before the present work, the common way to decide if a certain sequence was a good/bad folder was by performing the whole dynamics until the sequence got its native state (if it existed), or by studying the curvature of the potential energy surface. There are some difficulties in the last two approaches. In the first approach, performing the complete dynamics for hundreds of sequences is a rather challenging task because of the CPU time needed. In the second approach, calculating the curvature of the potential energy surface is possible only for very smooth surfaces. The Rate of Convergence criterion seems to avoid the previous difficulties. With this criterion one does not need to perform the complete dynamics to find the good and bad sequences. Also, the criterion does not depend on the kind of force field used and therefore it can be used even for very rugged energy surfaces.

Prion Protein is Expressed on Long-term Repopulating Hematopoietic Stem Cells and is Necessary for their Self-renewal

We show that the prion protein (PrP) is expressed on the surface of bone marrow cell populations enriched in long-term repopulating hematopoietic stem cells. Affinity purification of the PrP-positive and PrP-negative fractions from these populations, followed by competitive reconstitution assays, show that all long-term repopulating hematopoietic stem cells express PrP. Hematopoietic stem cells from PrP null bone marrow exhibit impaired self-renewal in serial competitive transplantation experiments, and premature exhaustion when exposed to cell cycle-specific myelotoxic injury. Therefore, PrP is a novel marker for hematopoietic stem cells and regulates their self-renewal.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Architecture for Living Neuronal Network Control of a mobile robot

The intelligent controlling mechanism of a typical mobile robot is usually a computer system. Research is however now ongoing in which biological neural networks are being cultured and trained to act as the brain of an interactive real world robot – thereby either completely replacing or operating in a cooperative fashion with a computer system. Studying such neural systems can give a distinct insight into biological neural structures and therefore such research has immediate medical implications. The principal aims of the present research are to assess the computational and learning capacity of dissociated cultured neuronal networks with a view to advancing network level processing of artificial neural networks. This will be approached by the creation of an artificial hybrid system (animat) involving closed loop control of a mobile robot by a dissociated culture of rat neurons. This paper details the components of the overall animat closed loop system architecture and reports on the evaluation of the results from preliminary real-life and simulated robot experiments.

The binding site distance test score: a robust method for the assessment of predicted protein binding sites

We propose a novel method for scoring the accuracy of protein binding site predictions – the Binding-site Distance Test (BDT) score. Recently, the Matthews Correlation Coefficient (MCC) has been used to evaluate binding site predictions, both by developers of new methods and by the assessors for the community wide prediction experiment – CASP8. Whilst being a rigorous scoring method, the MCC does not take into account the actual 3D location of the predicted residues from the observed binding site. Thus, an incorrectly predicted site that is nevertheless close to the observed binding site will obtain an identical score to the same number of nonbinding residues predicted at random. The MCC is somewhat affected by the subjectivity of determining observed binding residues and the ambiguity of choosing distance cutoffs. By contrast the BDT method produces continuous scores ranging between 0 and 1, relating to the distance between the predicted and observed residues. Residues predicted close to the binding site will score higher than those more distant, providing a better reflection of the true accuracy of predictions. The CASP8 function predictions were evaluated using both the MCC and BDT methods and the scores were compared. The BDT was found to strongly correlate with the MCC scores whilst also being less susceptible to the subjectivity of defining binding residues. We therefore suggest that this new simple score is a potentially more robust method for future evaluations of protein-ligand binding site predictions.

Molecule modeling of human pentameric alpha(7) neuronal nicotinic acetylcholine receptor and its interaction with its agonist and competitive antagonist

The nicotinic Acetylcholine Receptor (nAChR) is the major class of neurotransmitter receptors that is involved in many neurodegenerative conditions such as schizophrenia, Alzheimer's and Parkinson's diseases. The N-terminal region or Ligand Binding Domain (LBD) of nAChR is located at pre- and post-synaptic nervous system, which mediates synaptic transmission. nAChR acts as the drug target for agonist and competitive antagonist molecules that modulate signal transmission at the nerve terminals. Based on Acetylcholine Binding Protein (AChBP) from Lymnea stagnalis as the structural template, the homology modeling approach was carried out to build three dimensional model of the N-terminal region of human alpha(7)nAChR. This theoretical model is an assembly of five alpha(7) subunits with 5 fold axis symmetry, constituting a channel, with the binding picket present at the interface region of the subunits. alpha-netlrotoxin is a potent nAChR competitive antagonist that readily blocks the channel resulting in paralysis. The molecular interaction of alpha-Bungarotoxin, a long chain alpha-neurotoxin from (Bungarus multicinctus) and human alpha(7)nAChR seas studied. Agonists such as acetylcholine, nicotine, which are used in it diverse array of biological activities, such as enhancements of cognitive performances, were also docked with the theoretical model of human alpha(7)nAChR. These docked complexes were analyzed further for identifying the crucial residues involved in interaction. These results provide the details of interaction of agonists and competitive antagonists with three dimensional model of the N-terminal region of human alpha(7)nAChR and thereby point to the design of novel lead compounds.

An extensible automated protein annotation tool: standardizing input and output using validated XML

Motivation: There is a frequent need to apply a large range of local or remote prediction and annotation tools to one or more sequences. We have created a tool able to dispatch one or more sequences to assorted services by defining a consistent XML format for data and annotations. Results: By analyzing annotation tools, we have determined that annotations can be described using one or more of the six forms of data: numeric or textual annotation of residues, domains (residue ranges) or whole sequences. With this in mind, XML DTDs have been designed to store the input and output of any server. Plug-in wrappers to a number of services have been written which are called from a master script. The resulting APATML is then formatted for display in HTML. Alternatively further tools may be written to perform post-analysis.

Proteomic profiling of neuromas reveals alterations in protein composition and local protein synthesis in hyper-excitable nerves

Neuropathic pain may arise following peripheral nerve injury though the molecular mechanisms associated with this are unclear. We used proteomic profiling to examine changes in protein expression associated with the formation of hyper-excitable neuromas derived from rodent saphenous nerves. A two-dimensional difference gel electrophoresis ( 2D-DIGE) profiling strategy was employed to examine protein expression changes between developing neuromas and normal nerves in whole tissue lysates. We found around 200 proteins which displayed a > 1.75-fold change in expression between neuroma and normal nerve and identified 55 of these proteins using mass spectrometry. We also used immunoblotting to examine the expression of low-abundance ion channels Nav1.3, Nav1.8 and calcium channel alpha 2 delta-1 subunit in this model, since they have previously been implicated in neuronal hyperexcitability associated with neuropathic pain. Finally, S(35)methionine in vitro labelling of neuroma and control samples was used to demonstrate local protein synthesis of neuron-specific genes. A number of cytoskeletal proteins, enzymes and proteins associated with oxidative stress were up-regulated in neuromas, whilst overall levels of voltage-gated ion channel proteins were unaffected. We conclude that altered mRNA levels reported in the somata of damaged DRG neurons do not necessarily reflect levels of altered proteins in hyper-excitable damaged nerve endings. An altered repertoire of protein expression, local protein synthesis and topological re-arrangements of ion channels may all play important roles in neuroma hyper-excitability.

The interactions of flavonoids within neuronal signalling pathways

Emerging evidence suggests that dietary phytochemicals, in particular flavonoids, may exert beneficial effects in the central nervous system by protecting neurons against stress-induced injury, by suppressing neuroinflammation and by promoting neurocognitive performance, through changes in synaptic plasticity. It is likely that flavonoids exert such effects in neurons, through selective actions on different components within a number of protein kinase and lipid kinase signalling cascades, such as phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/Akt, protein kinase C and mitogen-activated protein kinase. This review details the potential inhibitory or stimulatory actions of flavonoids within these pathways, and describes how such interactions are likely to affect cellular function through changes in the activation state of target molecules and/or by modulating gene expression. Although, precise sites of action are presently unknown, their abilities to: (1) bind to ATP binding sites on enzymes and receptors; (2) modulate the activity of kinases directly; (3) affect the function of important phosphatases; (4) preserve neuronal Ca2+ homeostasis; and (5) modulate signalling cascades lying downstream of kinases, are explored. Future research directions are outlined in relation to their precise site(s) of action within the signalling pathways and the sequence of events that allow them to regulate neuronal function in the central nervous system.

Comparison of heat-treated rapeseed expeller and solvent-extracted soya-bean meal as protein supplements for dairy cows given grass silage-based diets

Sixteen early to mid lactation Finnish Ayrshire dairy cows were used in a cyclic change-over experiment with four 21-day experimental periods and a 4 5 2 factorial arrangement of treatments to evaluate the effects of heat-treated rapeseed expeller and solvent-extracted soya-bean meal protein supplements on animal performance. Dietary treatments consisted of grass silage offered ad libitum supplemented with a fixed amount of a cereal based concentrate (10 kg/day on a fresh weight basis) containing 120, 150, 180 or 210 g crude protein (CP) per kg dry matter (DM). Concentrate CP content was manipulated by replacement of basal ingredients (g/kg) with either rapeseed expeller (R; 120, 240 and 360) or soya-bean meal (S; 80, 160 and 240). Increases in concentrate CP stimulated linear increases (P < 0.05) in silage intake (mean 22.5 and 23.8 g DM per g/kg increase in dietary CP content, for R and S, respectively) and milk production. Concentrate inclusion of rapeseed expeller elicited higher (P < 0.01) milk yield and milk protein output responses (mean 108 and 3.71 g/day per g/kg DM increase in dietary CP content) than soya-bean meal (corresponding values 62 and 2.57). Improvements in the apparent utilization of dietary nitrogen for milk protein synthesis (mean 0.282 and 0.274, for R and S, respectively) were associated with higher (P < 0.05) plasma concentrations of histidine, branched-chain, essential and total amino acids (35, 482, 902 and 2240 and 26, 410, 800 and 2119 mu mol/l, respectively) and lower (P < 0.01) concentrations of urea (corresponding values 4.11 and 4.52 mmol/l). Heat-treated rapeseed expeller proved to be a more effective protein supplement than solvent-extracted soya-bean meal for cows offered grass silage-based diets.

Rat brain serotonin neurones that express neuronal nitric oxide synthase have increased sensitivity to the substituted amphetamine serotonin toxins 3,4-methylenedioxymethamphetamine and p-chloroamphetamine

Substituted amphetamines such as p-chloroamphetamine and the abused drug methylenedioxymethamphetamine cause selective destruction of serotonin axons in rats, by unknown mechanisms. Since some serotonin neurones also express neuronal nitric oxide synthase, which has been implicated in neurotoxicity, the present study was undertaken to determine whether nitric oxide synthase expressing serotonin neurones are selectively vulnerable to methylenedioxymethamphetamine or p-chloroamphetamine. Using double-labeling immunocytochemistry and double in situ hybridization for nitric oxide synthase and the serotonin transporter, it was confirmed that about two thirds of serotonergic cell bodies in the dorsal raphe nucleus expressed nitric oxide synthase, however few if any serotonin transporter immunoreactive axons in striatum expressed nitric oxide synthase at detectable levels. Methylenedioxymethamphetamine (30 mg/kg) or p-chloroamphetamine (2 x 10 mg/kg) was administered to Sprague-Dawley rats, and 7 days after drug administration there were modest decreases in the levels of serotonin transporter protein in frontal cortex, and striatum using Western blotting, even though axonal loss could be clearly seen by immunostaining. p-Chloroamphetamine or methylenedioxymethamphetamine administration did not alter the level of nitric oxide synthase in striatum or frontal cortex, determined by Western blotting. Analysis of serotonin neuronal cell bodies 7 days after p-chloroamphetamine treatment, revealed a net down-regulation of serotonin transporter mRNA levels, and a profound change in expression of nitric oxide synthase, with 33% of serotonin transporter mRNA positive cells containing nitric oxide synthase mRNA, compared with 65% in control animals. Altogether these results support the hypothesis that serotonin neurones which express nitric oxide synthase are most vulnerable to substituted amphetamine toxicity, supporting the concept that the selective vulnerability of serotonin neurones has a molecular basis.