Caractérisation de la voie de signalisation du récepteur des minéralocorticoïdes dans le rein foetal suite à une restriction de croissance intrautérine

La restriction de croissance intrautérine (RCIU) est associée à l’apparition de maladies à l’âge adulte et le phénotype de la condition pathologique peut être différent selon le sexe. Notre laboratoire a développé un modèle de RCIU chez le rat en administrant une diète faible en sodium lors du dernier tiers de la gestation entraînant une réduction de l’expansion volémique maternelle et de la perfusion utéroplacentaire. L'activité rénine et la concentration d'aldostérone plasmatique sont augmentées chez la mère et les foetus RCIU. Antérieurement, notre laboratoire a démontré une augmentation de l’expression génique et protéique rénale de la Na+-K+-ATPase-α1 uniquement chez les foetus femelles RCIU. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que la diminution du volume circulant chez la rate gestante entraîne une augmentation et une expression différentielle, selon le sexe, des éléments de la cascade de signalisation du récepteur des minéralocorticoïdes (MR) dans les reins de foetus RCIU. L’expression des gènes est réalisée par qRT-PCR et celle des protéines par immunobuvardage de type Western. Bien que les résultats démontrent que la transcription génique de SGK1, α-ENaC et GILZ soit augmentée dans les reins de foetus RCIU, l’expression protéique de SGK1, pSGK1(Thr 256) et α-ENaC est similaire à celle des témoins. La protéine GILZ est indétectable. Pour CNKSR3, aucune différence de l’ARNm ou de la protéine n’a été observée entre les deux groupes. Par contre, même si l’expression génique du MR n’est pas différente, l’expression protéique est diminuée chez les RCIU. Aucun effet du sexe n’a été observé. En conclusion, l’augmentation d'aldostérone plasmatique chez les foetus ayant subi une RCIU stimule la transcription des gènes associés à la voie de réabsorption sodique, mais la quantité protéique demeure inchangée. Ceci suggère qu’il peut avoir des mécanismes de régulation post-transcriptionnelle ou une dégradation accélérée des protéines. Malgré la pertinence du sexe dans le développement de maladies, le sexe n’influence pas l’expression des composantes de la voie de rétention sodique chez le foetus. Il serait important de suivre cette voie en fonction de l’âge et de corréler les expressions génique et protéique avec l’apparition de maladies.

Les protéines Staufen et leurs rôles dans la régulation posttranscriptionnelle de l’expression des gènes, la réponse aux dommages à l’ADN et le cycle cellulaire

Les différents mécanismes de régulation posttranscriptionnelle de l’expression des gènes sont de plus en plus reconnus comme des processus essentiels dans divers phénomènes physiologiques importants, comme la prolifération cellulaire et la réponse aux dommages à l’ADN. Deux des protéines impliquées dans ce type de régulation sont Staufen1 (Stau1) et Staufen2 (Stau2). Elles sont des protéines de liaison à l’ARN double brin qui contribuent au transport de l’ARN messager (ARNm), au contrôle de la traduction, à l’épissage alternatif et sont responsables de la dégradation de certains ARNm spécifiques. Les protéines Staufen peuvent en effet s’associer à des ARNm bien précis, d’autant plus que, majoritairement, Stau1 et Stau2 ne se retrouvent pas en complexe avec les mêmes cibles. De nombreuses évidences récentes montrent l’implication de divers mécanismes de régulation posttranscriptionnelle dans la réponse aux dommages à l’ADN, plusieurs protéines de liaison à l’ARN y participant d’ailleurs. De façon importante, cette réponse dicte un ou plusieurs destin(s) à la cellule qui doit réagir à la suite de dommages à l’intégrité de son ADN: réparation de l’ADN, arrêt de la prolifération cellulaire, apoptose. Nous avons donc fait l’hypothèse que l’expression de Stau1 et/ou de Stau2 pourrait être affectée en réponse à un stress génotoxique, ce qui pourrait avoir comme conséquence de moduler l’expression et/ou la stabilité de leurs ARNm cibles. De même, notre laboratoire a récemment observé que l’expression de Stau1 varie pendant le cycle cellulaire, celle-ci étant plus élevée jusqu’au début de la mitose (prométaphase), puis elle diminue alors que les cellules complètent leur division. Par conséquent, nous avons fait l’hypothèse que Stau1 pourrait lier des ARNm de façon différentielle dans des cellules bloquées en prométaphase et dans des cellules asynchrones. D’un côté, en employant la camptothécine (CPT), une drogue causant des dommages à l’ADN, pour traiter des cellules de la lignée de cancer colorectal HCT116, nous avons observé que seule l’expression de Stau2 est réduite de façon considérable, tant au niveau de la protéine que de l’ARNm. L’utilisation d’autres agents cytotoxiques a permis de confirmer cette observation initiale. De plus, nous avons constaté que l’expression de Stau2 est touchée même dans des conditions n’engendrant pas une réponse apoptotique, ce qui suggère que cette déplétion de Stau2 est possiblement importante pour la mise en place d’une réponse appropriée aux dommages à l’ADN. D’ailleurs, la surexpression de Stau2 conjointement avec le traitement à la CPT entraîne un retard dans l’induction de l’apoptose dans les cellules HCT116. Nous avons aussi montré que la diminution de l’expression de Stau2 est due à une régulation de sa transcription en réponse au stress génotoxique, ce pourquoi une région minimale du promoteur putatif de Stau2 est nécessaire. Également, nous avons identifié que le facteur de transcription E2F1, couramment impliqué dans la réponse aux dommages à l’ADN, peut contrôler l’expression de Stau2. Ainsi, E2F1 permet une augmentation de l’expression de Stau2 dans des cellules non traitées, mais cette hausse est abolie dans des cellules traitées à la CPT, ce qui suggère que la CPT pourrait agir en inhibant l’activation transcriptionnelle de Stau2 par E2F1. Enfin, nous avons observé que certains ARNm associés à Stau2, et codant pour des protéines impliquées dans la réponse aux dommages à l’ADN et l’apoptose, sont exprimés différemment dans des cellules traitées à la CPT et des cellules non traitées. D’un autre côté, nous avons identifié les ARNm associés à Stau1 lors de la prométaphase, alors que l’expression de Stau1 est à son niveau le plus élevé pendant le cycle cellulaire, grâce à une étude à grande échelle de micropuces d’ADN dans des cellules HEK293T. Nous avons par la suite confirmé l’association entre Stau1 et certains ARNm d’intérêts, donc codant pour des protéines impliquées dans la régulation de la prolifération cellulaire et/ou le déroulement de la mitose. Une comparaison de la liaison de ces ARNm à Stau1 dans des cellules bloquées en prométaphase par rapport à des cellules asynchrones nous a permis de constater une association préférentielle dans les cellules en prométaphase. Ceci suggère une augmentation potentielle de la régulation de ces ARNm par Stau1 à ce moment du cycle cellulaire. Les données présentées dans cette thèse indiquent vraisemblablement que la régulation posttranscriptionnelle de l’expression génique contrôlée par les protéines Staufen se fait en partie grâce à la modulation de l’expression de Stau1 et de Stau2 en fonction des conditions cellulaires. Nous envisageons alors que cette variation de l’expression des protéines Staufen ait des conséquences sur des sous-ensembles d’ARNm auxquels elles sont liées et que de cette façon, elles jouent un rôle pour réguler des processus physiologiques essentiels comme la réponse aux dommages à l’ADN et la progression dans le cycle cellulaire.

The orphan nuclear receptor, liver receptor homolog-1 (LRH-1, NR5A2) regulates decidualization

La période de réceptivité endométriale chez l’humain coïncide avec la différentiation des cellules stromales de l’endomètre en cellules hautement spécifiques, les cellules déciduales, durant le processus dit de décidualisation. Or, on sait qu’une transformation anormale des cellules endométriales peut être à l’origine de pertes récurrentes de grossesses. LRH-1 est un récepteur nucléaire orphelin et un facteur de transcription régulant de nombreux évènements relatif à la reproduction et comme tout récepteur, son activation promouvoit l’activité transcriptionnelle de ses gènes cibles. Nous avons déjà montré que LRH-1 et son activité sont essentiels pour la décidualisation au niveau de l’utérus chez la souris et nous savons qu’il est présent dans l’utérus chez l’humain au moment de la phase de prolifération mais aussi de sécrétion du cycle menstruel, et que son expression augmente dans des conditions de décidualisation in vitro. Notre hypothèse est alors la suivante : LRH-1 est indispensable à la décidualisation du stroma endométrial, agissant par le biais de la régulation transcriptionnelle de gènes requis pour la transformation de cellules stromales en cellules déciduales. Afin d’explorer le mécanisme moléculaire impliqué dans la régulation transcriptionnelle effectuée par l’intermédiaire de ce récepteur, nous avons mis en place un modèle de décidualisation in vitro utilisant une lignée de cellules stromales de l’endomètre, cellules humaines et immortelles (hESC). Notre modèle de surexpression développé en transfectant les dites cellules avec un plasmide exprimant LRH-1, résulte en l’augmentation, d’un facteur 5, de l’abondance du transcriptome de gènes marqueurs de la décidualisation que sont la prolactine (PRL) et l’insulin-like growth factor binding protein-1 (IGFBP-1). En outre, la sous-régulation de ce récepteur par l’intermédiaire de petits ARN interférents (shRNA) abolit la réaction déciduale, d’un point de vue morphologique mais aussi en terme d’expression des deux gènes marqueurs cités ci-dessus. Une analyse par Chromatin ImmunoPrécipitation (ou ChIP) a démontré que LRH-1 se lie à des régions génomiques se trouvant en aval de certains gènes importants pour la décidualisation comme PRL, WNT 4, WNT 5, CDKN1A ou encore IL-24, et dans chacun de ces cas cités, cette capacité de liaison augmente dans le cadre de la décidualisation in vitro. Par ailleurs, des études structurelles ont identifié les phospholipides comme des ligands potentiels pour LRH-1. Nous avons donc choisi d’orienter notre travail de façon à explorer les effets sur les ligands liés à LRH-1 de traitements impliquant des agonistes et antagonistes à notre récepteur nucléaire. Les analyses par q-PCR et Western blot ont montré que la modulation de l’activité de LRH-1 par ses ligands influait aussi sur la réaction déciduale. Enfin, des études récentes de Salker et al (Salker, Teklenburg et al. 2010) ont mis en évidence que les cellules stromales humaines décidualisées sont de véritables biocapteurs de la qualité embryonnaire et qu’elles ont la capacité de migrer en direction de l’embryon. La série d’expériences que nous avons réalisée à l’aide de cellules hESC placées en co-culture avec des embryons de souris confirme que la migration cellulaire est bien dirigée vers les embryons. Cette propriété quant à l’orientation de la migration cellulaire est notoirement diminuée dans le cas où l’expression de LRH-1 est déplétée par shRNA dans les hESC. Nos données prouvent donc que LRH-1 régule non seulement la transcription d’un ensemble de gènes impliqués dans le processus de décidualisation mais agit aussi sur la motilité directionnelle de ces cellules hESC décidualisées in vitro.

Identification de nouvelles cibles transcriptionnelles d’ETV6, un facteur de transcription fréquemment altéré dans la leucémie aiguë lymphoblastique

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Plusieurs réarrangements chromosomiques ont été associés à cette maladie, dont la translocation t(12;21), qui est observée dans 25% des cas de LAL de type pré-B. Cette translocation engendre l’expression de la protéine de fusion ETV6-AML1. Toutefois, celle-ci n’est pas suffisante pour initier seule une leucémie, ce qui suggère que des mutations additionnelles sont nécessaires à la transformation oncogénique. Or, on observe que l’allèle non-réarrangé d’ETV6 est perdu dans 75% des cas de t(12;21). Cette délétion entraîne l’inactivation complète du facteur de transcription ETV6 et l’abolition de sa fonction biologique. Puisqu’ETV6 semble jouer un rôle de suppresseur de tumeurs, nous croyons que son inactivation favoriserait le développement de la leucémie via la dérégulation de ses gènes cibles. Ce projet visait donc à identifier de nouvelles cibles transcriptionnelles d’ETV6, afin d’élucider son implication dans la leucémie. Une expérience de RNA-Seq a permis d’identifier plus de 200 gènes dont l’expression est corrélée avec celle d’ETV6 dans des cellules souches hématopoïétiques CD34+. Parmi ceux-ci, plusieurs gènes sont impliqués dans la réponse immunitaire et inflammatoire, la migration cellulaire, l’homéostasie ionique et la signalisation intracellulaire. Nous avons également mis en place une approche d’immunoprécipitation de la chromatine afin d’identifier les régions auxquelles le facteur de transcription ETV6 peut se lier. À l’aide de cette méthode, nous avons démontré une interaction entre ETV6 et SLCO2B1, un gène dont l’expression est également co-régulée avec ETV6. Finalement, notre étude suggère qu’ETV6 contribuerait à la leucémogenèse en dérégulant l’expression de certains gènes ayant des propriétés oncogéniques.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Carga viral de seis tipos de Virus del Papiloma Humano de alto riesgo y su asociacion con lesiones cervicales

Introducción: La infección por un tipo de Virus del Papiloma Humano de alto riesgo (VPH-AR), es el factor principal en el desarrollo de Cáncer de Cérvix (CC). La carga viral puede modular esta asociación, por lo que resulta importante su cuantificación y el establecimiento de su relación con lesiones precursoras de CC. Metodología: 60 mujeres con lesiones escamosas intraepiteliales (LEI) y 120 mujeres sin LEI, confirmadas por colposcopia, fueron incluidas en el estudio. Se determinó la carga viral de 6 tipos de VPH-AR, mediante PCR en tiempo real. Se estimaron OR crudos y ajustados para evaluar la asociación entre la carga viral de cada tipo y las lesiones cervicales. Resultados: 93.22% de mujeres con LEI y 91.23% de mujeres negativas, fueron positivas para al menos un tipo de VPH. VPH-18 y VPH-16 fueron los tipos más prevalentes, junto con VPH-31 en mujeres sin LEI. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas de las cargas virales entre éstos dos grupos, aunque se observó un mayor carga viral en lesiones para algunos tipos virales. Una mayor frecuencia de lesiones se asoció a infecciones con carga baja de VPH-16 (ORa: 3.53; IC95%: 1.16 – 10.74), en comparación a mujeres con carga alta de VPH-16, (ORa: 2.63; IC95%: 1.09 – 6.36). En infecciones por VPH-31, la presencia de carga viral alta, se asoció con una menor frecuencia de lesiones (ORa: 0.34; IC95%: 0.15 – 0.78). Conclusiones: La prevalencia tipo-específica de VPH se corresponde con las reportadas a nivel mundial. La asociación entre la carga viral del VPH y la frecuencia de LEI es tipo específica y podría depender de la duración de la infección, altas cargas relacionadas con infecciones transitorias, y bajas cargas con persistentes. Este trabajo contribuye al entendimiento del efecto de la carga viral en la historia natural del CC; sin embargo, estudios prospectivos son necesarios para confirmar estos resultados.

Pre-B-cell transcription factor 1 and steroidogenic factor 1 synergistically regulate adrenocortical growth and steroidogenesis

variety of transcription factors including Wilms tumor gene (Wt-1), steroidogenic factor 1 (Sf-1), dosage-sensitive sex reversal, adrenal hypoplasia congenita on the X-chromosome, Gene 1 (Dax-1), and pre-B-cell transcription factor 1 (Pbx1) have been defined as necessary for regular adrenocortical development. However, the role of Pbx1 for adrenal growth and function in the adult organism together with the molecular relationship between Pbx1 and these other transcription factors have not been characterized. We demonstrate that Pbx haploinsufficiency (Pbx1(+/-)) in mice is accompanied by a significant lower adrenal weight in adult animals compared with wild-type controls. Accordingly, baseline proliferating cell nuclear antigen levels are lower in Pbx1(+/-) mice, and unilateral adrenalectomy results in impaired contralateral compensatory adrenal growth, indicating a lower proliferative potential in the context of Pbx1 haploinsufficiency. In accordance with the key role of IGFs in adrenocortical proliferation and development, real-time RT-PCR demonstrates significant lower expression levels of the IGF-I receptor, and up-regulation of IGF binding protein-2. Functionally, Pbx1(+/-) mice display a blunted corticosterone response after ACTH stimulation coincident with lower adrenal expression of the ACTH receptor (melanocortin 2 receptor, Mc2-r). Mechanistically, in vitro studies reveal that Pbx1 and Sf-1 synergistically stimulates Mc2-r promoter activity. Moreover, Sf-1 directly activates the Pbx1 promoter activity in vitro and in vivo. Taken together, these studies provide evidence for a role of Pbx1 in the maintenance of a functional adrenal cortex mediated by synergistic actions of Pbx1 and Sf-1 in the transcriptional regulation of the critical effector of adrenocortical differentiation, the ACTH receptor.

Mass spectroscopic characterization of the coronavirus infectious bronchitis virus nucleoprotein and elucidation of the role of phosphorylation in RNA binding by using surface plasmon resonance

Phosphorylation of the coronavirus nucleoprotein (N protein) has been predicted to play a role in RNA binding. To investigate this hypothesis, we examined the kinetics of RNA binding between nonphosphorylated and phosphorylated infectious bronchitis virus N protein with nonviral and viral RNA by surface plasmon resonance (Biacore). Mass spectroscopic analysis of N protein identified phosphorylation sites that were proximal to RNA binding domains. Kinetic analysis, by surface plasmon resonance, indicated that nonphospborylated N protein bound with the same affinity to viral RNA as phosphorylated N protein. However, phosphorylated N protein bound to viral RNA with a higher binding affinity than nonviral RNA, suggesting that phosphorylation of N protein determined the recognition of virus RNA. The data also indicated that a known N protein binding site (involved in transcriptional regulation) consisting of a conserved core sequence present near the 5' end of the genome (in the leader sequence) functioned by promoting high association rates of N protein binding. Further analysis of the leader sequence indicated that the core element was not the only binding site for N protein and that other regions functioned to promote high-affinity binding.

Paralog re-emergence: a novel, historically contingent mechanism in the evolution of antimicrobial resistance

Evolution of resistance to drugs and pesticides poses a serious threat to human health and agricultural production. CYP51 encodes the target site of azole fungicides, widely used clinically and in agriculture. Azole resistance can evolve due to point mutations or overexpression of CYP51, and previous studies have shown that fungicide-resistant alleles have arisen by de novo mutation. Paralogs CYP51A and CYP51B are found in filamentous ascomycetes, but CYP51A has been lost from multiple lineages. Here, we show that in the barley pathogen Rhynchosporium commune, re-emergence of CYP51A constitutes a novel mechanism for the evolution of resistance to azoles. Pyrosequencing analysis of historical barley leaf samples from a unique long-term experiment from 1892 to 2008 indicates that the majority of the R. commune population lacked CYP51A until 1985, after which the frequency of CYP51A rapidly increased. Functional analysis demonstrates that CYP51A retains the same substrate as CYP51B, but with different transcriptional regulation. Phylogenetic analyses show that the origin of CYP51A far predates azole use, and newly sequenced Rhynchosporium genomes show CYP51A persisting in the R. commune lineage rather than being regained by horizontal gene transfer; therefore, CYP51A re-emergence provides an example of adaptation to novel compounds by selection from standing genetic variation.

Identification and expression analyses of Cytosolic Glutamine Synthetase genes in barley (Hordeum vulgare L.)

Glutamine synthetase (GS) is a key enzyme in nitrogen (N) assimilation, particularly during seed development. Three cytosolic GS isoforms (HvGS1) were identified in barley (Hordeum vulgare L. cv Golden Promise). Quantitation of gene expression, localization and response to N supply revealed that each gene plays a non-redundant role in different tissues and during development. Localization of HvGS1_1 in vascular cells of different tissues, combined with its abundance in the stem and its response to changes in N supply, indicate that it is important in N transport and remobilization. HvGS1_1 is located on chromosome 6H at 72.54 cM, close to the marker HVM074 which is associated with a major quantitative trait locus (QTL) for grain protein content (GPC). HvGS1_1 may be a potential candidate gene to manipulate barley GPC. HvGS1_2 mRNA was localized to the leaf mesophyll cells, in the cortex and pericycle of roots, and was the dominant HvGS1 isoform in these tissues. HvGS1_2 expression increased in leaves with an increasing supply of N, suggesting its role in the primary assimilation of N. HvGS1_3 was specifically and predominantly localized in the grain, being highly expressed throughout grain development. HvGS1_3 expression increased specifically in the roots of plants grown on high NH+4, suggesting that it has a primary role in grain N assimilation and also in the protection against ammonium toxicity in roots. The expression of HvGS1 genes is directly correlated with protein and enzymatic activity, indicating that transcriptional regulation is of prime importance in the control of GS activity in barley.

Global transcriptome analysis and identification of differentially expressed genes after infection of Fragaria vesca with powdery mildew (Podosphaera aphanis)

Background: Podosphaera aphanis, the causal agent of strawberry powdery mildew causes significant economic loss worldwide. Methods: We used the diploid strawberry species Fragaria vesca as a model to study plant pathogen interactions. RNA-seq was employed to generate a transcriptome dataset from two accessions, F. vesca ssp. vesca Hawaii 4 (HW) and F. vesca f. semperflorens Yellow Wonder 5AF7 (YW) at 1 d (1 DAI) and 8 d (8 DAI) after infection. Results: Of the total reads identified about 999 million (92%) mapped to the F. vesca genome. These transcripts were derived from a total of 23,470 and 23,464 genes in HW and YW, respectively from the three time points (control, 1 and 8 DAI). Analysis identified 1,567, 1,846 and 1,145 up-regulated genes between control and 1 DAI, control and 8 DAI, and 1 and 8 DAI, respectively in HW. Similarly, 1,336, 1,619 and 968 genes were up-regulated in YW. Also 646, 1,098 and 624 down-regulated genes were identified in HW, while 571, 754 and 627 genes were down-regulated in YW between all three time points, respectively. Conclusion: Investigation of differentially expressed genes (log2 fold changes �5) between control and 1 DAI in both HW and YW identified a large number of genes related to secondary metabolism, signal transduction; transcriptional regulation and disease resistance were highly expressed. These included flavonoid 3´-monooxygenase, peroxidase 15, glucan endo-1,3-β-glucosidase 2, receptor-like kinases, transcription factors, germin-like proteins, F-box proteins, NB-ARC and NBS-LRR proteins. This is the first application of RNA-seq to any pathogen interaction in strawberry

Molecular mechanisms of crosstalk between thyroid hormones and estrogens

Purpose of review Novel analyses of the relations between thyroid hormone receptor signaling and estrogen receptor—dependent mechanisms are timely for two sets of reasons. Clinically, both affect mood and foster neuronal growth and regeneration. Mechanistically, they overlap at the levels of DNA recognition elements, coactivators, and signal transduction systems. Crosstalk between thyroid hormone receptors and estrogen receptors is possibly important to integrate external signals to transcription within neurons. Recent findings It has been shown that reproductive functions, including behaviors, driven by estrogens can be antagonized by thyroid hormones, and it has been argued that such crosstalk is biologically adaptive to ensure optimal reproduction. Transcriptional facilitation during transient transfunction studies show that the interactions between thyroid receptor isoforms and estrogen receptor isoforms depend on cell type and promoter context. Overall, this pattern of interactions assures multiple and flexible means of transcriptional regulation. Surprisingly, in some brain areas, thyroid hormone actions can synergize with estrogenic effects, particularly when nongenomic modes of action are considered, such as kinase activation, which, as has been reported, affect later estrogen receptor—induced genomic events. Summary In summary, recent work with nerve cells has contributed to a paradigm shift in how the molecular and behavioral effects of hormones which act through nuclear receptors are viewed.

Membrane-initiated actions of estrogens in neuroendocrinology: emerging principles

Hormonal ligands for the nuclear receptor superfamily have at least two interacting mechanisms of action: 1) classical transcriptional regulation of target genes (genomic mechanisms); and 2) nongenomic actions that are initiated at the cell membrane, which could impact transcription. Although transcriptional mechanisms are increasingly well understood, membrane-initiated actions of these ligands are incompletely understood. Historically, this has led to a considerable divergence of thought in the molecular endocrine field. We have attempted to uncover principles of hormone action that are relevant to membrane-initiated actions of estrogens. There is evidence that the membrane-limited actions of hormones, particularly estrogens, involve the rapid activation of kinases and the release of calcium. Membrane actions of estrogens, which activate these rapid signaling cascades, can also potentiate nuclear transcription. These signaling cascades may occur in parallel or in series but subsequently converge at the level of modification of transcriptionally relevant molecules such as nuclear receptors and/or coactivators. In addition, other hormones or neurotransmitters may also activate cascades to crosstalk with estrogen receptor-mediated transcription. The idea of synergistic coupling between membrane-initiated and genomic actions of hormones fundamentally revises the paradigms of cell signaling in neuroendocrinology.

Non-genomic actions of estrogens and their interaction with genomic actions in the brain

Ligands for the nuclear receptor superfamily have at least two mechanisms of action: (a) classical transcriptional regulation of target genes (genomic mechanisms); and (b) non-genomic actions, which are initiated at the cell membrane, which could also impact transcription. Though transcriptional mechanisms are increasingly well understood, membrane-initiated actions of these ligands are incompletely understood. This has led to considerable debate over the physiological relevance of membrane-initiated actions of hormones versus genomic actions of hormones, with genomic actions predominating in the endocrine field. There is good evidence that the membrane-limited actions of hormones, particularly estrogens, involve the rapid activation of kinases and the release of calcium and that these are linked to physiologically relevant scenarios in the brain. We show evidence in this review, that membrane actions of estrogens, which activate these rapid signaling cascades, can also potentiate nuclear transcription in both the central nervous system and in non-neuronal cell lines. We present a theoretical scenario which can be used to understand this phenomenon. These signaling cascades may occur in parallel or in series but subsequently, converge at the modification of transcriptionally relevant molecules such as nuclear receptors and/or coactivators. In addition, other non-cognate hormones or neurotransmitters may also activate cascades to crosstalk with estrogen receptor-mediated transcription, though the relevance of this is less clear. The idea that coupling between membrane-initiated and genomic actions of hormones is a novel idea in neuroendocrinology and provides us with a unified view of hormone action in the central nervous system.

Activation of the GPR30 receptor promotes lordosis in female mice

BACKGROUND/AIMS: Estrogens are important effectors of reproduction and are critical for upregulating female reproductive behavior or lordosis in females. In addition to the importance of transcriptional regulation of genes by 17beta-estradiol-bound estrogen receptors (ER), extranuclear signal transduction cascades such as protein kinase A (PKA) are also important in regulating female sexual receptivity. GPR30 (G-protein coupled receptor 30), also known as GPER1, a putative membrane ER (mER), is a G protein-coupled receptor that binds 17beta-estradiol with an affinity that is similar to that possessed by the classical nuclear ER and activates both PKA and extracellular-regulated kinase signaling pathways. The high expression of GPR30 in the ventromedial hypothalamus, a region important for lordosis behavior as well as kinase cascades activated by this receptor, led us to hypothesize that GPR30 may regulate lordosis behavior in female rodents. METHOD: In this study, we investigated the ability of G-1, a selective agonist of GPR30, to regulate lordosis in the female mouse by administering this agent prior to progesterone in an estradiol-progesterone priming paradigm prior to testing with stud males. RESULTS: As expected, 17beta-estradiol benzoate (EB), but not sesame oil, increased lordosis behavior in female mice. G-1 also increased lordosis behavior in female mice and decreased the number of rejective responses towards male mice, similar to the effect of EB. The selective GPR30 antagonist G-15 blocked these effects. CONCLUSION: This study demonstrates that activation of the mER GPR30 stimulates social behavior in a rodent model in a manner similar to EB.