Identification de nouveaux partenaires protéiques des récepteurs couplés aux protéines G contrôlant leur transport du reticulum endoplasmique à la membrane plasmique

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) forment la plus grande et la plus diversifiée des familles de protéines localisées à la surface cellulaire et responsables de la transmission de signaux à l’intérieur des cellules. D’intenses recherches effectuées au cours des trente dernières années ont mené à l’identification de dizaines de protéines interagissant avec les RCPGs et contrôlant la signalisation, la désensibilisation, l’internalisation et la dégradation de ces importantes cibles pharmacologiques. Contrairement aux processus régulant l’activité des récepteurs à partir de la membrane plasmique, les mécanismes moléculaires contrôlant la biosynthèse des RCPGs dans le reticulum endoplasmique (RE) et leur transport jusqu’à la surface cellulaire sont très peu caractérisés. Une meilleure compréhension de ces processus nécessite l’identification de la machinerie protéique responsable de la maturation des RCPGs. Un crible protéomique basé sur le transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), qui permet la mesure d’interactions protéiques dans les cellules vivantes, a mené à l’identification de plusieurs nouvelles protéines localisées dans la voie de sécrétion et interagissant potentiellement avec les RCPGs. Ces protéines étant localisées dans les compartiments cellulaires (reticulum endoplasmique et appareil de Golgi) responsables de la synthèse, du repliement adéquat et du transport à la membrane plasmique des récepteurs, il est très probable qu’elles soient impliquées dans le contrôle de l’expression des RCPGs à la surface cellulaire. La caractérisation de l’homologue humain de cornichon 4 (CNIH4), un nouvel intéracteur des RCPGs identifié dans le crible, a démontré que cette protéine localisée dans les compartiments précoces de la voie de sécrétion (RE et ERGIC) interagit de façon sélective avec les RCPGs. De plus, la suppression de l’expression endogène de cette protéine préalablement non-caractérisée, diminue le transport à la membrane plasmique d’un récepteur, indiquant que CNIH4 influence positivement l’export des RCPGs du RE. Ceci est supporté par l’observation que la surexpression de CNIH4 à de faibles niveaux favorise la maturation d’un récepteur mutant normalement retenu dans le RE. Nous avons également pu démontrer que CNIH4 est associée à la protéine Sec23, une des composantes de l’enveloppe des vésicules COPII qui sont responsables du transport des protéines du RE vers le Golgi, suggérant que CNIH4 pourrait favoriser le recrutement des récepteurs dans ces vésicules. La surexpression de CNIH4 à de très hauts niveaux provoque également la rétention intracellulaire des récepteurs. Cet effet dominant négatif pourrait être causé par la titration d’un autre facteur d’export des RCPGs. Une deuxième étude a permis de révéler que la protéine transmembranaire 9 (TMEM9), un nouvel intéracteur des RCPGs également identifié dans le crible, interagit sélectivement avec les récepteurs et avec CNIH4. La surexpression de cette protéine aux fonctions précédemment inconnues, rétablit le transport normal d’un récepteur en présence de CNIH4 surexprimée. De plus, la co-expression de TMEM9 potentialise la capacité de CNIH4 à augmenter la maturation d’un récepteur mutant normalement retenu dans le RE, suggérant que ces deux protéines forment un complexe régulant la maturation des RCPGs. Au cours de cette thèse, de nouvelles protéines interagissant avec les RCPGs et contrôlant leur expression à la membrane plasmique ont donc été identifiées, permettant une meilleure compréhension des mécanismes régulant le transport des récepteurs du RE à la surface cellulaire.

Caractérisation de la migration du virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1) par protéomique

Le virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1), agent étiologique des feux sauvages, possède une structure multicouche comprenant une capside icosaédrale qui protège le génome viral d’ADN, une couche protéique très structurée appelée tégument et une enveloppe lipidique dérivant de la cellule hôte et parsemée de glycoprotéines virales. Tous ces constituants sont acquis séquentiellement à partir du noyau, du cytoplasme et du réseau trans-golgien. Cette structure multicouche confère à HSV-1 un potentiel considérable pour incorporer des protéines virales et cellulaires. Toutefois, l’ensemble des protéines qui composent ce virus n’a pas encore été élucidé. De plus, malgré son rôle critique à différentes étapes de l’infection, le tégument demeure encore mal défini et ce, tant dans sa composition que dans la séquence d’addition des protéines qui le composent. Toutes ces incertitudes quant aux mécanismes impliqués dans la morphogenèse du virus nous amènent à l’objectif de ce projet, soit la caractérisation du processus de maturation d’HSV-1. Le premier article présenté dans cette thèse et publié dans Journal of Virology s’attarde à la caractérisation protéique des virus extracellulaires matures. Grâce à l’élaboration d’un protocole d’isolation et de purification de ces virions, une étude protéomique a pu être effectuée. Celle-ci nous a permis de réaliser une cartographie de la composition globale en protéines virales des virus matures (8 protéines de la capside, 23 protéines du tégument et 13 glycoprotéines) qui a fait la page couverture de Journal of Virology. De plus, l’incorporation potentielle de 49 protéines cellulaires différentes a été révélée. Lors de cette étude protéomique, nous avons aussi relevé la présence de nouveaux composants du virion dont UL7, UL23, ICP0 et ICP4. Le deuxième article publié dans Journal of General Virology focalise sur ces protéines via une analyse biochimique afin de mieux comprendre les interactions et la dynamique du tégument. Ces résultats nous révèlent que, contrairement aux protéines ICP0 et ICP4, UL7 et UL23 peuvent être relâchées de la capside en présence de sels et que les cystéines libres jouent un rôle dans cette relâche. De plus, cet article met en évidence la présence d’ICP0 et d’ICP4 sur les capsides nucléaires suggérant une acquisition possible du tégument au noyau. La complexité du processus de morphogenèse du virus ainsi que la mise en évidence d’acquisition de protéines du tégument au noyau nous ont incités à poursuivre nos recherches sur la composition du virus à un stade précoce de son cycle viral. Les capsides C matures, prémisses des virus extracellulaires, ont donc été isolées et purifiées grâce à un protocole innovateur basé sur le tri par cytométrie en flux. L’analyse préliminaire de ces capsides par protéomique a permis d’identifier 28 protéines virales et 39 protéines cellulaires. Les données recueilles, comparées à celles obtenues avec les virus extracellulaires, suggèrent clairement un processus séquentiel d’acquisition des protéines du tégument débutant dans le noyau, site d’assemblage des capsides. Finalement, tous ces résultats contribuent à une meilleure compréhension du processus complexe de maturation d’HSV-1 via l’utilisation de techniques variées et innovatrices, telles que la protéomique et la cytométrie en flux, pouvant être appliquées à d’autres virus mais aussi permettre le développement de meilleurs traitements pour vaincre l’HSV-1.

Implication des peptides RALFs dans les communications cellulaires lors du développement du gamétophyte femelle chez Solanum chacoense et Arabidopsis thaliana.

Chez les angiospermes, la reproduction passe par la double fécondation. Le tube pollinique délivre deux cellules spermatiques au sein du gamétophyte femelle. Une cellule féconde la cellule œuf pour produire un zygote; l’autre féconde la cellule centrale pour produire l’endosperme. Pour assurer un succès reproductif, le développement du gamétophyte femelle au sein de l’ovule doit établir un patron cellulaire qui favorise les interactions avec le tube pollinique et les cellules spermatiques. Pour ce faire, un dialogue doit s’établir entre les différentes cellules de l’ovule lors de son développement, de même que lors de la fécondation. D’ailleurs, plusieurs types de communications intercellulaires sont supposées suite à la caractérisation de plusieurs mutants développementaux. De même, ces communications semblent persister au sein du zygote et de l’endosperme pour permettre la formation d’un embryon viable au sein de la graine. Malgré les développements récents qui ont permis de trouver des molécules de signalisation supportant les modèles d’interactions cellulaires avancés par la communauté scientifique, les voies de signalisation sont de loin très incomplètes. Dans le but de caractériser des gènes encodant des protéines de signalisation potentiellement impliqués dans la reproduction chez Solanum chacoense, l’analyse d’expression des gènes de type RALF présents dans une banque d’ESTs (Expressed Sequence Tags) spécifiques à l’ovule après fécondation a été entreprise. RALF, Rapid Alcalinization Factor, est un peptide de 5 kDa qui fait partie de la superfamille des «protéines riches en cystéines (CRPs)», dont les rôles physiologiques au sein de la plante sont multiples. Cette analyse d’expression a conduit à une analyse approfondie de ScRALF3, dont l’expression au sein de la plante se limite essentiellement à l’ovule. L’analyse de plantes transgéniques d’interférence pour le gène ScRALF3 a révélé un rôle particulier lors de la mégagamétogénèse. Les plantes transgéniques présentent des divisions mitotiques anormales qui empêchent le développement complet du sac embryonnaire. Le positionnement des noyaux, de même que la synchronisation des divisions au sein du syncytium, semblent responsables de cette perte de progression lors de la mégagamétogénèse. L’isolement du promoteur de même que l’analyse plus précise d’expression au sein de l’ovule révèle une localisation sporophytique du transcrit. La voie de signalisation de l’auxine régule également la transcription de ScRALF3. De surcroît, ScRALF3 est un peptide empruntant la voie de sécrétion médiée par le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi. En somme, ScRALF3 est un important facteur facilitant la communication entre le sporophyte et le gamétophyte pour amener à maturité le sac embryonnaire. L’identification d’un orthologue potentiel chez Arabidopsis thaliana a conduit à la caractérisation de AtRALF34. L’absence de phénotype lors du développement du sac embryonnaire suggère, cependant, de la redondance génétique au sein de la grande famille des gènes de type RALF. Néanmoins, les peptides RALFs apparaissent comme d’importants régulateurs lors de la reproduction chez Solanum chacoense et Arabidopsis thaliana.

Étude du trafic cellulaire de la convertase de proprotéine PCSK9 responsable de la dégradation du récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR)

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de mortalité dans les pays industrialisés. L'hypercholestérolémie constitue un facteur de risque majeur pour les MCV. Elle est caractérisée par des niveaux élevés de lipoprotéines de faible densité (LDL, aussi appelé “mauvais cholestérol”). La présence prolongée de haut niveaux de LDL dans la circulation augmente le risque de formation de plaques athérosclérotiques, ce qui peut conduire à l'obstruction des artères et l'infarctus du myocarde. Le LDL est normalement extrait du sang par sa liaison au récepteur du LDL (LDLR) qui est responsable de son endocytose dans les hépatocytes. Des études génétiques humaines ont identifié PCSK9 (proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) comme le troisième locus responsable de l'hypercholestérolémie autosomique dominante après le LDLR et son ligand l’apolipoprotéine B-100. PCSK9 interagit avec le LDLR et induit sa dégradation, augmentant ainsi les niveaux plasmatiques de LDL. Les mutations gain de fonction (GF) de PCSK9 sont associées à des niveaux plasmatiques élevés de LDL et à l'apparition précoce des MCV, alors que les mutations perte de fonction (PF) de PCSK9 diminuent le risque de MCV jusqu’à ~ 88% grâce à une réduction du LDL circulant. De ce fait, PCSK9 constitue une cible pharmacologique importante pour réduire le risque de MCV. PCSK9 lie le LDLR à la surface cellulaire et/ou dans l'appareil de Golgi des hépatocytes et provoque sa dégradation dans les lysosomes par un mécanisme encore mal compris. Le but de cette étude est de déterminer pourquoi certaines mutations humaines de PCSK9 sont incapables de dégrader le LDLR tandis que d'autres augmentent sa dégradation dans les lysosomes. Plusieurs mutations GF et PF de PCSK9 ont été fusionnées à la protéine fluorecente mCherry dans le but d'étudier leur mobilité moléculaire dans les cellules hépatiques vivantes. Nos analyses quantitatives de recouvrement de fluorescence après photoblanchiment (FRAP) ont montré que les mutations GF (S127R et D129G) avaient une mobilité protéique plus élevée (> 35% par rapport au WT) dans le réseau trans- Golgien. En outre, nos analyses quantitatives de recouvrement de fluorescence inverse après photoblanchiment (iFRAP) ont montré que les mutations PF de PCSK9 (R46L) avaient une mobilité protéique plus lente (<22% par rapport au WT) et une fraction mobile beaucoup plus petite (<40% par rapport au WT). Par ailleurs, nos analyses de microscopie confocale et électronique démontrent pour la toute première fois que PCSK9 est localisée et concentrée dans le TGN des hépatocytes humains via son domaine Cterminal (CHRD) qui est essentiel à la dégradation du LDLR. De plus, nos analyses sur des cellules vivantes démontrent pour la première fois que le CHRD n'est pas nécessaire à l'internalisation de PCSK9. Ces résultats apportent de nouveaux éléments importants sur le mécanisme d'action de PCSK9 et pourront contribuer ultimement au développement d'inhibiteurs de la dégradation du LDLR induite par PCSK9.

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.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.

Over Expression of the CMP-sialic Acid Transporter in Chinese Hamster Ovary Cells Leads to Increased Sialylation

Most glyco-engineering approaches used to improve quality of recombinant glycoproteins involve the manipulation of glycosyltransferase and/or glycosidase expression. We investigated whether the over expression of nucleotide sugar transporters, particularly the CMP-sialic acid transporter (CMP-SAT), would be a means to improve the sialylation process in CHO cells. We hypothesized that increasing the expression of the CMP-SAT in the cells would increase the transport of the CMP-sialic acid in the Golgi lumen, hence increasing the intra-lumenal CMP-sialic acid pool, and resulting in a possible increase in sialylation extent of proteins being produced. We report the construction of a CMP-SAT expression vector which was used for transfection into CHO-IFNγ, a CHO cell line producing human IFNγ. This resulted in approximately 2 to 5 times increase in total CMP-SAT expression in some of the positive clones as compared to untransfected CHO-IFNγ, as determined using real-time PCR analysis. This in turn concurred with a 9.6% to 16.3% percent increase in site sialylation. This engineering approach has thus been identified as a novel means of improving sialylation in recombinant glycoprotein therapeutics. This strategy can be utilized feasibly on its own, or in combination with existing sialylation improvement strategies. It is believed that such multi-prong approaches are required to effectively manipulate the complex sialylation process, so as to bring us closer to the goal of producing recombinant glycoproteins of high and consistent sialylation from mammalian cells.

Aproximación didáctica al método científico.

Recoge, en su primera parte, una panorámica de lo que ha significado el método científico en l a innovación didáctica, y establece relaciones entre el movimiento didáctico y los pensadores científicos. En la segunda parte sitúa aspectos básicos del método científico entre una aproximación al conocimiento y la aproximación del alumnado a la realidad observable. Plantea reflexiones didácticas y ejemplos de actividades. La tercera parte resume una experiencia didáctica realizada con estudiantes del Curso de Orientación Universitaria sobre el aparato de Golgi.

Towards the automatic reconstruction of dendritic trees using particle filters

The 3D reconstruction of a Golgi-stained dendritic tree from a serial stack of images captured with a transmitted light bright-field microscope is investigated. Modifications to the bootstrap filter are discussed such that the tree structure may be estimated recursively as a series of connected segments. The tracking performance of the bootstrap particle filter is compared against Differential Evolution, an evolutionary global optimisation method, both in terms of robustness and accuracy. It is found that the particle filtering approach is significantly more robust and accurate for the data considered.

A novel, non-canonical mechanism of regulation of MST3 (mammalian Sterile20-related kinase 3)

The canonical pathway of regulation of the germinal centre kinase (GCK) III subgroup member, mammalian Sterile20-related kinase 3 (MST3), involves a caspase-mediated cleavage between N-terminal catalytic and C-terminal regulatory domains with possible concurrent autophosphorylation of the activation loop MST3(Thr178-), induction of Ser-/Thr-protein kinase activity and nuclear localisation. We identified an alternative ‘non-canonical’ pathway of MST3 activation (regulated primarily through dephosphorylation) which may also be applicable to other GCKIII (and GCKVI) subgroup members. In the basal state, inactive MST3 co-immunoprecipitated with the Golgi protein, GOLGA2/gm130. Activation of MST3 by calyculin A (a protein Ser-/Thr- phosphatase 1/2A inhibitor) stimulated (auto)phosphorylation of MST3(Thr178-) in the catalytic domain with essentially simultaneous cis-autophosphorylation of MST3(Thr328-) in the regulatory domain, an event also requiring the MST3(341-376) sequence which acts as a putative docking domain. MST3(Thr178-) phosphorylation increased MST3 kinase activity but this activity was independent of MST3(Thr328-) phosphorylation. Interestingly, MST3(Thr328-) lies immediately C-terminal to a STRAD pseudokinase-like site recently identified as being involved in binding of GCKIII/GCKVI members to MO25 scaffolding proteins. MST3(Thr178- /Thr328-) phosphorylation was concurrent with dissociation of MST3 from GOLGA2/gm130 and association of MST3 with MO25, and MST3(Thr328-) phosphorylation was necessary for formation of the activated MST3-MO25 holocomplex.

SOcK, MiSTs, MASK and STicKs: the GCKIII (germinal centre kinase III) kinases and their heterologous protein–protein interactions

The GCKIII (germinal centre kinase III) subfamily of the mammalian Ste20 (sterile 20)-like group of serine/threonine protein kinases comprises SOK1 (Ste20-like/oxidant-stressresponse kinase 1), MST3 (mammalian Ste20-like kinase 3) and MST4. Initially, GCKIIIs were considered in the contexts of the regulation of mitogen-activated protein kinase cascades and apoptosis. More recently, their participation in multiprotein heterocomplexes has become apparent. In the present review, we discuss the structure and phosphorylation of GCKIIIs and then focus on their interactions with other proteins. GCKIIIs possess a highly-conserved, structured catalytic domain at the N-terminus and a less-well conserved C-terminal regulatory domain. GCKIIIs are activated by tonic autophosphorylation of a T-loop threonine residue and their phosphorylation is regulated primarily through protein serine/threonine phosphatases [especially PP2A (protein phosphatase 2A)]. The GCKIII regulatory domains are highly disorganized, but can interact with more structured proteins, particularly the CCM3 (cerebral cavernous malformation 3)/PDCD10 (programmed cell death 10) protein. We explore the role(s) of GCKIIIs (and CCM3/PDCD10) in STRIPAK (striatin-interacting phosphatase and kinase) complexes and their association with the cis-Golgi protein GOLGA2 (golgin A2; GM130). Recently, an interaction of GCKIIIs with MO25 has been identified. This exhibits similarities to the STRADα (STE20-related kinase adaptor α)–MO25 interaction (as in the LKB1–STRADα–MO25 heterotrimer) and, at least for MST3, the interaction may be enhanced by cis-autophosphorylation of its regulatory domain. In these various heterocomplexes, GCKIIIs associate with the Golgi apparatus, the centrosome and the nucleus, as well as with focal adhesions and cell junctions, and are probably involved in cell migration, polarity and proliferation. Finally, we consider the association of GCKIIIs with a number of human diseases, particularly cerebral cavernous malformations.

Trafficking of storage proteins in developing grain of wheat

The processing properties of the wheat flour are largely determined by the structures and interactions of the grain storage proteins (also called gluten proteins) which form a continuous visco-elastic network in dough. Wheat gluten proteins are classically divided into two groups, the monomeric gliadins and the polymeric glutenins, with the latter being further classified into low molecular weight (LMW) and high molecular weight (HMW) subunits. The synthesis, folding and deposition of the gluten proteins take place within the endomembrane system of the plant cell. However, determination of the precise routes of trafficking and deposition of individual gluten proteins in developing wheat grain has been limited in the past by the difficulty of developing monospecific antibodies. To overcome this limitation, a single gluten protein (a LMW subunit) was expressed in transgenic wheat with a C-terminal epitope tag, allowing the protein to be located in the cells of the developing grain using highly specific antibodies. This approach was also combined with the use of wider specificity antibodies to compare the trafficking and deposition of different gluten protein groups within the same endosperm cells. These studies are in agreement with previous suggestions that two trafficking pathways occur in wheat, with the proteins either being transported via the Golgi apparatus into the vacuole or accumulating directly within the lumen of the ER. They also suggest that the same individual protein could be trafficked by either pathway, possibly depending on the stage of development, and that segregation of gluten proteins both between and within protein bodies may occur.

Expression of Connexins in Normal and Neoplastic Canine Bone Tissue

Previous studies showed that intercellular communication by gap junctions has a role in bone formation. The main connexin involved in the development, differentiation, and regulation of bone tissue is connexin (Cx) 43. In addition, Cx46 is also expressed, mostly localized within the trans-Golgi region. Alterations in the expression pattern and aberrant location of these connexins are associated with oncogenesis, demonstrating a deficient gap junctional intercellular communication (GJIC) capacity in neoplastic tissues. In this study, we evaluated normal and neoplastic bone tissues regarding the expression of Cx43 and Cx46 by immunofluorescence, gene expression of these connexins by real-time PCR, and their correlation with cell proliferation index and deposition of collagen. Fourteen neoplastic bone lesions, including 13 osteosarcomas and I multilobular tumor of bone, were studied. The mRNA levels of Cx43 were similar between normal and neoplastic bone tissue. In normal bone tissue, the Cx43 protein was found mainly in the intercellular membranes. However, in all bone tumors studied here, the Cx43 was present in both cell membranes and also aberrantly in the cytoplasm. Regarding only tumor samples, we determined a possible inverse correlation between Cx43 expression and cellular proliferation, although a positive correlation between Cx43 expression and collagen deposition was also noted. In contrast, Cx46 had lower levels of expression in neoplastic bone tissues when compared with normal bone and was found retained in the perinuclear region. Even though there are differences between these two connexins regarding expression in neoplastic versus normal tissues, we concluded that there are differences regarding the subcellular location of these connexins in normal and neoplastic dog bone tissues and suggest a possible correlation between these findings and some aspects of cellular proliferation and possibly differentiation.

Cytoplasmic maturation of bovine oocytes: Structural and biochemical modifications and acquisition of developmental competence

Oocyte maturation is a long process during which oocytes acquire their intrinsic ability to support the subsequent stages of development in a stepwise manner, ultimately reaching activation of the embryonic genome. This process involves complex and distinct, although linked, events of nuclear and cytoplasmic maturation. Nuclear maturation mainly involves chromosomal segregation, whereas cytoplasmic maturation involves organelle reorganization and storage of mRNAs, proteins and transcription factors that act in the overall maturation process, fertilization and early embryogenesis. Thus, for didactic purposes, we subdivided cytoplasmic maturation into: (1) organelle redistribution, (2) cytoskeleton dynamics, and (3) molecular maturation. Ultrastructural analysis has shown that mitochondria, ribosomes, endoplasmic reticulum, cortical granules and the Golgi complex assume different positions during the transition from the germinal vesicle stage to metaphase II. The cytoskeletal microfilaments and microtubules present in the cytoplasm promote these movements and act on chromosome segregation. Molecular maturation consists of transcription, storage and processing of maternal mRNA, which is stored in a stable, inactive form until translational recruitment. Polyadenylation is the main mechanism that initiates protein translation and consists of the addition of adenosine residues to the 3` terminal portion of mRNA. Cell cycle regulators, proteins, cytoplasmic maturation markers and components of the enzymatic antioxidant system are mainly transcribed during this stage. Thus, the objective of this review is to focus on the cytoplasmic maturation process by analyzing the modifications in this compartment during the acquisition of meiotic competence for development. (c) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

On spermiogenesis, sperm cell morphology and accompanying secretions of Copidognathus (Acari: Halacaridae)

The genus Copidognathus includes one-third of the species of Halacaridae described to date. This article describes spermiogenesis, sperm cell morphology and accompanying secretions from three species of Copidognathus. Initial spermatids have electron-dense cytoplasm with scattered mitochondria, a well-developed Golgi body, and nuclei with patches of heterochromatin. The cytoplasm and nuclei of these cells undergo intense swelling. The second spermatids are large electron-translucent cells, with small mitochondria in row along the remains of the endoplasmatic reticulum. In the succeeding stage, most of the cytoplasmatic structures and mitochondria have disappeared or have undergone profound transformations. Nuclei and cells elongate and chromatin begins to condense near the nuclear envelope. An acrosomal complex appears at the tip of the nucleus. The acrosomal filament is thick and runs the entire length of the nucleus. Plasmalemmal invaginations at the cell surface give rise to tubules filled with an electron-dense material. Sperm cell maturation is completed in the ventral portion of the germinal part, near the testicular lumen. As a final step in spermiogenesis, cytoplasm of the last spermatid undergoes a moderate condensation and the cariotheca disappears. Mature sperm cells were found in a matrix of ""simple"" and ""complex"" corpuscles, the latter consisting of flattened, spindle-shaped secreted bodies. Rather than in individual sperm aggregates, spermatozoa were contained in a single droplet inside the vas deferens, on a large secretion mass, structured as rows of platelets sunk in a fine grained matrix. Each mature sperm cell is covered by a thick secreted coat. In contrast to the genera Rhombognathus and other Actinotrichida, Copidognathus displays a set of features that must be regarded as apomorphic. The absence of usual mitochondria, the presence of electro-dense tubules and secretions similar to those present in Thalassarachna and Halacarellus, and the pattern of nuclear condensation are possibly shared apomorphies with these latter genera. (C) 2010 Elsevier GmbH. All rights reserved.