Transformation of mammalian cells by overexpressing H2O2-generating peroxisomal fatty acyl-CoA oxidase.

Peroxisome proliferators induce qualitatively predictable pleiotropic responses, including development of hepatocellular carcinomas in rats and mice despite the inability of these compounds to interact with and damage DNA directly. In view of the nongenotoxic nature of peroxisome proliferators, it has been postulated that hepatocarcinogenesis by this class of chemicals is due to a receptor-mediated process leading to transcriptional activation of H2O2-generating peroxisomal fatty acyl-CoA oxidase (ACOX) in liver. To test this hypothesis, we overexpressed rat ACOX in African green monkey kidney cells (CV-1 cells) under control of the cytomegalovirus promoter. A stably transfected CV-1 cell line overexpressing rat ACOX, designated CV-ACOX4, when exposed to a fatty acid substrate (150 microM linoleic acid) for 2-6 weeks, formed transformed foci, grew efficiently in soft agar, and developed adenocarcinomas when transplanted into nude mice. These findings indicate that sustained overexpression of H2O2-generating ACOX causes cell transformation and provide further support for the role of peroxisome proliferation in hepatocarcinogenesis induced by peroxisome proliferators.

Crystallization of the C-terminal domain of the mouse brain cytosolic long-chain acyl-CoA thioesterase

The mammalian long-chain acyl-CoA thioesterase, the enzyme that catalyses the hydrolysis of acyl-CoAs to free fatty acids, contains two fused 4HBT (4-hydroxybenzoyl-CoA thioesterase) motifs. The C-terminal domain of the mouse long-chain acyl-CoA thioesterase (Acot7) has been expressed in bacteria and crystallized. The crystals were obtained by vapour diffusion using PEG 2000 MME as precipitant at pH 7.0 and 290 K. The crystals have the symmetry of space group R32 ( unit-cell parameters a = b = 136.83, c = 99.82 angstrom, gamma = 120 degrees). Two molecules are expected in the asymmetric unit. The crystals diffract to 2.4 angstrom resolution using the laboratory X-ray source and are suitable for crystal structure determination.

In silico analysis of mitochondrial proteins

Le rôle important joué par la mitochondrie dans la cellule eucaryote est admis depuis longtemps. Cependant, la composition exacte des mitochondries, ainsi que les processus biologiques qui sy déroulent restent encore largement inconnus. Deux facteurs principaux permettent dexpliquer pourquoi létude des mitochondries progresse si lentement : le manque defficacité des méthodes didentification des protéines mitochondriales et le manque de précision dans lannotation de ces protéines. En conséquence, nous avons développé un nouvel outil informatique, YimLoc, qui permet de prédire avec succès les protéines mitochondriales à partir des séquences génomiques. Cet outil intègre plusieurs indicateurs existants, et sa performance est supérieure à celle des indicateurs considérés individuellement. Nous avons analysé environ 60 génomes fongiques avec YimLoc afin de lever la controverse concernant la localisation de la bêta-oxydation dans ces organismes. Contrairement à ce qui était généralement admis, nos résultats montrent que la plupart des groupes de Fungi possèdent une bêta-oxydation mitochondriale. Ce travail met également en évidence la diversité des processus de bêta-oxydation chez les champignons, en corrélation avec leur utilisation des acides gras comme source dénergie et de carbone. De plus, nous avons étudié le composant clef de la voie de bêta-oxydation mitochondriale, lacyl-CoA déshydrogénase (ACAD), dans 250 espèces, couvrant les 3 domaines de la vie, en combinant la prédiction de la localisation subcellulaire avec la classification en sous-familles et linférence phylogénétique. Notre étude suggère que les gènes ACAD font partie dune ancienne famille qui a adopté des stratégies évolutionnaires innovatrices afin de générer un large ensemble denzymes susceptibles dutiliser la plupart des acides gras et des acides aminés. Finalement, afin de permettre la prédiction de protéines mitochondriales à partir de données autres que les séquences génomiques, nous avons développé le logiciel TESTLoc qui utilise comme données des Expressed Sequence Tags (ESTs). La performance de TESTLoc est significativement supérieure à celle de tout autre outil de prédiction connu. En plus de fournir deux nouveaux outils de prédiction de la localisation subcellulaire utilisant différents types de données, nos travaux démontrent comment lassociation de la prédiction de la localisation subcellulaire à dautres méthodes danalyse in silico permet daméliorer la connaissance des protéines mitochondriales. De plus, ces travaux proposent des hypothèses claires et faciles à vérifier par des expériences, ce qui présente un grand potentiel pour faire progresser nos connaissances des métabolismes mitochondriaux.

The Penicillium chrysogenum aclA gene encodes a broad-substrate-specificity acyl-coenzyme A ligase involved in activation of adipic acid, a side-chain precursor for cephem antibiotics

Activation of the cephalosporin side-chain precursor to the corresponding CoA-thioester is an essential step for its incorporation into the P-lactam backbone. To identify an acyl-CoA ligase involved in activation of adipate, we searched in the genome database of Penicillium chrysogenum for putative structural genes encoding acyl-CoA ligases. Chemostat-based transcriptome analysis was used to identify the one presenting the highest expression level when cells were grown in the presence of adipate. Deletion of the gene renamed aclA, led to a 32% decreased specific rate of adipate consumption and a threefold reduction of adipoyl-6-aminopenicillanic acid levels, but did not affect penicillin V production. After overexpression in Escherichia coli, the purified protein was shown to have a broad substrate range including adipate. Finally, protein-fusion with cyan-fluorescent protein showed co-localization with microbody-borne acyl-transferase. Identification and functional characterization of aclA may aid in developing future metabolic engineering strategies for improving the production of different cephalosporins. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Functional interactions of peroxisome proliferator-activated receptor, retinoid-X receptor, and Sp1 in the transcriptional regulation of the acyl-coenzyme-A oxidase promoter.

Peroxisome proliferator-activated receptor (PPARs) are members of the nuclear receptor superfamily. For transcriptional activation of their target genes, PPARs heterodimerize with the retinoid-X receptor (RXR). The convergence of the PPAR and RXR signaling pathways has been shown to have an important function in lipid metabolism. The promoter of the gene encoding the acyl-coenzyme-A oxidase (ACO), the rate-limiting enzyme in peroxisomal beta-oxidation of fatty acids, is a target site of PPAR action. In this study, we examined the role and the contribution of both cis-and trans-acting factors in the transcriptional regulation of this gene using transient transfections in insect cells. We identified several functional cis-acting elements present in the promoter of the ACO gene and established that PPAR-dependent as well as PPAR-independent mechanisms can activate the ACO promoter in these cells. We show that the PPAR/RXR heterodimer exerts its effect through two response elements within the ACO promoter, in synergy with the transcription factor Sp1 via five Sp1-binding sites. Furthermore, this functional interaction also occurs when Sp1 is co-expressed with PPAR or RXR alone, indicating that activation can occur independently of PPAR/RXR heterodimers.

Saccharomyces cerevisiae, a tool to study the β-oxidation through the synthesis of polyhydroxyalkanoates

Summary Polyhydroxyalkanoates (PHAs) represent a family of polyesters naturally synthesized by a wide variety of bacteria. Through their thermoplastic and elastomeric qualities, together with their biodegradable and renewable properties, they are predicted to be a good alternative to the petroleum- derived plastics. Nevertheless, as PHA production costs using bacteria fermentation are still too high, PHA synthesis within eukaryotic systems, such as plants, has been elaborated. Although the costs were then efficiently lowered, the yield of PHAs produced remained low. In this study, Saccharomyces cerevisae has been used as another eukaryotic model in order to reveal the steps which limit PHA production. These cells express the PHA synthase of Pseudomonas aeruginosa and the PHAs obtained were analyzed to understand the flux of fatty acids towards and through the peroxisomal β-oxidation core cycle, generating the main substrate of the PHA synthase. When S. cerevisiae wild-type cells are grown in a media containing glucose as carbon source as well as fatty acids, the PHA monomer composition is largely influenced by the nature of the external fatty acid used. Thus, even-chain PHA monomers are generated from oleic acid (18:1Δ9cis) and odd- chain PHA monomers are generated from heptadecenoic acid (17:1Δ. 10 cis). Moreover, PHA synthesis is dependent on the first two enzymes of the 0-oxidation core cycle, the acyl-CoA oxidase and the multifunctional enzyme enoyl-CoA hydratase II / R-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase. S. cerevisiae mutant cells growing on oleic or heptadecenoic acid and deficient in either the R-3- hydroxyacyl-CoA dehydrogenase or in the 3-ketothiolase activity, the last β-oxidation cycle steps, surprisingly contained PHAs of predominantly even-chain monomers. This is also noticed in wild- type and mutants grown on glucose or raffinose, indicating that the substrate used for PHA synthesis is generated from the degradation of intracellular short- and medium-chain fatty acids by the 3- oxidation cycle. Inhibition of fatty acid biosynthesis by cerulenin blocks the synthesis of PHAs from intracellular fatty acids but still enables the use of extracellular fatty acids for polymer production. Together, these results uncovered the existence of a substantial futile cycle whereby short- and medium-chain intermediates of the cytoplasmic fatty acid biosynthetic pathway are directed towards the peroxisomal β-oxidation pathway. In this thesis, no increase of the yield of PHA produced could be obtained. But the PHA synthesis confirmed the carbon flux into and through the β-oxidation core cycle and unveiled the existence of novel mechanisms. It is thus a good tool to study in vivo the flux of carbons in S. cerevisiae cells. Résumé Les polyhydroxyalkanoates (PHAs) sont une famille de polyesters naturellement synthétisés par un grand nombre de bactéries. Ayant des propriétés de thermoplastiques, d'élastomères et étant des ressources biodégradables et renouvelables, les PHAs représentent une bonne alternative aux plastiques dérivés du pétrole. Pour pallier aux coûts considérables de la production de PHAs par fermentation bactérienne, la synthèse de PHAs par des systèmes eucaryotes telles les plantes a été élaborée. Les coûts ont ainsi efficacement été diminués, mais le rendement de PHAs produits reste faible. Dans cette étude, Saccharomyces cerevisiae a été utilisé comme autre modèle eucaryote pour révéler les étapes limitantes de la production de PHAs. Les PHAs obtenus dans les cellules exprimant la F'HA synthase de Pseudomonas aeruginosa ont été analysés afin de comprendre le flux d'acides gras vers et à travers le cycle péroxisomal de la β-oxidation, principal producteur du substrat de la PHA synthase. Lorsque la souche S. cerevisiae de type sauvage se développe dans un milieu contenant du glucose et des acides gras, la composition des monomères de PHAs est influencée par la nature des acides gras extracellulaires. Ainsi, les monomères pairs sont générés par l'acide oléique (18:1Δ9cis), tandis que les impairs le sont par l'acide heptadécénoïque (17:1Δ10cis). La synthèse de PHAs est dépendante des deux premières enzymes de la β-oxidation; l'acyl-CoA oxidase et l'enzyme multifonctionnelle enoyl-CoA hydratase II / R-3-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase. Les souches mutantes ne possédant pas les activités de la R-3-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase ou de la 3- ketothiolase contiennent, en présence d'acide oléique ou heptadécénoïque, des PHAs composés essentiellement de monomères pairs. Cela a également été observé en présence de glucose ou de raffinose uniquement. Le substrat utilisé pour la synthèse de PHAs a ainsi été généré par la dégradation d'acides gras intracellulaires à chaîne courte et moyenne via le cycle de la β-oxidation. L'inhibition de la synthèse d'acides gras par la cérulénine a bloqué la synthèse de PHAs par les acides gras internes. Ces résultats ont révélés l'existence d'un cycle futile par lequel des intermédiaires à chaîne courte et moyenne de la synthèse cytoplasmique d'acides gras sont dirigés vers le cycle péroxisomal de la β-oxidation. Dans cette étude, le rendement de PHAs produits reste inchangé, mais l'analyse des PHAs permet de confirmer le flux de carbones vers et à travers le cycle péroxisomal de la β-oxidation et l'existence de nouveaux méchanismes a été dévoilée. Cette synthèse s'avère être un bon outil pour étudier in vivo le flux de carbones dans les cellules de S. cerevisiae.

Altérations du métabolisme cardiaque associées à des désordres génétiques de l’oxydation des acides gras à chaîne longue chez la souris

Bien que le changement dans le choix des substrats énergétiques des acides gras (AGs) vers les glucides soit considéré comme bénéfique pour le cœur insuffisant, il n’est pas clair à savoir pourquoi les patients atteints de désordres de la β-oxydation (β-OX) des AGs à chaîne longue (AGCLs) développent des troubles du rythme et des cardiomyopathies. De plus, le traitement actuel ne permet pas de prévenir l’apparition du phénotype clinique chez tous les patients, spécifiquement en condition de jeûne ou de stress. Ainsi, plusieurs modèles de souris déficientes pour des enzymes impliquées dans l’oxydation des acides gras ont été développés de manière à améliorer les connaissances de la maladie ainsi que les traitements offerts aux patients. À cet égard, cette étude vise à évaluer le phénotype métabolique et fonctionnel des cœurs de souris déficientes pour le récepteur activé de la prolifération des peroxysomes-α (PPARα), un facteur de transcription des gènes impliqués notamment dans la β-OX des AGs, et pour la déshydrogénase des acyl-CoA à très longue chaîne (very-long chain acyl-CoA dehydrogenase, VLCAD), le déficit de l’oxydation des AGCLs le plus commun chez l’humain. L’approche expérimentale utilisée comprend plusieurs techniques dont (i) la perfusion ex vivo de cœur de souris au travail combinée à l’utilisation de substrats marqués au carbone 13 (13C) et à l’analyse par chromatographie gazeuse-spectrométrie de masse (GCMS), (ii) l’analyse de l’expression génique par qPCR et (iii) l’analyse de l’activité électrique du cœur in vivo par télémétrie. De manière inattendue, les résultats de cette étude menée chez la souris ont permis de mettre en évidence que des déficits pour des protéines impliquées dans l’oxydation des AGCLs sont associés à des altérations du métabolisme (i) des glucides, (ii) des AGs polyinsaturés (AGPIs), et (iii) mitochondrial, incluant l’anaplérose, en plus d’être liés à des désordres de la fonction électrique du cœur, à savoir une prolongation du segment QTc. Pris dans leur ensemble, les résultats de cette thèse pourraient servir à l’élaboration de nouvelles interventions métaboliques destinées à améliorer les traitements possibles et donc, la qualité de vie des patients atteints de désordres héréditaires de la β-OX des AGCLs.

Étude dans la cellule bêta pancréatique de voies inhibitrices de la sécrétion d'insuline liées au métabolisme des lipides

Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie métabolique complexe causée par des facteurs génétiques mais aussi environnementaux, tels la sédentarité et le surpoids. La dysfonction de la cellule β pancréatique est maintenant reconnue comme l’élément déterminant dans le développement du DT2. Notre laboratoire s’intéresse à la sécrétion d’insuline par la cellule β en réponse aux nutriments calorigéniques et aux mécanismes qui la contrôle. Alors que la connaissance des mécanismes responsables de l’induction de la sécrétion d’insuline en réponse aux glucose et acides gras est assez avancée, les procédés d’inhibition de la sécrétion dans des contextes normaux ou pathologiques sont moins bien compris. L’objectif de la présente thèse était d’identifier quelques-uns de ces mécanismes de régulation négative de la sécrétion d’insuline dans la cellule β pancréatique, et ce en situation normale ou pathologique en lien avec le DT2. La première hypothèse testée était que l’enzyme mitochondriale hydroxyacyl-CoA déshydrogénase spécifique pour les molécules à chaîne courte (short-chain hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, SCHAD) régule la sécrétion d’insuline induite par le glucose (SIIG) par la modulation des concentrations d’acides gras ou leur dérivés tels les acyl-CoA ou acyl-carnitine dans la cellule β. Pour ce faire, nous avons utilisé la technologie des ARN interférants (ARNi) afin de diminuer l’expression de SCHAD dans la lignée cellulaire β pancréatique INS832/13. Nous avons par la suite vérifié chez la souris DIO (diet-induced obesity) si une exposition prolongée à une diète riche en gras activerait certaines voies métaboliques et signalétiques assurant une régulation négative de la sécrétion d’insuline et contribuerait au développement du DT2. Pour ce faire, nous avons mesuré la SIIG, le métabolisme intracellulaire des lipides, la fonction mitochondriale et l’activation de certaines voies signalétiques dans les îlots de Langerhans isolés des souris normales (ND, normal diet) ou nourries à la dière riche en gras (DIO) Nos résultats suggèrent que l’enzyme SCHAD est importante dans l’atténuation de la sécrétion d’insuline induite par le glucose et les acides aminés. En effet, l’oxydation des acides gras par la protéine SCHAD préviendrait l’accumulation d’acyl-CoA ou de leurs dérivés carnitine à chaîne courtes potentialisatrices de la sécrétion d’insuline. De plus, SCHAD régule le métabolisme du glutamate par l’inhibition allostérique de l’enzyme glutamate déshydrogénase (GDH), prévenant ainsi une hyperinsulinémie causée par une sur-activité de GDH. L’étude de la dysfonction de la cellule β dans le modèle de souris DIO a démontré qu’il existe une grande hétérogénéité dans l’obésité et l’hyperglycémie développées suite à la diète riche en gras. L’orginialité de notre étude réside dans la stratification des souris DIO en deux groupes : les faibles et forts répondants à la diète (low diet responders (LDR) et high diet responder (HDR)) sur la base de leur gain de poids corporel. Nous avons mis en lumières divers mécanismes liés au métabolisme des acides gras impliqués dans la diminution de la SIIG. Une diminution du flux à travers le cycle TG/FFA accompagnée d’une augmentation de l’oxydation des acides gras et d’une accumulation intracellulaire de cholestérol contribuent à la diminution de la SIIG chez les souris DIO-HDR. De plus, l’altération de la signalisation par les voies AMPK (AMP-activated protein kinase) et PKC epsilon (protéine kinase C epsilon) pourrait expliquer certaines de ces modifications du métabolisme des îlots DIO et causer le défaut de sécrétion d’insuline. En résumé, nous avons mis en lumière des mécanismes importants pour la régulation négative de la sécrétion d’insuline dans la cellule β pancréatique saine ou en situation pathologique. Ces mécanismes pourraient permettre d’une part de limiter l’amplitude ou la durée de la sécrétion d’insuline suite à un repas chez la cellule saine, et d’autre part de préserver la fonction de la cellule β en retardant l’épuisement de celle-ci en situation pathologique. Certaines de ces voies peuvent expliquer l’altération de la sécrétion d’insuline dans le cadre du DT2 lié à l’obésité. À la lumière de nos recherches, le développement de thérapies ayant pour cible les mécanismes de régulation négative de la sécrétion d’insuline pourrait être bénéfique pour le traitement de patients diabétiques.

Physiopathologie des maladies métaboliques héréditaires des acyls-Coenzyme A révélée par l’étude d’un modèle animal déficient en 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-Coenzyme A lyase

La plupart des conditions détectées par le dépistage néonatal sont reliées à l'une des enzymes qui dégradent les acyls-CoA mitochondriaux. Le rôle physiopathologique des acyls-CoA dans ces maladies est peu connue, en partie parce que les esters liés au CoA sont intracellulaires et les échantillons tissulaires de patients humains ne sont généralement pas disponibles. Nous avons créé une modèle animal murin de l'une de ces maladies, la déficience en 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase (HL), dans le foie (souris HLLKO). HL est la dernière enzyme de la cétogenèse et de la dégradation de la leucine. Une déficience chronique en HL et les crises métaboliques aigües, produisent chacune un portrait anormal et distinct d'acyls-CoA hépatiques. Ces profils ne sont pas prévisibles à partir des niveaux d'acides organiques urinaires et d'acylcarnitines plasmatiques. La cétogenèse est indétectable dans les hépatocytes HLLKO. Dans les mitochondries HLLKO isolées, le dégagement de 14CO2 à partir du [2-14C]pyruvate a diminué en présence de 2-ketoisocaproate (KIC), un métabolite de la leucine. Au test de tolérance au pyruvate, une mesure de la gluconéogenèse, les souris HLLKO ne présentent pas la réponse hyperglycémique normale. L'hyperammoniémie et l'hypoglycémie, des signes classiques de plusieurs erreurs innées du métabolisme (EIM) des acyls-CoA, surviennent de façon spontanée chez des souris HLLKO et sont inductibles par l'administration de KIC. Une charge en KIC augmente le niveau d'acyls-CoA reliés à la leucine et diminue le niveau d'acétyl-CoA. Les mitochondries des hépatocytes des souris HLLKO traitées avec KIC présentent un gonflement marqué. L'hyperammoniémie des souris HLLKO répond au traitement par l'acide N-carbamyl-L-glutamique. Ce composé permet de contourner une enzyme acétyl-CoA-dépendante essentielle pour l’uréogenèse, le N-acétylglutamate synthase. Ceci démontre un mécanisme d’hyperammoniémie lié aux acyls-CoA. Dans une deuxième EIM des acyls-CoA, la souris SCADD, déficiente en déshydrogénase des acyls-CoA à chaînes courtes. Le profil des acyls-CoA hépatiques montre un niveau élevé du butyryl-CoA particulièrement après un jeûne et après une charge en triglycérides à chaîne moyenne précurseurs du butyryl-CoA.

Study of the 3-Hydroxy Eicosanoyl-Coenzyme A Dehydratase and (E)-2,3 Enoyl-Coenzyme A Reductase Involved in Acyl-Coenzyme A Elongation in Etiolated Leek Seedlings1

(R,S)-[1-14C]3-Hydroxy eicosanoyl-coenzyme A (CoA) has been chemically synthesized to study the 3-hydroxy acyl-CoA dehydratase involved in the acyl-CoA elongase of etiolated leek (Allium porrum L.) seedling microsomes. 3-Hydroxy eicosanoyl-CoA (3-OH C20:0-CoA) dehydration led to the formation of (E)-2,3 eicosanoyl-CoA, which has been characterized. Our kinetic studies have determined the optimal conditions of the dehydration and also resolved the stereospecificity requirement of the dehydratase for (R)-3-OH C20:0-CoA. Isotopic dilution experiments showed that 3-hydroxy acyl-CoA dehydratase had a marked preference for (R)-3-OH C20:0-CoA. Moreover, the very-long-chain synthesis using (R)-3-OH C20:0-CoA isomer and [2-14C]malonyl-CoA was higher than that using the (S) isomer, whatever the malonyl-CoA and the 3-OH C20:0-CoA concentrations. We have also used [1-14C]3-OH C20:0-CoA to investigate the reductant requirement of the enoyl-CoA reductase of the acyl-CoA elongase complex. In the presence of NADPH, [1-14C]3-OH C20:0-CoA conversion was stimulated. Aside from the product of dehydration, i.e. (E)-2,3 eicosanoyl-CoA, we detected eicosanoyl-CoA resulting from the reduction of (E)-2,3 eicosanoyl-CoA. When we replaced NADPH with NADH, the eicosanoyl-CoA was 8- to 10-fold less abundant. Finally, in the presence of malonyl-CoA and NADPH or NADH, [1-14C]3-OH C20:0-CoA led to the synthesis of very-long-chain fatty acids. This synthesis was measured using [1-14C]3-OH C20:0-CoA and malonyl-CoA or (E)-2,3 eicosanoyl-CoA and [2-14C]malonyl-CoA. In both conditions and in the presence of NADPH, the acyl-CoA elongation activity was about 60 nmol mg−1 h−1, which is the highest ever reported for a plant system.

Depletion of Acyl-Coenzyme A-Binding Protein Affects Sphingolipid Synthesis and Causes Vesicle Accumulation and Membrane Defects in Saccharomyces cerevisiae

Deletion of the yeast gene ACB1 encoding Acb1p, the yeast homologue of the acyl-CoA-binding protein (ACBP), resulted in a slower growing phenotype that adapted into a faster growing phenotype with a frequency >1:105. A conditional knockout strain (Y700pGAL1-ACB1) with the ACB1 gene under control of the GAL1 promoter exhibited an altered acyl-CoA profile with a threefold increase in the relative content of C18:0-CoA, without affecting total acyl-CoA level as previously reported for an adapted acb1Δ strain. Depletion of Acb1p did not affect the general phospholipid pattern, the rate of phospholipid synthesis, or the turnover of individual phospholipid classes, indicating that Acb1p is not required for general glycerolipid synthesis. In contrast, cells depleted for Acb1p showed a dramatically reduced content of C26:0 in total fatty acids and the sphingolipid synthesis was reduced by 50–70%. The reduced incorporation of [3H]myo-inositol into sphingolipids was due to a reduced incorporation into inositol-phosphoceramide and mannose-inositol-phosphoceramide only, a pattern that is characteristic for cells with aberrant endoplasmic reticulum to Golgi transport. The plasma membrane of the Acb1p-depleted strain contained increased levels of inositol-phosphoceramide and mannose-inositol-phosphoceramide and lysophospholipids. Acb1p-depleted cells accumulated 50- to 60-nm vesicles and autophagocytotic like bodies and showed strongly perturbed plasma membrane structures. The present results strongly suggest that Acb1p plays an important role in fatty acid elongation and membrane assembly and organization.

Fatty Acid Elongation Is Independent of Acyl-Coenzyme A Synthetase Activities in Leek and Brassica napus1

In both animal and plant acyl elongation systems, it has been proposed that fatty acids are first activated to acyl-coenzyme A (CoA) before their elongation, and that the ATP dependence of fatty acid elongation is evidence of acyl-CoA synthetase involvement. However, because CoA is not supplied in standard fatty acid elongation assays, it is not clear if CoA-dependent acyl-CoA synthetase activity can provide levels of acyl-CoAs necessary to support typical rates of fatty acid elongation. Therefore, we examined the role of acyl-CoA synthetase in providing the primer for acyl elongation in leek (Allium porrum L.) epidermal microsomes and Brassica napus L. cv Reston oil bodies. As presented here, fatty acid elongation was independent of CoA and proceeded at maximum rates with CoA-free preparations of malonyl-CoA. We also showed that stearic acid ([1-14C]18:0)-CoA was synthesized from [1-14C]18:0 in the presence of CoA-free malonyl-CoA or acetyl-CoA, and that [1-14C]18:0-CoA synthesis under these conditions was ATP dependent. Furthermore, the appearance of [1-14C]18:0 in the acyl-CoA fraction was simultaneous with its appearance in phosphatidylcholine. These data, together with the s of a previous study (A. Hlousek-Radojcic, H. Imai, J.G. Jaworski [1995] Plant J 8: 803–809) showing that exogenous [14C]acyl-CoAs are diluted by a relatively large endogenous pool before they are elongated, strongly indicated that acyl-CoA synthetase did not play a direct role in fatty acid elongation, and that phosphatidylcholine or another glycerolipid was a more likely source of elongation primers than acyl-CoAs.

Transcript profiling of papaya fruit reveals differentially expressed genes associated with fruit ripening

Papaya (Carica papaya L) fruit has a short shelf life due to fast ripening induced by ethylene, but little is known about the genetic control of ripening and attributes of fruit quality. Therefore, we identified ripening-related genes affected by ethylene using cDNA-AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism of cDNA). Transcript profiling of non-induced and ethylene-induced fruit samples was performed, and 71 differentially expressed genes were identified. Among those genes some involved in ethylene biosynthesis, regulation of transcription, and stress responses or plant defence were found (heat shock proteins, polygalacturonase-inhibiting protein, and acyl-CoA oxidases). Several transcription factors were isolated, and except for a 14-3-3 protein, an AP2 domain-containing factor, a salt-tolerant zinc finger protein, and a suppressor of PhyA-105 1, most of them were negatively affected by ethylene, including fragments of transcripts similar to VRN1, and ethylene responsive factors (ERF). With respect to fruit quality, genes related to cell wall structure or metabolism, volatiles or pigment precursors, and vitamin biosynthesis were also found. (C) 2010 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Defective protein folding and function in metabolic disorders: studies on the mitochondrial flavoenzyme ETF

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biochemistry at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa