Determination of the intramolecular disulfide bond arrangement and biochemical identification of the glycosylation sites of the nonstructural protein NS1 of Murray Valley encephalitis virus

The 12 cysteine residues in the flavivirus NS1 protein are strictly conserved, suggesting that they form disulfide bonds that are critical for folding the protein into a functional structure. In this study, we examined the intramolecular disulfide bond arrangement of NS1 of Murray Valley encephalitis virus and elucidated three of the six cysteine-pairing arrangements. Disulfide linkages were identified by separating tryptic-digested NS1 by reverse-phase high pressure liquid chromatography and analysing the resulting peptide peaks by protein sequencing, amino acid analysis and/or electrospray mass spectrometry. The pairing arrangements between the six amino-terminal cysteines were identified as follows: Cys(4)-Cys(15), Cys(55)-Cys(143) and Cys(179)-Cys(223). Although the pairing arrangements between the six carboxyterminal cysteines were not determined, we were able to eliminate several cysteine-pairing combinations. Furthermore, we demonstrated that all three putative N-linked glycosylation sites of NS1 are utilized and that the Asn(207) glycosylation site contains a mannose-rich glycan.

PrrC from Rhodobacter sphaeroides, a homologue of eukaryotic Sco proteins, is a copper-binding protein and may have a thiol-disulfide oxidoreductase activity

PrrC from Rhodobacter sphaeroides provides the signal input to a two-component signal transduction system that senses changes in oxygen tension and regulates expression of genes involved in photosynthesis (Eraso, J.M. and Kaplan, S. (2000) Biochemistry, 39, 2052-2062; Oh, J.-I. and Kaplan, S. (2000) EMBO J. 19, 42374247). It is also a homologue of eukaryotic Sco proteins and each has a C-x-x-x-C-P sequence. In mitochondrial Sco proteins these cysteines appear to be essential for the biogenesis Of the Cu-A centre of respiratory cytochrome oxidase. Overexpression and purification of a water-soluble and monomeric form of PrrC has provided sufficient material for a chemical and spectroscopic study of the properties of the four cysteine residues of PrrC, and its ability to bind divalent cations, including copper. PrrC expressed in the cytoplasm of Escherichia coli binds Ni2+ tightly and the data are consistent with a mononuclear metal site. Following removal of Ni2+ and formation of renatured metal-free rPrrC (apo-PrrC), Cu2+ could be loaded into the reduced form of PrrC to generate a protein with a distinctive UV-visible spectrum, having absorbance with a lambda(max) of 360 nm. The copper:PrrC ratio is consistent with the presence of a mononuclear metal centre. The cysteines of metal-free PrrC oxidise in the presence of air to form two intramolecular disulfide bonds, with one pair being extremely reactive. The cysteine thiols with extreme O-2 sensitivity are involved in copper binding in reduced PrrC since the same copper-loaded protein could not be generated using oxidised PrrC. Thus, it appears that PrrC, and probably Sco proteins in general, could have both a thiol-disulfide oxidoreductase function and a copper-binding role. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V. on behalf of the Federation of European Biochemical Societies.

A family of textilinin genes, two of which encode proteins with antihaemorrhagic properties

Two peptides, textilinins 1 and 2, isolated from the venom of the Australian common brown snake, Pseudonaja textilis textilis, are effective in preventing blood loss. To further investigate the potential of textilinins as anti-haemorrhagic agents, we cloned cDNAs encoding these proteins. The isolated full-length cDNA (430 bp in size) was shown to code for a 59 amino acid protein, corresponding in size to the native peptide, plus an additional 24 amino acid propeptide. Six such cDNAs were identified, differing in nucleotide sequence in the coding region but with an identical propeptide. All six sequences predicted peptides containing six conserved cysteines common to Kunitz-type serine protease inhibitors. When expressed as glutathione S-transferase (GST) fusion proteins and released by cleavage with thrombin, only those peptides corresponding to textilinin 1 and 2 were active in inhibiting plasmin with K-i values similar to those of their native counterparts and in binding to plasmin less tightly than aprotinin by two orders of magnitude. Similarly, in the mouse tail vein blood loss model only recombinant textilinin 1 and 2 were effective in reducing blood loss. These recombinant textilinins have potential as therapeutic agents for reducing blood loss in humans, obviating the need for reliance on aprotinin, a bovine product with possible risk of transmissible disease, and compromising the fibrinolytic system in a less irreversible manner.

Asymmetric contribution of α and β subunits to the activation of αβ heteromeric glycine receptors

This study investigated the role of beta subunits in the activation of alphabeta heteromeric glycine receptor (GlyR) chloride channels recombinantly expressed in HEK293 cells. The approach involved incorporating mutations into corresponding positions in alpha and beta subunits and comparing their effects on receptor function. Although cysteine-substitution mutations to residues in the N-terminal half of the alpha subunit M2-M3 loop dramatically impaired the gating efficacy, the same mutations exerted little effect when incorporated into corresponding positions of the beta subunit. Furthermore, although the alpha subunit M2-M3 loop cysteines were modified by a cysteine-specific reagent, the corresponding beta subunit cysteines showed no evidence of reactivity. These observations suggest structural or functional differences between alpha and beta subunit M2-M3 loops. In addition, a threonine-->leucine mutation at the 9' position in the beta subunit M2 pore-lining domain dramatically increased the glycine sensitivity. By analogy with the effects of the same mutation in other ligand-gated ion channels, it was concluded that the mutation affected the GlyR activation mechanism. This supports the idea that the GlyR beta subunit is involved in receptor gating. In conclusion, this study demonstrates that beta subunits contribute to the activation of the GlyR, but that their involvement in this process is significantly different to that of the alpha subunit.

Spectroscopic characterization of a novel 2 /[4Fe /4S] ferredoxin isolated from Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27774

Inorganica Chimica Acta 356 (2003) 215-221

Role of a novel disulfide bridge within the all-beta fold of soluble Rieske proteins

Journal of Biological Inorganic Chemistry (2010)15: 271-281

An NMR structural study of nickel-substituted rubredoxin

J Biol Inorg Chem (2010) 15:409–420 DOI 10.1007/s00775-009-0613-6

Structural and electron paramagnetic resonance (EPR) studies of mononuclear molybdenum enzymes from sulfate-reducing bacteria

Acc. Chem. Res., 2006, 39 (10), pp 788–796 DOI: 10.1021/ar050104k

Leishmania cysteine proteinases: from gene to subunit vaccine.

Whole genome sequences of microbial pathogens present new opportunities for clinical application. Presently, genome sequencing of the human protozoan parasite Leishmania major is in progress. The driving forces behind the genome project are to identify genes with key cellular functions and new drug targets, to increase knowledge on mechanisms of drug resistance and to favor technology transfer to scientists from endemic countries. Sequencing of the genome is also aimed at the identification of genes that are expressed in the infectious stages of the parasite and in particular in the intracellular form of the parasite. Several protective antigens of Leishmania have been identified. In addition to these antigens, lysosomal cysteine proteinases (CPs) have been characterized in different strains of Leishmania and Trypanosoma, as new target molecules. Recently, we have isolated and characterized Type I (CPB) and Type II (CPA) cysteine proteinase encoding genes from L. major. The exact function of cysteine proteinases of Leishmania is not completely understood, although there are a few reports describing their role as virulence factors. One specific feature of CPB in Leishmania and other trypanosomatids, is the presence of a Cterminal extension (CTE) which is possibly indicative of conserved structure and function. Recently, we demonstrated that DNA immunization of genetically susceptible BALB / c mice, using a cocktail of CPB and CPA genes, induced long lasting protection against L. major infection. This review intends to give an overview of the current knowledge on genetic vaccination used against leishmaniasis and the importance of CP genes for such an approach.

Access of extracellular cations to their binding sites in Na,K-ATPase: role of the second extracellular loop of the alpha subunit.

Na,K-ATPase, the main active transport system for monovalent cations in animal cells, is responsible for maintaining Na(+) and K(+) gradients across the plasma membrane. During its transport cycle it binds three cytoplasmic Na(+) ions and releases them on the extracellular side of the membrane, and then binds two extracellular K(+) ions and releases them into the cytoplasm. The fourth, fifth, and sixth transmembrane helices of the alpha subunit of Na,K-ATPase are known to be involved in Na(+) and K(+) binding sites, but the gating mechanisms that control the access of these ions to their binding sites are not yet fully understood. We have focused on the second extracellular loop linking transmembrane segments 3 and 4 and attempted to determine its role in gating. We replaced 13 residues of this loop in the rat alpha1 subunit, from E314 to G326, by cysteine, and then studied the function of these mutants using electrophysiological techniques. We analyzed the results using a structural model obtained by homology with SERCA, and ab initio calculations for the second extracellular loop. Four mutants were markedly modified by the sulfhydryl reagent MTSET, and we investigated them in detail. The substituted cysteines were more readily accessible to MTSET in the E1 conformation for the Y315C, W317C, and I322C mutants. Mutations or derivatization of the substituted cysteines in the second extracellular loop resulted in major increases in the apparent affinity for extracellular K(+), and this was associated with a reduction in the maximum activity. The changes produced by the E314C mutation were reversed by MTSET treatment. In the W317C and I322C mutants, MTSET also induced a moderate shift of the E1/E2 equilibrium towards the E1(Na) conformation under Na/Na exchange conditions. These findings indicate that the second extracellular loop must be functionally linked to the gating mechanism that controls the access of K(+) to its binding site.

Selective inhibition of CTL activation by a dipalmitoyl-phospholipid that prevents the recruitment of signaling molecules to lipid rafts.

Antigen-specific T-cell activation implicates a redistribution of plasma membrane-bound molecules in lipid rafts, such as the coreceptors CD8 and CD4, the Src kinases Lek and Fyn, and the linker for activation of T cells (LAT), that results in the formation of signaling complexes. These molecules partition in lipid rafts because of palmitoylation of cytoplasmic, membrane proximal cysteines, which is essential for their functional integrity in T-cell activation. Here, we show that exogenous dipalmitoyl-phosphatidylethanolamine (DPPE), but not the related unsaturated dioleoyl-phosphatidylethanolamine (DOPE), partitions in lipid rafts. DPPE inhibits activation of CD8(+) T lymphocytes by sensitized syngeneic antigen-presenting cells or specific major histocompatibility complex (MHC) peptide tetramers, as indicated by esterase release and intracellular calcium mobilization. Cytotoxic, T lymphocyte (CTL)-target cell conjugate formation is not affected by DPPE, indicating that engagement of the T-cell receptor by its cognate ligand is intact in lipid-treated cells. In contrast to other agents known to block raft-dependent signaling, DPPE efficiently inhibits the MHC peptide-induced recruitment of palmitoylated signaling molecules to lipid rafts and CTL activation without affecting cell viability or lipid raft integrity.

Biliverdin inhibits Toll-like receptor-4 (TLR4) expression through nitric oxide-dependent nuclear translocation of biliverdin reductase.

The cellular response to an inflammatory stressor requires a proinflammatory cellular activation followed by a controlled resolution of the response to restore homeostasis. We hypothesized that biliverdin reductase (BVR) by binding biliverdin (BV) quells the cellular response to endotoxin-induced inflammation through phosphorylation of endothelial nitric oxide synthase (eNOS). The generated NO, in turn, nitrosylates BVR, leading to nuclear translocation where BVR binds to the Toll-like receptor-4 (TLR4) promoter at the Ap-1 sites to block transcription. We show in macrophages that BV-induced eNOS phosphorylation (Ser-1177) and NO production are mediated in part by Ca(2+)/calmodulin-dependent kinase kinase. Furthermore, we show that BVR is S-nitrosylated on one of three cysteines and that this posttranslational modification is required for BVR-mediated signaling. BV-induced nuclear translocation of BVR and inhibition of TLR4 expression is lost in macrophages derived from Enos(-/-) mice. In vivo in mice, BV provides protection from acute liver damage and is dependent on the availability of NO. Collectively, we elucidate a mechanism for BVR in regulating the inflammatory response to endotoxin that requires eNOS-derived NO and TLR4 signaling in macrophages.

ASIC1a oligomerization structure-function of its extracellular vestibule and functional characterization of αS243Pβɣ ENaC

Quatre cristaux du canal ASIC1a ont été publiés et soutiennent une stoechiométrie trimérique. Cependant, ces données contredisant de précédentes analyses fonctionnelles effectuées sur des canaux de la même famille, notre intérêt fut porté sur l'oligomérisation d'ASIC1a. Dans ce sens, un nouvel essai couplant la méthode d'analyse par substitution de cystéines (SCAM) avec l'utilisation de réactifs sulfhydryls bifonctionnels (crosslinkers) a été mis en place. Le but étant de stabiliser, puis sélectionner les canaux fonctionnels, pour ensuite les séparer selon leur taille par SDS-PAGE. Grâce à cette technique, nous avons démontré que le complexe stabilisé a une taille coïncidant avec une organisation tétramérique. En plus de son oligomérisation, le chemin emprunté par les ions pour traverser le canal n'est pas clairement défini dans ces structures. De ce fait, utilisant une approche électrophysiologique, nous avons étudié le lien entre la structure et la fonction du vestibule extracellulaire d'ASIC1a. Dans ce but, nous nous sommes intéressés l'accessibilité de cystéines spécifiques localisées dans ce vestibule pour des réactifs méthanethiosulfonates (MTS). Ainsi, nous avons pu corréler les cinétiques de modification de ces cystéines par les MTS avec les effets sur le courant sodique, et donc avoir des informations supplémentaires sur la voie empruntée par les ions. De plus, la simulation informatique de liaison de ces réactifs illustre le remplissage total de ce vestibule. Fonctionnellement, cette interaction ne perturbe pas le passage de ions, c'est pourquoi il nous apparaît probable que le vestibule présente une taille plus large que celle illustrée par les cristaux. Dans un deuxième temps, notre intérêt fut porté sur ENaC. Ce canal est composé des trois sous-unités (a, ß et y) et est exprimé dans divers épithéliums, dont les tubules des reins. Il participe à l'homéostasie sodique et est essentiellement régulé par voie hormonale via l'aldostérone et la Vasopressine, mais également par des sérines protéases ou le Na+. Nous avons étudié la répercussion fonctionnelle de la mutation aS243P, découverte chez un nouveau-né prématuré atteint de pseudohypoaldostéronisme de type 1. Cette maladie autosomale récessive se caractérise, généralement, par une hyponatrémie liée à d'importantes pertes de sel dans les urines, une hyperkaliémie, ainsi qu'un niveau élevé d'aldostérone. Tout d'abord aucune des expériences biochimiques et électrophysiologiques n'a pu démontrer un défaut d'expression ou une forte diminution de l'activité soutenant les données cliniques. Cependant, en challengeant aS243PßyENaC avec une forte concentration de Na+ externe, une hypersensibilité de canal fut observée. En effet, ni les phénomènes régulateurs de « feedback inhibition » ou de « Na+ self-inhibition » n'étaient semblables au canal sauvage. De ce fait, ils apparaissaient exacerbés en présence de la mutation, amenant ainsi à une diminution de la réabsorption de Na+. Ceci corrobore entièrement l'hyponatrémie diagnostiquée. Le rein d'un prématuré étant immature, la quantité de Na+ atteignant la partie distale du néphron est plus élevée, du fait que les autres mécanismes de réabsorption en amont ne sont probablement pas encore en place. Cette hypothèse est renforcée par l'existence d'un frère présentant la même mutation, mais qui, né à terme, ne présentait aucun signe d'hyponatrémie. - The main topic of my thesis is the structure-function relationship of the ENaC/Deg family of ion channels, namely the Acid-Sensing Ion Channel ASIC1a and the Epithelial Na Channel ENaC. The primary part of this research is dedicated to the structure of ASIC1a. Four channel crystals have been published, which support a trimeric stoichiometry, although these data contradict previous functional experiments on other ENaC/Deg members. We are therefore interested in ASIC1a oligomerization and have set up a new assay combining the Substituted- Cysteine Accessibility Method (SCAM) with Afunctional sulfhydryl reagents (crosslinkers) allowing its study. The aim was to first stabilize the channels, then select those that are functional and then resolve them according to their size on SDS-PAGE. We demonstrated that the stabilized complex has a molecular weight corresponding to a tetrameric stoichiometry. In addition to our interest in the oligomerization of the ENaC/Deg family of ion channels, we also wanted to investigate the thus far undefined way of permeation for these channels. Therefore, taking the advantage of a more electrophysiological approach, we studied the accessibility of specific cysteines for methanethiosulfonate reagents (MTS) and were able to correlate the MTS association kinetics on cysteine residues with Na+ currents. These results have given us an insight into ion permeation and our functional evidence indicates that the extracellular is larger than that depicted by the crystal structures. As a side project, we focused on ENaC, which is made up of three subunits (a, ß and y) and is expressed in various epithelia, especially in the distal nephron of the kidneys. It plays a role in Na+ homeostasis and is essentially regulated by hormones via aldosterone and vasopressin, but also by serine proteases or Na+. We have studied the functional impact of the aS243P mutation, discovered in a premature baby suffering from pseudohypoaldosteronism of type 1. This autosomal recessive disease is characterized by hyponatremia, hyperkalemia and high aldosterone levels. Firstly, neither biochemical nor electrophysiological experiments indicated an expression defect or a strong decrease in activity. However, challenging aS243PßyENaC with increased external Na+ concentration showed channel hypersensitivity. Indeed, both the "feedback inhibition" and the "Na+ self-inhibition" regulatory mechanisms are impaired, leading to a decrease in Na+ reabsorption, entirely supports the diagnosis. The kidneys in preterm infants are immature and Na+ levels reaching the distal nephron are higher than normally observed. We hypothesize that the upstream reabsorption machinery is unlikely to be sufficiently matured and this assumption is supported by an asymptomatic sibling carrying the same mutation, but born at term. - La cellule, unité fonctionnelle du corps humain, est délimitée par une membrane plasmique servant de barrière biologique entre les milieux intra et extracellulaires. Une communication entre cellules est indispensable pour un fonctionnement adéquat. Sa survie dépend, entre autres, du maintien de la teneur en ions dans chacun des milieux qui doivent pouvoir être réabsorbés, ou sécrétés, selon les besoins. Les protéines insérées dans la membrane forment un canal et sont un moyen de communication permettant spécifiquement à des ions tel que le sodium (Na+) de traverser. Le Na+ se trouve dans la plupart des aliments et le sel, et est spécifiquement réabsorbé au niveau des reins grâce au canal sodique épithélial ENaC. Cette réabsorption se fait de l'urine primaire vers l'intérieur de la cellule, puis est transporté vers le sang. Pour maintenir un équilibre, une régulation de ce canal est nécessaire. En effet, des dysfonctionnements impliquant la régulation ou l'activité d'ENaC lui-même sont à l'origine de maladies telles que la mucoviscidose, l'hypertension ou encore, le pseudohypoaldostéronisme (PHA). Cette maladie est caractérisée, notamment, par d'importantes pertes de sel dans les urines. Des pédiatres ont diagnostiqué un PHA chez un nouveau-né, ce dernier présentant une modification du canal ENaC, nous avons recréé cette protéine afin d'étudier l'impact de ce changement sur son activité. Nous avons démontré que la régulation d'ENaC était effectivement perturbée, conduisant ainsi à une forte réduction de la réabsorption sodique. Afin de développer des molécules capables de moduler l'activité de protéines. Il est nécessaire d'en connaître la structure. Celle du canal sodique sensible à l'acidification ASIC1, un canal cousin d'ENaC, est connue. Ces données structurales contredisant cependant les analyses fonctionnelles, nous nous sommes penchés une nouvelle fois sur ASIC1. Une protéine est une macromolécule biologique composée d'une chaîne d'acides aminés (aa). De l'enchaînement d'aa à la protéine fonctionnelle, quatre niveaux de structuration existent. Chaque aa donne une indication quant au repliement et plus particulièrement la cystéine. Arborant un groupe sulfhydryle (SH) capable de former une liaison spécifique et stable avec un autre SH, celle-ci est souvent impliquée dans la structure tridimensionnelle de la protéine. Ce type de liaison intervient également dans la stabilisation de la structure quaternaire, qui est l'association de plusieurs protéines identiques (homomère), ou pas (hétéromère). Dans cette partie, nous avons remplacé des aa par des cystéines à des endroits spécifiques. Le but était de stabiliser plusieurs homomères d'ASICl ensemble avec des réactifs créant des ponts entre deux SH. Ainsi, nous avons pu déterminer le nombre de protéines ASIC1 participant à la formation d'un canal fonctionnel. Nos résultats corroborent les données fonctionnelles soutenant un canal tétramérique. Nous avons également étudié l'accessibilité de ces nouvelles cystéines afin d'obtenir des informations supplémentaires sur la structure du chemin emprunté par le Na+ à travers ASIC1 et plus particulièrement du vestibule extracellulaire.

Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acide-Sensing Ion Channels)

RESUME: Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) Benoîte BARGETON, Département de Pharmacologie et de Toxicologie, Université de Lausanne, rue du Bugnon 27, CH-1005 Lausanne, Suisse Les canaux sodiques ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) participent à la signalisation neuronale dans les systèmes nerveux périphérique et central. Ces canaux non voltage dépendants sont impliqués dans l'apprentissage, l'expression de la peur, la neurodégénération consécutive à une attaque cérébrale et la douleur. Les bases moléculaires sous-tendant leur activité ne sont pas encore totalement comprises. Ces canaux sont activés par une acidification du milieu extracellulaire et régulés, entre autres, par des ions tels que le Ca2+, le Zn2+ et le CI". La cristallisation de ASIC inactivé a été publiée. Le canal est un trimére de sous-unités identiques ou homologues. Chaque sous-unité a été décrite en analogie à un avant bras, un poignet et une main constituée d'un pouce, d'un doigt, d'une articulation, une boule β et une paume. Nous avons appliqué une approche bioinformatique systématique pour identifier les pH senseurs putatifs de ASICIa. Le rôle des pH senseurs putatifs a été testé par mutagénèse dirigée et des modifications chimiques combinées à une analyse fonctionnelle afin de comprendre comment les variations de ρ H ouvrent ces canaux. Les pH senseurs sont des acides aspartiques et glutamiques éparpillés sur la boucle extracellulaire suggérant que les changements de pH contrôlent l'activation et l'inactivation de ASIC en (dé)protonant ces résidus en divers endroits de la protéine. Par exemple lors de l'activation, la protonation des résidus à l'interface entre le pouce, la boule β et le doigt d'une même sous-unité induit un mouvement du pouce vers la bouie β et le doigt. De même lors de l'inactivation du canal les paumes des trois sous-unités formant une cavité se rapprochent. D'après notre approche bioinformatique, aucune histidine n'est impliquée dans la détection des variations de pH extracellulaire c'est-à-dire qu'aucune histidine ne serait un pH-senseur. Deux histidines de ASIC2a lient le Zn2+ et modifient l'affinité apparente du canal pour les protons. Une seule des deux est conservée parmi tous les ASICs, hASICIa H163. Elle forme un réseau de liaison hydrogène avec ses voisins conservés. L'étude détaillée de ce domaine, Pinterzone, montre son importance dans l'expression fonctionnelle des canaux. La perturbation de ce réseau par l'introduction d'un résidu hydrophobe (cystéine) par mutagénèse dirigée diminue l'expression du canal à la membrane plasmique. La modification des cystéines introduites par des réactifs spécifiques aux groupements sulfhydryle inhibe les canaux mutés en diminuant leur probabilité d'ouverture. Ces travaux décrivent les effets de l'acidification du milieu extracellulaire sur les canaux ASICs. ABSTRACT: Study of pH-dependent activation and inactivation of ASIC channels Benoîte BARGETON, Department of Pharmacology and Toxicology, University of Lausanne, Rue du Bugnon 27, CH-1G05 Lausanne, Switzerland The ASIC (Acid-Sensing Ion Channels) sodium channels are involved in neuronal signaling in the central and peripheral nervous system. These non-voltage-gated channels are involved in learning, the expression of fear, neurodegeneration after ischemia and pain sensation. The molecular bases underlying their activity are not yet fully understood. ASICs are activated by extracellular acidification and regulated, eg by ions such as Ca2+, the Zn2+ and CI". The crystallization of inactivated ASIC has been published. The channel is a trimer of identical or homologous subunits. Each subunit has been described in analogy to a forearm, wrist and hand consisting of a thumb, a finger, a knuckle, a β-ball and a palm. We applied a systematic computational approach to identify putative pH sensor(s) of ASICIa. The role of putative pH sensors has been tested by site-directed mutagenesis and chemical modification combined with functional analysis in order to understand how changes in pH open these channels. The pH sensors are aspartic and glutamic acids distributed throughout the extracellular loop, suggesting that changes in pH control activation and inactivation of ASIC by protonation / deprotonation of many residues in different parts of the protein. During activation the protonation of various residues at the interface between the finger, the thumb and the β-ball induces the movement of the thumb toward the finger and the β-ball. During inactivation of the channel the palms of the three subunits forming a cavity approach each other. No histidine has been shown to be involved in extracellular pH changes detection, i.e. no histidine is a pH- sensor. Two histidines of ASIC2 bind Zn2+ and alter the apparent affinity of channel for protons. Only one of the two His is conserved among all ASICs, hASICIa H163. This residue is part of a network of hydrogen bonding with its conserved neighbors. The detailed study of this area, the interzone, shows its importance in the functional expression of ASICs. Disturbance of this network by the introduction of hydrophobic residues decreases the cell surface channel expression. Chemical modification of the introduced cysteines by thiol reactive compounds inhibits the mutated channels by a reduction of their open probability. These studies describe the effects of extracellular acidification on ASICs. RESUME GRAND PUBLIC: Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) Benoîte BARGETON, Département de Pharmacologie et de Toxicologie, Université de Lausanne, rue du Bugnon 27, CH-1005 Lausanne, Suisse La transmission synaptique est un processus chimique entre deux neurones impliquant des neurotransmetteurs et leurs récepteurs. Un dysfonctionnement de certains types de synapses est à l'origine de beaucoup de troubles nerveux, tels que certaine forme d'épilepsie et de l'attention. Les récepteurs des neurotransmetteurs sont de très bonnes cibles thérapeutiques dans de nombreuses neuropathologies. Les canaux ASICs sont impliqués dans la neurodégénération consécutive à une attaque cérébrale et les bloquer pourraient permettre aux patients d'avoir moins de séquelles. Les canaux ASICs sont des détecteurs de l'acidité qui apparaît lors de situations pathologiques comme l'ischémie et l'inflammation. Ces canaux sont également impliqués dans des douleurs. Cibler spécifiquement ces canaux permettrait d'avoir de nouveaux outils thérapeutiques car à l'heure actuelle l'inhibiteur de choix, l'amiloride, bloque beaucoup d'autres canaux empêchant son utilisation pour bloquer les ASICs. C'est pourquoi il faut connaître et comprendre les bases moléculaires du fonctionnement de ces récepteurs. Les ASICs formés de trois sous-unités détectent les variations de l'acidité puis s'ouvrent transitoirement pour laisser entrer des ions chargés positivement dans la cellule ce qui active la signalisation neuronale. Afin de comprendre les bases moléculaires de l'activité des ASICs nous avons déterminé les sites de liaison des protons (pH-senseurs), ligands naturels des ASICs et décrit une zone importante pour l'expression fonctionnelle de ces canaux. Grâce à une validation systématique de résultats obtenus en collaboration avec l'Institut Suisse de Bioinformatique, nous avons décrit les pH-senseurs de ASICIa. Ces résultats, combinés à ceux d'autres groupes de recherche, nous ont permis de mieux comprendre comment les ASICs sont ouverts par une acidification du milieu extracellulaire. Une seconde étude souligne le rôle structural crucial d'une région conservée parmi tous les canaux ASICs : y toucher c'est diminuer l'activité de la protéine. Ce domaine permet l'harmonisation des changements dus à l'acidification du milieu extracellulaire au sein d'une même sous-unité c'est-à-dire qu'elle participe à l'induction de l'inactivation due à l'activation du canal Cette étude décrit donc quelle région de la protéine atteindre pour la bloquer efficacement en faisant une cible thérapeutique de choix.

Stable one-step technetium-99m labeling of His-tagged recombinant proteins with a novel Tc(I)-carbonyl complex.

We have developed a technetium labeling technology based on a new organometallic chemistry, which involves simple mixing of the novel reagent, a 99m Tc(I)-carbonyl compound, with a His-tagged recombinant protein. This method obviates the labeling of unpaired engineered cysteines, which frequently create problems in large-scale expression and storage of disulfide-containing proteins. In this study, we labeled antibody single-chain Fv fragments to high specific activities (90 mCi/mg), and the label was very stable to serum and all other challenges tested. The pharmacokinetic characteristics were indistinguishable from iodinated scFv fragments, and thus scFV fragments labeled by the new method will be suitable for biodistribution studies. This novel labeling method should be applicable not only to diagnostic imaging with 99mTc, but also to radioimmunotherapy approaches with 186/188 Re, and its use can be easily extended to almost any recombinant protein or synthetic peptide.