Protein-based nanodevices for therapeutic applications

Tese de Doutoramento em Biologia Molecular e Ambiental (área de especialização em Biologia Celular e Saúde).

USP2-45 represses aldosterone mediated responses by decreasing mineralocorticoid receptor availability.

BACKGROUND/AIMS: Ligand activation of the mineralocorticoid receptor (MR) induces several post-translational modifications (PTMs). Among the different PTMs, MR is known to be dynamically ubiquitylated with impact on its stability and transcriptional activity. Previously, we have shown that MR is monoubiquitylated at the basal state and that aldosterone stimulation induces monoubiquitylation removal prompting polyubiquitin-dependent destabilization of the receptor and proteasomal degradation. This study investigated the role of the aldosterone induced ubiquitin-specific protease USP2-45 on the ubiquitylation state of MR. METHODS: Renal epithelial cells M1 were co-transfected with MR with or without wild-type or inactive USP2-45. The association of MR with USP2-45 or TSG101 as well as MR ubiquitylation state were determined by immunoprecipitation and immunoblotting. MR transcriptional activity was assessed via a luciferase reporter gene. RESULTS: We show that USP2-45 is able to bind MR and, similarly to aldosterone, induce MR monoubiquitylation removal, disruption of MR/TSG101 association and destabilization of MR at protein level. CONCLUSION: This study provides a novel role for USP2-45 by playing a pivotal role in the regulation of the ubiquitylation state of MR and reveals the existence of a negative feedback loop for limiting the aldosterone induced response.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

High-mobility group box-1 protein determination in postmortem samples.

The aims of this study were to assess whether high-mobility group box-1 protein can be determined in biological fluids collected during autopsy and evaluate the diagnostic potential of high-mobility group box-1 protein in identifying sepsis-related deaths. High-mobility group box-1 protein was measured in serum collected during hospitalization as well as in undiluted and diluted postmortem serum and pericardial fluid collected during autopsy in a group of sepsis-related deaths and control cases with noninfectious causes of death. Inclusion criteria consisted of full biological sample availability and postmortem interval not exceeding 6h. The preliminary results indicate that high-mobility group box-1 protein levels markedly increase after death. Concentrations beyond the upper limit of the calibration curve were obtained in undiluted postmortem serum in septic and traumatic control cases. In pericardial fluid, concentrations beyond the upper limit of the calibration curve were found in all cases. These findings suggest that the diagnostic potential of high-mobility group box-1 protein in the postmortem setting is extremely limited due to molecule release into the bloodstream after death, rendering antemortem levels difficult or impossible to estimate even after sample dilution.

Mineralocorticoid receptor degradation is promoted by Hsp90 inhibition and the ubiquitin-protein ligase CHIP.

The mineralocorticoid receptor (MR) plays a crucial role in the regulation of Na(+) balance and blood pressure, as evidenced by gain of function mutations in the MR of hypertensive families. In the kidney, aldosterone binds to the MR, induces its nuclear translocation, and promotes a transcriptional program leading to increased transepithelial Na(+) transport via the epithelial Na(+) channel. In the unliganded state, MR is localized in the cytosol and part of a multiprotein complex, including heat shock protein 90 (Hsp90), which keeps it ligand-binding competent. 17-Allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG) is a benzoquinone ansamycin antibiotic that binds to Hsp90 and alters its function. We investigated whether 17-AAG affects the stability and transcriptional activity of MR and consequently Na(+) reabsorption by renal cells. 17-AAG treatment lead to reduction of MR protein level in epithelial cells in vitro and in vivo, thereby interfering with aldosterone-dependent transcription. Moreover, 17-AAG inhibited aldosterone-induced Na(+) transport, possibly by interfering with MR availability for the ligand. Finally, we identified the ubiquitin-protein ligase, COOH terminus of Hsp70-interacting protein, as a novel partner of the cytosolic MR, which is responsible for its polyubiquitylation and proteasomal degradation in presence of 17-AAG. In conclusion, 17-AAG may represent a novel pharmacological tool to interfere with Na(+) reabsorption and hypertension.

Trends in food availability in Switzerland, 1961-2007.

Trends in food availability in Switzerland were assessed using the Food and Agricultural Organization food balance sheets for the period 1961-2007. A relatively stable trend in the daily caloric supply was found: 3545 kcal/day in 1961 and 3465 kcal/day in 2007. Calories associated with carbohydrates decreased (slope±s.e.: -1.1±0.2 kcal/day/year), namely regarding cereals (-2.9±0.6 kcal/day/year) and fruit (-1.5±0.1 kcal/day/year), while the availability of sugars increased (1.2±0.5 kcal/day/year). In 1961, protein, fat, carbohydrates and alcohol represented 10.6, 33.5, 50.0 and 5.9% of total caloric supply, respectively; in 2007, the values were 10.8, 40.3, 43.7 and 5.2%. In 1961, palm, groundnut and sunflowerseed oil represented 3.4, 30.7 and 5.3% of total vegetable oils, respectively; in 2007, the values were 10.4, 3.7 and 31.6%. We conclude that between 1961 and 2007 total caloric availability remained relatively stable in Switzerland; the health effects of the increased and differing fat availability should be evaluated.

Gene Ontology Function prediction in Mollicutes using Protein-Protein Association Networks

Abstract Background: Many complex systems can be represented and analysed as networks. The recent availability of large-scale datasets, has made it possible to elucidate some of the organisational principles and rules that govern their function, robustness and evolution. However, one of the main limitations in using protein-protein interactions for function prediction is the availability of interaction data, especially for Mollicutes. If we could harness predicted interactions, such as those from a Protein-Protein Association Networks (PPAN), combining several protein-protein network function-inference methods with semantic similarity calculations, the use of protein-protein interactions for functional inference in this species would become more potentially useful. Results: In this work we show that using PPAN data combined with other approximations, such as functional module detection, orthology exploitation methods and Gene Ontology (GO)-based information measures helps to predict protein function in Mycoplasma genitalium. Conclusions: To our knowledge, the proposed method is the first that combines functional module detection among species, exploiting an orthology procedure and using information theory-based GO semantic similarity in PPAN of the Mycoplasma species. The results of an evaluation show a higher recall than previously reported methods that focused on only one organism network.

Yeast vacuoles fragment in an asymmetrical two-phase process with distinct protein requirements.

Yeast vacuoles fragment and fuse in response to environmental conditions, such as changes in osmotic conditions or nutrient availability. Here we analyze osmotically induced vacuole fragmentation by time-lapse microscopy. Small fragmentation products originate directly from the large central vacuole. This happens by asymmetrical scission rather than by consecutive equal divisions. Fragmentation occurs in two distinct phases. Initially, vacuoles shrink and generate deep invaginations that leave behind tubular structures in their vicinity. Already this invagination requires the dynamin-like GTPase Vps1p and the vacuolar proton gradient. Invaginations are stabilized by phosphatidylinositol 3-phosphate (PI(3)P) produced by the phosphoinositide 3-kinase complex II. Subsequently, vesicles pinch off from the tips of the tubular structures in a polarized manner, directly generating fragmentation products of the final size. This phase depends on the production of phosphatidylinositol-3,5-bisphosphate and the Fab1 complex. It is accelerated by the PI(3)P- and phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate-binding protein Atg18p. Thus vacuoles fragment in two steps with distinct protein and lipid requirements.

Protein homology reveals new targets for bioactive small molecules.

MOTIVATION: The functional impact of small molecules is increasingly being assessed in different eukaryotic species through large-scale phenotypic screening initiatives. Identifying the targets of these molecules is crucial to mechanistically understand their function and uncover new therapeutically relevant modes of action. However, despite extensive work carried out in model organisms and human, it is still unclear to what extent one can use information obtained in one species to make predictions in other species. RESULTS: Here, for the first time, we explore and validate at a large scale the use of protein homology relationships to predict the targets of small molecules across different species. Our results show that exploiting target homology can significantly improve the predictions, especially for molecules experimentally tested in other species. Interestingly, when considering separately orthology and paralogy relationships, we observe that mapping small molecule interactions among orthologs improves prediction accuracy, while including paralogs does not improve and even sometimes worsens the prediction accuracy. Overall, our results provide a novel approach to integrate chemical screening results across multiple species and highlight the promises and remaining challenges of using protein homology for small molecule target identification. AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: Homology-based predictions can be tested on our website http://www.swisstargetprediction.ch. CONTACT: david.gfeller@unil.ch or vincent.zoete@isb-sib.ch. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.

Prevalence and clinical outcomes for patients with MET protein expression in patients with non-small cell lung cancer in Europe: Results from the European Thoracic Oncology Platform Lungscape Project.

Aim The reported prevalence of MET overexpression varies from 25-55% in non-small cell lung cancer (NSCLC) and clinical correlations are emerging slowly. In a well-defined NSCLC cohort of the Lungscape program, we explore the epidemiology, the natural history of IHC MET positivity and its association to OS, RFS and TTR. Methods Resected stage I-III NSCLC identified based on the quality of clinical data and FFPE tissue availability were assessed for MET expression using immunohistochemistry (IHC) on TMAs (CONFIRM anti total c-MET assay, clone SP44, Ventana BenchMark platform). All cases were analysed at participating pathology laboratories using the same protocol, after passing an external quality assurance program. MET positive status is defined as ≥ 50% of tumor cells staining with 2+ or 3+ intensity. Results A total of 2709 cases are included in the iBiobank and will be analysed. IHC MET expression is currently available for 1552 patients, with positive MET IHC staining in 380 cases [24.5%; IHC 3+ in 157 cases (41.3%) and 2+ in 223 cases (58.7%)]. The cohort of 1552 patients includes 48.2%, 44.7% and 4.4% cases of adenocarcinoma, squamous and large cell histologies, respectively. IHC MET status was independent of stage, age and smoking history. Significant differences in MET positivity were associated with gender (32% vs. 21% for female vs. male, p < 0.001), with performance status (25% vs. 18% for 0 vs. 1-3, p = 0.006), and histology (34%, 14% and 24% for adenocarcinoma, squamous and large cell carcinoma, p < 0.001). IHC MET positivity was independent of the IHC ALK status (p = 0.08). At last FU, 52% of patients were still alive, with a median FU of 4.8 yrs. No association of IHC MET was found with OS, RFS or TTR. Conclusions The preliminary results for this large multicentre European cohort describe a prevalence of MET overexpression that seems lower than previous observations in NSCLC, such as reported for the OAM4971g trial, suggesting potential biological differences between surgically resected and metastatic disease. Analysis for the full cohort is ongoing and results will be presented. Disclosure L. Bubendorf: Disclosures: Stock ownership: Roche Advisory boards: Roche, Pfizer Research support: Roche; K. Schulze: Full time employee of Roche; A. Das-Gupta: I am a full time employee of Roche. All other authors have declared no conflicts of interest.

Thylakoid Protein Phosphorylation in Regulation of Photosynthesis

Once the seed has germinated, the plant is forced to face all the environmental changes in its habitat. In order to survive, plants have evolved a number of different acclimation systems. The primary reaction behind plant growth and development is photosynthesis. Photosynthesis captures solar energy and converts it into chemical form. Photosynthesis in turn functions under the control of environmental cues, but is also affected by the growth, development, and metabolic state of a plant. The availability of solar energy fluctuates continuously, requiring non-stop adjustment of photosynthetic efficiency in order to maintain the balance between photosynthesis and the requirements and restrictions of plant metabolism. Tight regulation is required, not only to provide sufficient energy supply but also to prevent the damage caused by excess energy. The very first reaction of photosynthesis is splitting of water into the form of oxygen, hydrogen, and electrons. This most fundamental reaction of life is run by photosystem II (PSII), and the energy required for the reaction is collected by the light harvesting complex II (LHCII). Several proteins of the PSII-LHCII complex are reversibly phosphorylated according to the energy balance between photosynthesis and metabolism. Thylakoid protein phosphorylation has been under extensive investigation for over 30 years, yet the physiological role of phosphorylation remains elusive. Recently, the kinases behind the phosphorylation of PSII-LHCII proteins (STN7 and STN8) were identified and the knockout mutants of these kinases became available, providing powerful tools to elucidate the physiological role of PSII-LHCII phosphorylation. In my work I have used the stn7 and stn8 mutants in order to clarify the role of PSII-LHCII phosphorylation in regulation and protection of the photosynthetic machinery according to environmental cues. I show that STN7- dependent PSII-LHCII protein phosphorylation is required to balance the excitation energy distribution between PSII and PSI especially under low light intensities when the excitation energy transfer from LHC to PSII and PSI is efficient. This mechanism differs from traditional light quality-induced “state 1” – “state 2” transition and ensures fluent electron transfer from PSII to PSI under low light, yet having highest physiological relevance under fluctuating light intensity. STN8-dependent phosphorylation of PSII proteins, in turn, is required for fluent turn-over of photodamaged PSII complexes and has the highest importance upon prolonged exposure of the photosynthetic apparatus to excess light.

Increase in skeletal muscle protein content by the ß-2 selective adrenergic agonist clenbuterol exacerbates hypoalbuminemia in rats fed a low-protein diet

This investigation examined how the nutritional status of rats fed a low-protein diet was affected when the animals were treated with the ß-2 selective agonist clenbuterol (CL). Males (4 weeks old) from an inbred, specific-pathogen-free strain of hooded rats maintained at the Dunn Nutritional Laboratory were used in the experiments (N = 6 rats per group). CL treatment (Ventipulmin, Boehringer-Ingelheim Ltd., 3.2 mg/kg diet for 2 weeks) caused an exacerbation of the symptoms associated with protein deficiency in rats. Plasma albumin concentrations, already low in rats fed a low-protein diet (group A), were further reduced in CL rats (A = 25.05 ± 0.31 vs CL = 23.64 ± 0.30 g/l, P<0.05). Total liver protein decreased below the level seen in either pair-fed animals (group P) or animals with free access to the low-protein diet (A = 736.56 ± 26 vs CL = 535.41 ± 54 mg, P<0.05), whereas gastrocnemius muscle protein was higher than the values normally described for control (C) animals (C = 210.88 ± 3.2 vs CL = 227.14 ± 1.7 mg/g, P<0.05). Clenbuterol-treated rats also showed a reduction in growth when compared to P rats (P = 3.2 ± 1.1 vs CL = -10.2 ± 1.9 g, P<0.05). This was associated with a marked decrease in fat stores (P = 5.35 ± 0.81 vs CL = 2.02 ± 0.16 g, P<0.05). Brown adipose tissue (BAT) cytochrome oxidase activity, although slightly lower than in P rats (P = 469.96 ± 16.20 vs CL = 414.48 ± 11.32 U/BAT x kg body weight, P<0.05), was still much higher than in control rats (C = 159.55 ± 11.54 vs CL = 414.48 ± 11.32 U/BAT x kg body weight, P<0.05). The present findings support the hypothesis that an increased muscle protein content due to clenbuterol stimulation worsened amino acid availability to the liver and further reduced albumin synthesis causing exacerbation of hypoalbuminemia in rats fed a low-protein diet.

The Streptococcus mutans GlnR protein exhibits an increased affinity for the glnRA operon promoter when bound to GlnK

The control of nitrogen metabolism in pathogenic Gram-positive bacteria has been studied in a variety of species and is involved with the expression of virulence factors. To date, no data have been reported regarding nitrogen metabolism in the odontopathogenic species Streptococcus mutans. GlnR, which controls nitrogen assimilation in the related bacterial species, Bacillus subtilis, was assessed in S. mutans for its DNA and protein binding activity. Electrophoretic mobility shift assay of the S. mutans GlnR protein indicated that GlnR binds to promoter regions of the glnRA and amtB-glnK operons. Cross-linking and pull-down assays demonstrated that GlnR interacts with GlnK, a signal transduction protein that coordinates the regulation of nitrogen metabolism. Upon formation of this stable complex, GlnK enhances the affinity of GlnR for the glnRA operon promoter. These results support an involvement of GlnR in transcriptional regulation of nitrogen metabolism-related genes and indicate that GlnK relays information regarding ammonium availability to GlnR.

In vitro protein digestibility of enzymatically pre-treated bean (Phaseolus vulgaris L.) flour using commercial protease and Bacillus sp. protease

The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is a staple food in the Brazilian diet and represents the major source of dietary protein and other micronutrients and minerals. Despite the considerable protein concentration in beans, the food is considered of low biological value when compared to animal proteins and other plant protein sources. To improve the availability of protein in beans, enzymatic treatments were performed in four cultivars (ON, OPNS, TAL and VC3). The approach was a completely randomized design with four replicates. We used a 4 × 3 factorial arrangement (four cultivars and three treatments: treatment 1-addition of commercial protease (Trypsin 250, Difco), treatment 2-addition of protease from Bacillus sp., and treatment 3:-control without enzyme addition). The enzyme: substrate ratio was 5% w/w (amount of enzyme per total protein in bean flour). The approach was a completely randomized design with four replicates. A 4 × 3 factorial arrangement (four cultivars and three treatments, the same as those mentioned above) was used. The concentration of total protein (g.100 g-1 of dry matter) in the samples ranged from 16.94 to 18.06%, while the concentration of total phenolics was between 0.78 and 1.12% (g Eq. tannic acid.100 g-1 dry matter). The in vitro protein digestibility of enzymatically untreated bean flour (control) ranged from 47.30 to 56.17% based on the digestibility of casein. Concentrations of P, K, Ca, Mg, and Zn observed in the four cultivars tested were within the average values available in the literature. Treatment 2 with protease from Bacillus sp. induced decreases in the levels of Cu and Mn. The average Fe content increased in all bean flour samples when treated with proteases, reaching a maximum increase of 102% in the TAL flour treated with protease from Bacillus sp. The digestibility of all beans tested was significantly increased (p < 0.05) after the enzyme treatment. The greatest change was observed in the OPNS cultivar treated with protease from Bacillus sp., which increased its digestibility from 54.4% (control treatment) to 81.6%.

Iron availability in the presence of β-carotene in different mixtures

Iron availability in the diet is very important because iron deficiency affects a large population in the world. The matrix where iron is present has an influence in its availability. The presence of β-carotene is a factor that alters the availability of iron. This research aims to estimate the iron availability in the presence of β-carotene in food mixtures: M1 = egg and pumpkin; M2 = spinach and pumpkin; M3 = spinach and cabbage; M4 = egg and cabbage; M5 = spinach and carrot; M6 = egg and carrot; M7 = bean and carrot; M8 = bean and pumpkin and M9 = bean and cabbage. After cooking, the following figures were determined: proximate composition, oxalic acid, phytic acid, tannin, iron, iron availability in vitro and β-carotene. The data were analyzed by Tukey test (5%). There were no significant statistical differences for oxalic acid. Tannin presented greater results in mixtures with spinach (M2 and M5); phytic acid was greater in bean samples (M7, M8 and M9) and with spinach (M2). Mixtures M5 e M7, with carrot, presented more β-carotene than the others. The best result for iron availability appeared in mixture (M6). A positive correlation was verified between protein and iron dialysis, and between lipids and iron dialysis. Dietetic fiber was an inhibitor to iron availability. Mixtures with egg showed greater iron availability