947 resultados para RIBONUCLEOTIDE REDUCTASE
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La stabilité génomique, qui est essentielle à la vie, est possible grâce à la réplication et la réparation de l’ADN. Une des enzymes responsables de la réplication et de la réparation de l’ADN est la ribonucleotide reductase (RNR), qui est retrouvée chez la levure et chez l’humain. Cette enzyme catalyse la formation de déoxyribonucléotides et maintien le pool de dNTP requis pour la réparation et la réplication de l’ADN. L’enzyme RNR est un tétramère α2β2 constitué d’une grande (R1, α2) et d’une petite (R2, β2) sous-unité. Chez S. cerevisiae, les gènes RNR1 et RNR3 encodent la sous-unité α2 (R1). L’activité catalytique de RNR dépend d’une interaction avec le fer et de la formation d’un complexe entre R1 et R2. L’expression de toutes les sous-unités est inductible par les dommages causés à l’ADN. Dans cette étude, nous démontrons que des cellules qui n’expriment pas une des sous-unités, Rnr4, du complexe RNR sont sensibles à divers agents endommageant l’ADN, tels que le méthyl méthane sulfonate, la bléomycine, le péroxyde d’hydrogène et les rayons ultraviolets (UVC 254 nm). Au contraire, le mutant est résistant au 4-nitroquinoline-1- oxide (4-NQO), un composé qui engendre des lésions encombrantes. Par conséquent, le mutant rnr4Δ démontre une réduction marquée en mutations induites par le 4-NQO comparativement à la souche parentale. Nous voulions identifier la voie de réparation de l’ADN qui conférait cette résistance au 4-NQO ainsi que les protéines impliquées. Les voies BER, NER et MMR n’ont pas aboli la résistance au 4-NQO de la souche rnr4Δ. La protéine recombinante Rad51 ne joue pas un rôle critique dans la réparation de l’ADN et dans la résistance au 4-NQO. La délétion du gène REV3, qui encode une polymérase de contournement, impliquée dans la réparation post-réplication, a partiellement aboli la résistance au 4-NQO dans rnr4Δ. Ces résultats suggèrent que la polymérase Rev3 et possiblement d’autres polymérases translésion (Rev1, Rev7, Rad30) pourraient être impliquées dans la réparation de lésions encombrantes dans l’ADN dans des conditions de carence en dNTP. La réparation de l’ADN, un mécanisme complexe chez la levure, implique une vaste gamme de protéines, dont certaines encore inconnues. Nos résultats indiquent qu’il y aurait plus qu’une protéine impliquée dans la résistance au 4-NQO. Des investigations plus approfondies seront nécessaires afin de comprendre la recombinaison et la réparation post-réplication.
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L’élimination des cellules infectées par apoptose constitue un mécanisme de défense antivirale. Les virus de l’herpès simplex (HSV) de type 1 et 2 encodent des facteurs qui inhibent l’apoptose induite par la réponse antivirale. La sous-unité R1 de la ribonucléotide réductase d’HSV-2 (ICP10) possède une fonction anti-apoptotique qui protège les cellules épithéliales de l’apoptose induite par les récepteurs de mort en agissant en amont ou au niveau de l’activation de la procaspase-8. Puisqu’une infection avec un mutant HSV-1 déficient pour la R1 diminue la résistance des cellules infectées vis à vis du TNFα, il a été suggéré que la R1 d’HSV-1 (ICP6) pourrait posséder une fonction anti-apoptotique. Le but principal de cette thèse est d’étudier le mécanisme et le potentiel de la fonction anti-apoptotique de la R1 d’HSV-1 et de la R1 d'HSV-2. Dans une première étude, nous avons investigué le mécanisme de la fonction anti-apoptotique de la R1 d’HSV en utilisant le TNFα et le FasL, deux inducteurs des récepteurs de mort impliqués dans la réponse immune anti-HSV. Cette étude a permis d’obtenir trois principaux résultats concernant la fonction anti-apoptotique de la R1 d’HSV. Premièrement, la R1 d’HSV-1 inhibe l’apoptose induite par le TNFα et par le FasL aussi efficacement que la R1 d’HSV-2. Deuxièmement, la R1 d’HSV-1 est essentielle à l’inhibition de l’apoptose induite par le FasL. Troisièmement, la R1 d’HSV interagit constitutivement avec la procaspase-8 d’une manière qui inhibe la dimérisation et donc l’activation de la caspase-8. Ces résultats suggèrent qu’en plus d’inhiber l’apoptose induite par les récepteurs de mort la R1 d’HSV peut prévenir l’activation de la caspase-8 induite par d’autres stimuli pro-apoptotiques. Les ARN double-brins (ARNdb) constituant un intermédiaire de la transcription du génome des HSV et activant l’apoptose par une voie dépendante de la caspase-8, nous avons testé dans une seconde étude l’impact de la R1 d’HSV sur l’apoptose induite par l’acide polyriboinosinique : polyribocytidylique (poly(I:C)), un analogue synthétique des ARNdb. Ces travaux ont montré qu’une infection avec les HSV protège les cellules épithéliales de l’apoptose induite par le poly(I:C). La R1 d’HSV-1 joue un rôle majeur dans l’inhibition de l’activation de la caspase-8 induite par le poly(I:C). La R1 d’HSV interagit non seulement avec la procaspase-8 mais aussi avec RIP1 (receptor interacting protein 1). En interagissant avec RIP1, la R1 d’HSV-2 inhibe l’interaction entre RIP1 et TRIF (Toll/interleukine-1 receptor-domain-containing adapter-inducing interferon β), l’adaptateur du Toll-like receptor 3 qui est un détecteur d’ARNdb , laquelle est essentielle pour signaler l’apoptose induite par le poly(I:C) extracellulaire et la surexpression de TRIF. Ces travaux démontrent la capacité de la R1 d’HSV à inhiber l’apoptose induite par divers stimuli et ils ont permis de déterminer le mécanisme de l’activité anti-apoptotique de la R1 d’HSV. Très tôt durant l’infection, cFLIP, un inhibiteur cellulaire de la caspase-8, est dégradé alors que la R1 d’HSV s’accumule de manière concomitante. En interagissant avec la procapsase-8 et RIP1, la R1 d’HSV se comporte comme un inhibiteur viral de l’activation de la procaspase-8 inhibant l’apoptose induite par les récepteurs de mort et les détecteurs aux ARNdb.
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La division cellulaire est un processus fondamental des êtres vivants. À chaque division cellulaire, le matériel génétique d'une cellule mère est dupliqué et ségrégé pour produire deux cellules filles identiques; un processus nommé la mitose. Tout d'abord, la cellule doit condenser le matériel génétique pour être en mesure de séparer mécaniquement et également le matériel génétique. Une erreur dans le niveau de compaction ou dans la dynamique de la mitose occasionne une transmission inégale du matériel génétique. Il est suggéré dans la littérature que ces phénomènes pourraient causé la transformation des cellules cancéreuses. Par contre, le mécanisme moléculaire générant la coordination des changements de haut niveau de la condensation des chromosomes est encore incompris. Dans les dernières décennies, plusieurs approches expérimentales ont identifié quelques protéines conservées dans ce processus. Pour déterminer le rôle de ces facteurs dans la compaction des chromosomes, j'ai effectué un criblage par ARNi couplé à de l'imagerie à haute-résolution en temps réel chez l'embryon de C. elegans. Grâce à cette technique, j'ai découvert sept nouvelles protéines requises pour l'assemblage des chromosomes mitotiques, incluant la Ribonucléotide réductase (RNR) et Topoisomérase II (topo-II). Dans cette thèse, je décrirai le rôle structural de topo-II dans l'assemblage des chromosomes mitotiques et ces mécanismes moléculaires. Lors de la condensation des chromosomes, topo-II agit indépendamment comme un facteur d'assemblage local menant par la suite à la formation d'un axe de condensation tout au long du chromosome. Cette localisation est à l'opposé de la position des autres facteurs connus qui sont impliqués dans la condensation des chromosomes. Ceci représente un nouveau mécanisme pour l'assemblage des chromosomes chez C. elegans. De plus, j'ai découvert un rôle non-enzymatique à la protéine RNR lors de l'assemblage des chromosomes. Lors de ce processus, RNR est impliqué dans la stabilité des nucléosomes et alors, permet la compaction de haut niveau de la chromatine. Dans cette thèse, je rapporte également des résultats préliminaires concernant d'autres nouveaux facteurs découverts lors du criblage ARNi. Le plus important est que mon analyse révèle que la déplétion des nouvelles protéines montre des phénotypes distincts, indiquant la fonction de celles-ci lors de l'assemblage des chromosomes. Somme toute, je conclus que les chromosomes en métaphase sont assemblés par trois protéines ayant des activités différentes d'échafaudage: topoisomérase II, les complexes condensines et les protéines centromériques. En conclusion, ces études prouvent le mécanisme moléculaire de certaines protéines qui contribuent à la formation des chromosomes mitotiques.
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White Spot Syndrome Virus (WSSV) is the most devastating disease affecting shrimp culture around the world. Though, considerable progress has been made in the detection and molecular characterization of WSSV in recent years, information pertaining to immune gene expression in shrimps with respect to WSSV infection remains limited. In this context, the present study was undertaken to understand the differential expression of antimicrobial peptide (AMP) genes in the haemocytes of Penaeus monodon in response to WSSV infection on a time-course basis employing semi-quantitative RT-PCR. The present work analyzes the expression profile of six AMP genes (ALF, crustin-1, crustin-2, crustin-3, penaeidin-3 and penaeidin-5), eight WSSV genes (DNA polymerase, endonuclease, immediate early gene, latency related gene, protein kinase, ribonucleotide reductase, thymidine kinase and VP28) and three control genes (18S rRNA, β-actin and ELF) in P. monodon in response to WSSV challenge. Penaeidins were found to be up-regulated during early hours of infection and crustin-3 during late period of infection. However, ALF was found to be up-regulated early to late period of WSSV infection. The present study suggests that AMPs viz. ALF and crustin-3 play an important role in antiviral defense in shrimps. WSSV gene transcripts were detected post-challenge day 1 itself and increased considerably day 5 onwards. Evaluation of the control genes confirmed ELF as the most reliable control gene followed by 18S rRNA and β-actin for gene expression studies in shrimps. This study indicated the role of AMPs in the protection of shrimps against viral infection and their possible control through the up-regulation of AMPs
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Die an der Glutathionsynthese im Chloroplasten von Spinatblättern beteiligten Enzyme sind auf eine lichtabhängige Regulation durch Thioredoxine (Trx) und Glutaredoxine (Grx) hin untersucht worden. Dazu wurde eine neue, vereinfachte Methode zur Aktivitätsbestimmung für die gamma-Glutamylcystein- und Glutathionsynthetase auf der Kapillarelektrophorese entwickelt. Untersuchungen mit den homologen Thioredoxinen Trx m und Trx f aus Spinatchloroplasten und mit dem E.coli Trx und E.coli Grx 1 zeigten, dass bei beiden Enzymen keine Redoxmodulation durch diese Proteine stattfindet. Weitere Untersuchungen mit der Glutathionsynthetase zeigten keinen Einfluss von Dithiothreit, Sulfit-Ionen und Ascorbat auf die Enzymaktivität. Nur H2O2, in unphysiologischen Konzentrationen, bewirkte eine leichte Abnahme der Ausgangsaktivität. Im Fall der gamma-Glutamylcysteinsynthetase konnten verschiedene Einflüsse ausgemacht werden. So war mit Dithiothreit und H2O2 bei niedrigen Konzentrationen eine Stimulation und bei höheren Konzentration eine Inhibition der Enzymaktivität festzustellen: Sulfit-Ionen zeigten eine starke Stimulierung der gamma-Glutamylcysteinsynthetase über einen weiten Konzentrationsbereich, wobei eine starke pH-Wert-Abhängigkeit der Stimulation zu beobachten war. Ascorbat zeigte, wie bei der Glutathionsynthetase, keinen Einfluss auf die Enzymaktivität der gamma-Glutamyl-cysteinsynthetase. In einem zweiten Teil der Arbeit über die Glutaredoxine des Spinats konnte ein 12,4 kDa Protein mit Thioltransferase-Aktivität, das bisher als cytosolisches Glutaredoxin beschrieben wurde, aufgereinigt und mittels N-terminaler Sequenzierung eindeutig als ein Glutaredoxin identifiziert werden. Überdies konnte ein noch nicht beschriebenes 12,8 kDa Protein mit Thioltransferase-Aktivität aus Spinatchloroplasten aufgereinigt werden. Durch Peptid-Sequenzierung gelang es dieses Protein auch als ein Glutaredoxin zu identifizieren. Beide pflanzlichen Glutaredoxine zeigten keine Modulation der Aktivitäten der chloroplastidären Fructosebisphosphatase (FbPase) und NADPH-Malatdehydrogenase (NADPH-MDH). Auch war mit beiden Glutaredoxinen keine Dehydroascorbatreduktase-Aktivität, oder eine Stimulation der Ribonucleotidreduktase aus Lactobacillus leichmannii festzustellen.
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Die Aminosäure-Sequenzierung an dem als "28 kDa-Thioredoxin f" beschriebenen Protein aus der Grünalge Scenedesmus obliquus hat gezeigt, dass dieses Protein mit dem als OEE bekannten Protein 1 aus dem Photosystem II identisch ist. Die früher postulierte Möglichkeit einer Fusion eines Thioredoxins mit einem Protein unbekannter Natur oder Insertion eines Thioredoxinfragments mit der typischen -Trp-Cys-Gly-Pro-Cys-Sequenz in ein solches Protein hat sich nicht bestätigt. Durch Anwendung einer auf das 33 kDa OEE-Protein ausgerichteten Präparationsmethode konnte gezeigt werden, dass das "28 kDa-Trx f" tatsächlich in den Thylakoidmembranen lokalisiert ist. Das Protein kann so innerhalb eines Tages in hoher Reinheit aus den Thylakoidmembranfragmenten eines Algenrohhomogenats isoliert werden; dabei bleibt die Fähigkeit des OEE-Proteins das chloroplastidäre Enzym Fructosebisphosphatase (FbPase) zu stimulieren erhalten. Mit gleichen Methoden wurden die Grünalgen Chlorella vulgaris und Chlamydomonas reinhardtii auf außergewöhnliche Proteine mit Trx-f Aktivität untersucht. Die hitze- und säurestabile Proteinfraktion aus Chlorella vulgaris enthält ein Protein mit vergleichbarer Molmasse von 26 kDa, das ähnlich wie in Scenedesmus eine Stimulation der chloroplastidären Fructosebisphosphatase zeigt. In dem hitze- und säurestabilen Proteinextrakt aus Chlamydomonas reinhardtii wird solche Aktivität nicht beobachtet. Eine Probe des rekombinanten, homogenen OEE-Proteins aus Spinat wurde auf Stimulation der chloroplastidären FbPase und NADPH-abhängigen Malatdehydrogenase (MDH) untersucht. Das Spinat OEE-Protein 1 zeigt mit diesen Enzymen keine Aktivität. Da das OEE-Protein 1 in Scenedesmus starke FbPase-Stimulation zeigt, die anderen Scenedesmus-Thioredoxine mit Molmassen von 12 kDa (Trx I und II) jedoch hohe Aktivität mit der zellulären Ribonucleotidreduktase zeigen, wird postuliert, dass das OEE-Protein die Funktion des Trx-f in vivo ersetzt.
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N-4-Phenyl 2-acetylpyridine thiosemicarbazone (H2Ac4Ph; N-(phenyl)-2-(1-(pyridin-2-yl)ethylidene) hydrazinecarbothioamide) and its N-4-ortho-, -meta- and -para-fluorophenyl (H2Ac4oFPh, H2Ac4mFPh, H2Ac4pFPh), N-4-ortho-, -meta- and -para-chlorophenyl (H2Ac4oClPh, H2Ac4mClPh, H2Ac4pClPh), N-4-ortho-, -meta- and -para-iodophenyl (H2Ac4oIPh, H2Ac4mIPh, H2Ac4pIPh) and N-4-ortho-, -meta- and -para-nitrophenyl (H2Ac4oNO(2)Ph, H2Ac4mNO(2)Ph, H2Ac4pNO(2)Ph) derivatives were assayed for their cytotoxicity against human malignant breast (MCF-7) and glioma (T98G and U87) cells. The compounds were highly cytotoxic against the three cell lineages (IC50: MCF-7, 52-0.16 nM; T98G, 140-1.0 nM; U87, 160-1.4 nM). All tested thiosemicarbazones were more cytotoxic than etoposide and did not present any haemolytic activity at up to 10(-5) M. The compounds were able to induce programmed cell death. H2Ac4pClPh partially inhibited tubulin assembly at high concentrations and induced cellular microtubule disorganization. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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We describe the characterization of the herpes simplex virus type 2 (HSV-2) gene encoding infected cell protein 32 (ICP32) and virion protein 19c (VP19c). We also demonstrate that the HSV-1 UL38/ORF.553 open reading frame (ORF), which has been shown to specify a viral protein essential for capsid formation (B. Pertuiset, M. Boccara, J. Cebrian, N. Berthelot, S. Chousterman, F. Puvian-Dutilleul, J. Sisman, and P. Sheldrick, J. Virol. 63: 2169-2179, 1989), must encode the cognate HSV type 1 (HSV-1) ICP32/VP19c protein. The region of the HSV-2 genome deduced to contain the gene specifying ICP32/VP19c was isolated and subcloned, and the nucleotide sequence of 2,158 base pairs of HSV-2 DNA mapping immediately upstream of the gene encoding the large subunit of the viral ribonucleotide reductase was determined. This region of the HSV-2 genome contains a large ORF capable of encoding two related 50,538- and 49,472-molecular-weight polypeptides. Direct evidence that this ORF encodes HSV-2 ICP32/VP19c was provided by immunoblotting experiments that utilized antisera directed against synthetic oligopeptides corresponding to internal portions of the predicted polypeptides encoded by the HSV-2 ORF or antisera directed against a TrpE/HSV-2 ORF fusion protein. The type-common immunoreactivity of the two antisera and comparison of the primary amino acid sequences of the predicted products of the HSV-2 ORF and the equivalent genomic region of HSV-1 provided evidence that the HSV-1 UL38 ORF encodes the HSV-1 ICP32/VP19c. Analysis of the expression of the HSV-1 and HSV-2 ICP32/VP19c cognate proteins indicated that there may be differences in their modes of synthesis. Comparison of the predicted structure of the HSV-2 ICP32/VP19c protein with the structures of related proteins encoded by other herpes viruses suggested that the internal capsid architecture of the herpes family of viruses varies substantially.
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Gossypol, a binaphthalene compound, possesses male infertility effects. However, its mechanism of action and effects on somatic cells are not yet understood. The purpose of this study was to examine the effects of gossypol on mammalian cell growth and DNA replication, using tissue culture cells (HeLa) as an in vivo model.^ Gossypol inhibited DNA synthesis in HeLa cells at low doses, without affecting RNA or protein synthesis. This caused cells to accumulate in S phase without affecting cells in other phases of the cell cycle. The inhibition of DNA synthesis was both dose- and time-dependent. This irreversible block was associated with a decrease in HeLa plating efficiency. Gossypol did bind to DNA but did not measurably affect its ability to serve as a template for DNA polymerase $\alpha$, the major replicative enzyme. Only in the absence of serum could gossypol induce single-strand DNA breaks in HeLa cells; no DNA-DNA or DNA-protein crosslinks were formed.^ Gossypol exhibited dose-dependent inhibition of a number of eukaryotic and prokaryotic replicative DNA polymerases both in vitro and in vivo. This inhibition was kinetically non-competitive with respect to the DNA template and dNTP substrates. Both a filter binding assay and polyacrylamide gel electrophoresis were used to study gossypol binding to DNA polymerase. Inhibition resulted from drug binding to two adjacent amino acid residues on the enzyme. Binding was found to be irreversible and mediated through either non-covalent interactions or by Schiff's base formation between the aldehyde groups of gossypol and the $\varepsilon$-NH$\sb2$ groups of amino acid residues on the polymerase. Structure-function studies using eleven gossypol derivatives revealed that both aldehyde and hydroxyl groups function independently to effect inhibition of DNA polymerase and DNA replication. The activities of DNA polymerase $\beta$ and ribonucleotide reductase were also inhibited by increasing gossypol concentrations.^ These studies demonstrate that the gossypol-mediated inhibition of DNA replication is due in part to inhibition of key replicative enzymes, such as DNA polymerase $\alpha$. The study of DNA polymerase may serve as a model for the interaction of enzymes with gossypol, a drug which may prove useful as a chemotherapeutic agent. ^
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REV3, the catalytic subunit of translesion polymerase zeta (polζ), is commonly associated with DNA damage bypass and repair. Despite sharing accessory subunits with replicative polymerase δ, very little is known about the role of polζ in DNA replication. We previously demonstrated that inhibition of REV3 expression induces persistent DNA damage and growth arrest in cancer cells. To reveal determinants of this sensitivity and obtain insights into the cellular function of REV3, we performed whole human genome RNAi library screens aimed at identification of synthetic lethal interactions with REV3 in A549 lung cancer cells. The top confirmed hit was RRM1, the large subunit of ribonucleotide reductase (RNR), a critical enzyme of de novo nucleotide synthesis. Treatment with the RNR-inhibitor hydroxyurea (HU) synergistically increased the fraction of REV3-deficient cells containing single stranded DNA (ssDNA) as indicated by an increase in replication protein A (RPA). However, this increase was not accompanied by accumulation of the DNA damage marker γH2AX suggesting a role of REV3 in counteracting HU-induced replication stress (RS). Consistent with a role of REV3 in DNA replication, increased RPA staining was confined to HU-treated S-phase cells. Additionally, we found genes related to RS to be significantly enriched among the top hits of the synthetic sickness/lethality (SSL) screen further corroborating the importance of REV3 for DNA replication under conditions of RS.
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Deficiency of the enzyme adenosine deaminase (ADA) results in severe lymphopenia in humans. Mice with an inactivating mutation in the ADA gene also exhibit profound lymphopenia, as well as pulmonary insufficiency and ribcage abnormalities. In fact, the mouse model has a phenotype that is remarkably similar to that of the human disease, making the mice valuable tools for unraveling the mechanism of lymphocyte destruction in absence of this housekeeping gene. T cell deficiency in ADA deficiency has been extensively studied by others, revealing a block in early thymocyte development. In contrast, our studies revealed that early B cell development in the bone marrow is normal. ADA-deficient mice, however, exhibit profound defects in germinal center formation, preventing antigen-dependent B cell maturation in the spleen. ADA-deficient spleen B cells display significant defects in proliferation and activation signaling, and produce more IgM than their normal counterparts, suggesting that extrafollicular plasmablasts are overrepresented. B cells from ADA-deficient mouse spleens undergo apoptosis more readily than those from normal mouse spleens. Levels of ADA's substrates, adenosine and 2′-deoxyadenosine, are elevated in both bone marrow and spleen in ADA-deficient mice. S ′-adenosyihomoeysteine hydrolase (SAH hydrolase) activity is significantly inhibited in both locales, as well. dATP levels, though, are only elevated in spleen, where B cell development is impaired, and not in bone marrow, where B cell ontogeny is normal. This finding points to dATP as the causative agent of lymphocyte death in ADA deficiency. ADA deficiency results in inhibition of the enzyme ribonucleotide reductase, thereby depleting nucleoside pools needed for DNA repair. Another mouse model that lacks a functional gene encoding a protein involved in DNA repair and/or cell cycle checkpoint regulation, p53-binding protein 1, exhibits blocks in T and B cell development that are similar to those seen in ADA-deficient mice. Unraveling the mechanisms of lymphocyte destruction in ADA deficiency may further understanding of lymphocyte biology, facilitate better chemotherapeutic treatment for lymphoproliferative diseases, and improve gene and enzyme therapy regimens attempted for ADA deficiency. ^
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2-Chloro-9-(2-deoxy-2-fluoro-$\beta $-D-arabinofuranosyl)adenine(Cl-F-ara-A) is a new deoxyadenosine analogue which is resistant to phosphorolytic cleavage and deamination, and exhibits therapeutic activity for both leukemia and solid tumors in experimental systems. To characterize its mechanism of cytotoxicity, the present study investigated the cellular pharmacology and the biochemical and molecular mechanisms of action of Cl-F-ara-A, from entrance of the drug into the cell, chemical changes to active metabolites, targeting on different cellular enzymes, to final programmed cell death response to the drug treatment.^ Cl-F-ara-A exhibited potent inhibitory action on DNA synthesis in a concentration-dependent and irreversible manner. The mono-, di-, and triphosphates of Cl-F-ara-A accumulated in cells, and their elimination was non-linear with a prolonged terminal phase, which resulted in prolonged dNTP depression. Ribonucleotide reductase activity was inversely correlated with the cellular Cl-F-ara-ATP level, and the inhibition of the reductase was saturated at higher cellular Cl-F-ara-ATP concentrations. The sustained inhibition of ribonucleotide reductase and the consequent depletion of deoxynucleotide triphosphate pools result in a cellular Cl-F-ara-ATP to dATP ratio which favors analogue incorporation into DNA.^ Incubation of CCRF-CEM cells with Cl-F-ara-A resulted in the incorporation of Cl-F-ara-AMP into DNA. A much lesser amount was associated with RNA, suggesting that Cl-F-ara-A is a more DNA-directed compound. The site of Cl-F-ara-AMP in DNA was related to the ratio of the cellular concentrations of the analogue triphosphate and the natural substrate dATP. Clonogenicity assays showed a strong inverse correlation between cell survival and Cl-F-ara-AMP incorporation into DNA, suggesting that the incorporation of Cl-F-ara-A monophosphate into DNA is critical for the cytotoxicity of Cl-F-ara-A.^ Cl-F-ara-ATP competed with dATP for incorporation into the A-site of the extending DNA strand catalyzed by both DNA polymerase $\alpha$ and $\varepsilon$. The incorporation of Cl-F-ara-AMP into DNA resulted in termination of DNA strand elongation, with the most pronounced effect being observed at Cl-F-ara-ATP:dATP ratio $>$1. The presence of Cl-F-ara-AMP at the 3$\sp\prime$-terminus of DNA also resulted in an increased incidence of nucleotide misincorporation in the following nucleotide position. The DNA termination and the nucleotide misincorporation induced by the incorporation of Cl-F-ara-AMP into DNA may contribute to the cytotoxicity of Cl-F-ara-A. ^
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Earlier reports have shown that cdc2 kinase is activated in cells infected with herpes simplex virus 1 and that the activation is mediated principally by two viral proteins, the infected cell protein 22 (ICP22) and the protein kinase encoded by UL13. The same proteins are required for optimal expression of a subset of late (γ2) genes exemplified by US11. In this study, we used a dominant-negative cdc2 protein to determine the role of cdc2 in viral gene expression. We report the following. (i) The cdc2 dominant-negative protein had no effect in the synthesis and accumulation of at least two α-regulatory proteins (ICP4 and ICP0), two β-proteins (ribonucleotide reductase major subunit and single-stranded DNA-binding protein), and two γ1-proteins (glycoprotein D and viral protease). US11, a γ2-protein, accumulated only in cells in which cdc2 dominant-negative protein could not be detected or was made in very small amounts. (ii) The sequence of amino acids predicted to be phosphorylated by cdc2 is present in at least 27 viral proteins inclusive of the regulatory proteins ICP4, ICP0, and ICP22. In in vitro assays, we demonstrated that cdc2 specifically phosphorylated a polypeptide consisting of the second exon of ICP0 but not a polypeptide containing the sequence of the third exon as would be predicted from the sequence analysis. We conclude that cdc2 is required for optimal expression of a subset of γ2-proteins whose expression is also regulated by the viral proteins (ICP22 and UL13) that mediate the activation of cdc2 kinase.
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Thioredoxin 1 is a major thiol-disulfide oxidoreductase in the cytoplasm of Escherichia coli. One of its functions is presumed to be the reduction of the disulfide bond in the active site of the essential enzyme ribonucleotide reductase. Thioredoxin 1 is kept in a reduced state by thioredoxin reductase. In a thioredoxin reductase null mutant however, most of thioredoxin 1 is in the oxidized form; recent reports have suggested that this oxidized form might promote disulfide bond formation in vivo. In the Escherichia coli periplasm, the protein disulfide isomerase DsbC is maintained in the reduced and active state by the membrane protein DsbD. In a dsbD null mutant, DsbC accumulates in the oxidized form. This oxidized form is then able to promote disulfide bond formation. In both these cases, the inversion of the function of these thiol oxidoreductases appears to be due to an altered redox balance of the environment in which they find themselves. Here, we show that thioredoxin 1 attached to the alkaline phosphatase signal sequence can be exported into the E. coli periplasm. In this new environment for thioredoxin 1, we show that thioredoxin 1 can promote disulfide bond formation and, therefore, partially complement a dsbA strain defective for disulfide bond formation. Thus, we provide evidence that by changing the location of thioredoxin 1 from cytoplasm to periplasm, we change its function from a reductant to an oxidant. We conclude that the in vivo redox function of thioredoxin 1 depends on the redox environment in which it is localized.
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A novel protein superfamily with over 600 members was discovered by iterative profile searches and analyzed with powerful bioinformatics and information visualization methods. Evidence exists that these proteins generate a radical species by reductive cleavage of S-adenosylmethionine (SAM) through an unusual Fe-S center. The superfamily (named here Radical SAM) provides evidence that radical-based catalysis is important in a number of previously well- studied but unresolved biochemical pathways and reflects an ancient conserved mechanistic approach to difficult chemistries. Radical SAM proteins catalyze diverse reactions, including unusual methylations, isomerization, sulfur insertion, ring formation, anaerobic oxidation and protein radical formation. They function in DNA precursor, vitamin, cofactor, antibiotic and herbicide biosynthesis and in biodegradation pathways. One eukaryotic member is interferon-inducible and is considered a candidate drug target for osteoporosis; another is observed to bind the neuronal Cdk5 activator protein. Five defining members not previously recognized as homologs are lysine 2,3-aminomutase, biotin synthase, lipoic acid synthase and the activating enzymes for pyruvate formate-lyase and anaerobic ribonucleotide reductase. Two functional predictions for unknown proteins are made based on integrating other data types such as motif, domain, operon and biochemical pathway into an organized view of similarity relationships.