Identification du rôle et des modifications post-traductionnelles modulant l’export nucléaire de l’hélicase virale E1 au cours du cycle de réplication du virus du papillome humain

Les virus du papillome humain (VPH) sont de petits virus à ADN double brin infectant les épithéliums de la peau et des muqueuses. La réplication nécessaire au maintien de leur génome dans les cellules infectées dépend des protéines virales E1 et E2. Au cours de la réplication, E1 est recrutée à l’origine de réplication par E2 afin d’être assemblée en doubles hexamères capables de dérouler l’ADN. E1 contient un domaine C-terminal responsable de l’activité ATPase/hélicase, un domaine central de liaison à l’origine et une région N-terminale régulant la réplication in vivo. Cette région contient des signaux de localisation et d’export nucléaire qui modulent le transport intracellulaire de E1. Chez le virus du papillome bovin (VPB), il a été proposé que ce transport est régulé par la sumoylation de E1. Finalement, la région N-terminale de E1 contient un motif de liaison aux cyclines permettant son interaction avec la cycline E/A-Cdk2. La phosphorylation de E1 par cette dernière régule différemment l’export nucléaire des protéines E1 du VPB et du VPH. Dans la première partie de cette étude, nous avons démontré que bien que la protéine E1 des VPH interagit avec Ubc9, l’enzyme de conjugaison de la voie de sumoylation, cette voie n’est pas requise pour son accumulation au noyau. Dans la seconde partie, nous avons déterminé que l’accumulation nucléaire de E1 est plutôt régulée pas sa phosphorylation. En fait, nous avons démontré que l’export nucléaire de E1 est inhibé par la phosphorylation de sérines conservées de la région N-terminale de E1 par Cdk2. Puis, nous avons établi que l’export nucléaire de E1 n’est pas nécessaire à l’amplification du génome dans les kératinocytes différenciés mais qu’il est requis pour le maintien du génome dans les kératinocytes non différenciés. En particulier, nous avons découvert que l’accumulation nucléaire de E1 inhibe la prolifération cellulaire en induisant un arrêt du cycle cellulaire en phase S et que cet effet anti-prolifératif est contrecarrée par l’export de E1 au cytoplasme. Dans la troisième partie de cette étude, nous avons démontré que l’arrêt cellulaire induit par E1 dépend de sa liaison à l’ADN et à l’ATP, et qu’il est accompagné par l’activation de la voie de réponse aux dommages à l’ADN dépendante de ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated). Ces deux événements semblent toutefois distincts puisque la formation d’un complexe E1-E2 réduit l’activation de la voie de réponse aux dommages par E1 sans toutefois prévenir l’arrêt de cycle cellulaire. Finalement, nous avons démontré que la réplication transitoire de l’ADN viral peut avoir lieu dans des cellules arrêtées en phase S, indépendamment de l’activation de la voie de réponse aux dommages à l’ADN et de la kinase ATM. Globalement, nos résultats démontrent que l’export nucléaire de E1 est régulé par sa phosphorylation et non par sa sumoylation. Ils démontrent également que l’export nucléaire de E1 est essentiel au maintien du génome dans les kératinocytes, possiblement parce qu’il prévient l’inhibition de la prolifération cellulaire et l’activation de la voie de réponse aux dommages à l’ADN en limitant l’accumulation de E1 au noyau.

Étude de la régulation des activités transcriptionnelle, réplicative et de l’instabilité de la protéine régulatrice E2 des papillomavirus

Les papillomavirus sont de petits virus à ADN double brin qui infectent les cellules de l’épithélium de la peau et des muqueuses d’une variété de vertébrés causant des lésions bénignes telles des verrues. Certains de ces virus sont également associés au développement de lésions malignes, notamment le cancer du col utérin. La protéine régulatrice E2 des papillomavirus est impliquée dans diverses fonctions contribuant à l’établissement de l’infection par ces virus. Entre autre, E2 régule la transcription des gènes viraux, participe à l’initiation de la réplication de l’ADN viral en s’associant à l’hélicase virale E1 et est responsable du maintien et de la ségrégation de l’épisome viral au cours de la division cellulaire. Toutes ces activités sont attribuables à la capacité de E2 à s’associer au génome viral et à interagir avec des protéines virales et cellulaires. De plus, ces fonctions sont elles-mêmes régulées par des modifications post-traductionnelles de la protéine E2. Plusieurs études ont été réalisées afin de découvrir les mécanismes de régulation des fonctions de E2 mais le rôle exact des différents domaines de E2 dans ces contrôles reste à être défini. En premier lieu, nous nous sommes intéressés à l’interaction entre E2 et Brd4(L) qui avait été définie comme étant essentielle à la ségrégation de l’épisome. Plusieurs caractéristiques associées à la protéine Brd4(L) telles que sa capacité à lier les lysines acétylées des histones, son interaction avec le complexe Mediator et sa participation à l’activation de la transcription en formant un complexe avec pTEFb, nous ont permis d’émettre l’hypothèse que l’interaction E2-Brd4(L) est nécessaire à l’activité transcriptionnelle de E2. Nous avons démontré que la protéine Brd4(L) interagit avec le domaine de transactivation de E2 de divers types de papillomavirus. De plus, cette interaction implique les résidus de E2 essentiels à son activité transcriptionnelle. Ainsi, ces résultats proposent que l’association E2-Brd4(L) serve à la régulation de la transcription des gènes viraux. Dans un second temps, nos recherches se sont concentrées sur l’existence d’une interface de dimérisation au sein du domaine de transactivation de E2 et de son implication dans les activités transcriptionnelles et réplicatives de la protéine. Nos études ont aussi mis en évidence que l’intégrité de la structure de ce domaine contribue au bon fonctionnement de la réplication du génome viral. Cette découverte suggère que la dimérisation de E2 peut réguler l’initiation de la réplication et propose l’existence d’un niveau de régulation additionnel impliquant l’état de la structure quaternaire de la protéine E2 et une modulation de l’interaction entre E1 et E2 à cette étape du cycle viral. Finalement, l’étude de l’instabilité de la protéine E2 nous a permis de définir une région importante dans le domaine flexible de la protéine, nécessaire à sa dégradation par le protéasome. De plus, la présence de résidus conservés localisés dans ce domaine, sont associés à la dégradation et portent la signature d’un signal de localisation nucléaire de type PY-NLS, suggérant que la stabilité de la protéine E2 est régulée par sa localisation au sein de la cellule. Ces études démontrent l’existence de nouvelles stratégies de régulation des activités transcriptionnelle et réplicative de la protéine E2 des papillomavirus. La compréhension de ces mécanismes nous permet de mieux cerner les étapes favorisant l’établissement et la progression du cycle viral et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques contre les infections aux papillomavirus.

Caractérisation de la fonction de la protéine cellulaire p80/UAF1 dans la réplication du génome du virus du papillome humain

Le virus du papillome humain (VPH) est l’agent étiologique du cancer du col utérin, ainsi que d’autre néoplasies anogénitales et des voies aérodigestives supérieures. La réplication de son génome d’ADN double brin est assurée par les protéines virales E1 et E2, de concert avec la machinerie cellulaire de réplication. E1 assure le déroulement de l’ADN en aval de la fourche de réplication, grâce à son activité hélicase, et orchestre la duplication du génome viral. Nos travaux antérieurs ont démontré que le domaine N-terminal de E1 contient un motif de liaison à la protéine cellulaire p80/UAF1 qui est hautement conservé chez tous les VPH anogénitaux. L’intégrité de ce motif est essentielle au maintien de l’épisome viral. Les travaux présentés dans cette thèse ont d’abord déterminé que le motif de liaison à UAF1 n’est pas requis pour l’assemblage du pré-réplisome viral, mais important pour la réplication subséquente de l’ADN du VPH. Nous avons constaté qu’en présence de E1 et E2, UAF1 est relocalisé dans des foyers nucléaires typiques de sites de réplication du virus et qu’en outre, UAF1 s’associe physiquement à l’origine de réplication du VPH. Nous avons aussi déterminé que l’inhibition du recrutement de UAF1 par la surexpression d’un peptide dérivé de E1 (N40) contenant le motif de liaison à UAF1 réduit la réplication de l’ADN viral. Cette observation soutient le modèle selon lequel UAF1 est relocalisé par E1 au réplisome pour promouvoir la réplication de l’ADN viral. UAF1 est une protéine à domaine WD40 n’encodant aucune activité enzymatique et présumée exploiter des interactions protéine-protéine pour accomplir sa fonction. Nous avons donc investigué les protéines associées à UAF1 dans des cellules du col utérin et avons détecté des interactions avec les enzymes de déubiquitination USP1, USP12 et USP46, ainsi qu’avec la phosphatase PHLPP1. Nous avons établi que E1 forme un complexe ternaire avec UAF1 et n’importe laquelle des USP associés : USP1, USP12 ou USP46. Ces USP sont relocalisés au noyau par E1 et s’associent à l’ADN viral. De plus, l’activité enzymatique des USP est essentielle à la réplication optimale du génome viral. Au contraire, PHLPP1 ne forme pas de complexe avec E1, puisque leurs interactions respectives avec UAF1 sont mutuellement exclusives. PHLPP1 contient un peptide de liaison à UAF1 homologue à celui de E1. Ce peptide dérivé de PHLPP1 (P1) interagit avec le complexe UAF1-USP et, similairement au peptide N40, antagonise l’interaction E1-UAF1. Incidemment, la surexpression du peptide P1 inhibe la réplication de l’ADN viral. La génération de protéines chimériques entre P1 et des variants de E1 (E1Δ) défectifs pour l’interaction avec UAF1 restaure la capacité de E1Δ à interagir avec UAF1 et USP46, ainsi qu’à relocaliser UAF1 dans les foyers nucléaires contenant E1 et E2. Ce recrutement artificiel de UAF1 et des USP promeut la réplication de l’ADN viral, un phénotype dépendant de l’activité déubiquitinase du complexe. Globalement, nos travaux suggèrent que la protéine E1 du VPH interagit avec UAF1 afin de recruter au réplisome un complexe de déubiquitination dont l’activité est importante pour la réplication de l’ADN viral.

Les protéines Staufen et leurs rôles dans la régulation posttranscriptionnelle de l’expression des gènes, la réponse aux dommages à l’ADN et le cycle cellulaire

Les différents mécanismes de régulation posttranscriptionnelle de l’expression des gènes sont de plus en plus reconnus comme des processus essentiels dans divers phénomènes physiologiques importants, comme la prolifération cellulaire et la réponse aux dommages à l’ADN. Deux des protéines impliquées dans ce type de régulation sont Staufen1 (Stau1) et Staufen2 (Stau2). Elles sont des protéines de liaison à l’ARN double brin qui contribuent au transport de l’ARN messager (ARNm), au contrôle de la traduction, à l’épissage alternatif et sont responsables de la dégradation de certains ARNm spécifiques. Les protéines Staufen peuvent en effet s’associer à des ARNm bien précis, d’autant plus que, majoritairement, Stau1 et Stau2 ne se retrouvent pas en complexe avec les mêmes cibles. De nombreuses évidences récentes montrent l’implication de divers mécanismes de régulation posttranscriptionnelle dans la réponse aux dommages à l’ADN, plusieurs protéines de liaison à l’ARN y participant d’ailleurs. De façon importante, cette réponse dicte un ou plusieurs destin(s) à la cellule qui doit réagir à la suite de dommages à l’intégrité de son ADN: réparation de l’ADN, arrêt de la prolifération cellulaire, apoptose. Nous avons donc fait l’hypothèse que l’expression de Stau1 et/ou de Stau2 pourrait être affectée en réponse à un stress génotoxique, ce qui pourrait avoir comme conséquence de moduler l’expression et/ou la stabilité de leurs ARNm cibles. De même, notre laboratoire a récemment observé que l’expression de Stau1 varie pendant le cycle cellulaire, celle-ci étant plus élevée jusqu’au début de la mitose (prométaphase), puis elle diminue alors que les cellules complètent leur division. Par conséquent, nous avons fait l’hypothèse que Stau1 pourrait lier des ARNm de façon différentielle dans des cellules bloquées en prométaphase et dans des cellules asynchrones. D’un côté, en employant la camptothécine (CPT), une drogue causant des dommages à l’ADN, pour traiter des cellules de la lignée de cancer colorectal HCT116, nous avons observé que seule l’expression de Stau2 est réduite de façon considérable, tant au niveau de la protéine que de l’ARNm. L’utilisation d’autres agents cytotoxiques a permis de confirmer cette observation initiale. De plus, nous avons constaté que l’expression de Stau2 est touchée même dans des conditions n’engendrant pas une réponse apoptotique, ce qui suggère que cette déplétion de Stau2 est possiblement importante pour la mise en place d’une réponse appropriée aux dommages à l’ADN. D’ailleurs, la surexpression de Stau2 conjointement avec le traitement à la CPT entraîne un retard dans l’induction de l’apoptose dans les cellules HCT116. Nous avons aussi montré que la diminution de l’expression de Stau2 est due à une régulation de sa transcription en réponse au stress génotoxique, ce pourquoi une région minimale du promoteur putatif de Stau2 est nécessaire. Également, nous avons identifié que le facteur de transcription E2F1, couramment impliqué dans la réponse aux dommages à l’ADN, peut contrôler l’expression de Stau2. Ainsi, E2F1 permet une augmentation de l’expression de Stau2 dans des cellules non traitées, mais cette hausse est abolie dans des cellules traitées à la CPT, ce qui suggère que la CPT pourrait agir en inhibant l’activation transcriptionnelle de Stau2 par E2F1. Enfin, nous avons observé que certains ARNm associés à Stau2, et codant pour des protéines impliquées dans la réponse aux dommages à l’ADN et l’apoptose, sont exprimés différemment dans des cellules traitées à la CPT et des cellules non traitées. D’un autre côté, nous avons identifié les ARNm associés à Stau1 lors de la prométaphase, alors que l’expression de Stau1 est à son niveau le plus élevé pendant le cycle cellulaire, grâce à une étude à grande échelle de micropuces d’ADN dans des cellules HEK293T. Nous avons par la suite confirmé l’association entre Stau1 et certains ARNm d’intérêts, donc codant pour des protéines impliquées dans la régulation de la prolifération cellulaire et/ou le déroulement de la mitose. Une comparaison de la liaison de ces ARNm à Stau1 dans des cellules bloquées en prométaphase par rapport à des cellules asynchrones nous a permis de constater une association préférentielle dans les cellules en prométaphase. Ceci suggère une augmentation potentielle de la régulation de ces ARNm par Stau1 à ce moment du cycle cellulaire. Les données présentées dans cette thèse indiquent vraisemblablement que la régulation posttranscriptionnelle de l’expression génique contrôlée par les protéines Staufen se fait en partie grâce à la modulation de l’expression de Stau1 et de Stau2 en fonction des conditions cellulaires. Nous envisageons alors que cette variation de l’expression des protéines Staufen ait des conséquences sur des sous-ensembles d’ARNm auxquels elles sont liées et que de cette façon, elles jouent un rôle pour réguler des processus physiologiques essentiels comme la réponse aux dommages à l’ADN et la progression dans le cycle cellulaire.

Caractérisation biochimique du complexe Smc5-6

Les membres de la famille SMC (Structural Maintenance of Chromosomes), présents dans tous les domaines de la vie, sont impliqués dans des processus allant de la cohésion des chromatides-sœurs jusqu’à la réparation de l’ADN. Chacun des membres de cette famille, composée de 6 membres (Smc1 à Smc6), s’associe avec un autre membre ainsi qu’à des sous-unités non-SMC pour former 3 complexes : cohésine, condensine et Smc5-6. L’implication du complexe Smc5-6 dans plusieurs aspects du maintien de l’intégrité génomique est bien démontrée. Néanmoins, une question fondamentale concernant ce complexe demeure encore sans réponse: comment peut-il être impliqué dans autant d’aspects de la vie d’une cellule? Encore à ce jour, il est difficile de répondre à cette question en raison du manque d’information disponible au sujet des activités biochimiques de ce complexe. C’est pourquoi l’objectif de ce travail consiste en la caractérisation biochimique du complexe Smc5-6. La biochimie de cohésine et condensine suggère diverses possibilités en ce qui a trait aux activités biochimiques du complexe Smc5-6. La première étape de mon projet fut donc d’élaborer une procédure pour la purification de Smc5 et Smc6 après surexpression en levure. Après plusieurs expériences, il apparut clair que les deux protéines possèdent une activité de liaison à l’ADN simple brin (ADNsb) ainsi qu’à l’ADN double brins (ADNdb) et que, même si les protéines peuvent se lier aux deux types d’ADN, elles possèdent une plus grande affinité pour l’ADNsb. De plus, ces expériences permirent de démontrer que l’interaction entre Smc5 ou Smc6 et l’ADNsb est très stable, alors que l’interaction avec l’ADNdb ne l’est pas. Suite à l’obtention de ces résultats, la seconde étape fut la détermination de la ou des partie(s) de Smc5 et Smc6 permettant la liaison à l’ADN. Pour répondre à cette question, une dissection moléculaire fut réalisée, suivi d’une caractérisation des différents domaines constituants Smc5 et Smc6. De cette façon, il fut possible de démontrer qu’il existe deux sites de liaison à l’ADN sur Smc5 et Smc6 ; le premier site se trouvant dans le domaine «hinge» ainsi que dans la région adjacente du domaine «coiled-coil» et le second au niveau de la tête ATPase des deux protéines. Bien que les deux domaines puissent lier l’ADNsb, il fut démontré qu’une différence majeure existe au niveau de leur affinité pour ce type d’ADN. En effet, le domaine «hinge» possède une affinité plus forte pour l’ADNsb que la tête ATPase. De plus, cette dernière est incapable de lier l’ADNdb alors que le domaine «hinge» le peut. L’identification des sites de liaison à l’ADN sur Smc5 et Smc6 permettra de créer de nouveaux mutants possédant un défaut dans la liaison à l’ADN. Ainsi, l’étude du complexe Smc5-6 durant la réparation de l’ADN in vivo sera facilité.

Fluorescence Assay for Polymerase Arrival Rates

To engineer complex synthetic biological systems will require modular design, assembly, and characterization strategies. The RNA polymerase arrival rate (PAR) is defined to be the rate that RNA polymerases arrive at a specified location on the DNA. Designing and characterizing biological modules in terms of RNA polymerase arrival rates provides for many advantages in the construction and modeling of biological systems. PARMESAN is an in vitro method for measuring polymerase arrival rates using pyrrolo-dC, a fluorescent DNA base that can substitute for cytosine. Pyrrolo-dC shows a detectable fluorescence difference when in single-stranded versus double-stranded DNA. During transcription, RNA polymerase separates the two strands of DNA, leading to a change in the fluorescence of pyrrolo-dC. By incorporating pyrrolo-dC at specific locations in the DNA, fluorescence changes can be taken as a direct measurement of the polymerase arrival rate.

The multiple autoimmune syndromes. A clue for the autoimmune tautology

The multiple autoimmune syndromes (MAS) consist on the presence of three or more well-defined autoimmune diseases (ADs) in a single patient. The aim of this study was to analyze the clinical and genetic characteristics of a large series of patients with MAS. A cluster analysis and familial aggregation analysis of ADs was performed in 84 patients. A genome-wide microsatellite screen was performed in MAS families, and associated loci were investigated through the pedigree disequilibrium test. Systemic lupus erythematosus (SLE), autoimmune thyroid disease (AITD), and Sjögren's syndrome together were the most frequent ADs encountered. Three main clusters were established. Aggregation for type 1 diabetes, AITD, SLE, and all ADs as a trait was found. Eight loci associated with MAS were observed harboring autoimmunity genes. The MAS represent the best example of polyautoimmunity as well as the effect of a single genotype on diverse phenotypes. Its study provides important clues to elucidate the common mechanisms of ADs (i.e., autoimmune tautology). © Springer Science+Business Media, LLC 2012.

Sustained polymeric delivery of gene silencing antisense ODNs, siRNA, DNAzymes and ribozymes: in vitro and in vivo studies

Small interfering RNA (siRNA), antisense oligonucleotides (ODNs), ribozymes and DNAzymes have emerged as sequence-specific inhibitors of gene expression that may have therapeutic potential in the treatment of a wide range of diseases. Due to their rapid degradation in vivo, the efficacy of naked gene silencing nucleic acids is relatively short lived. The entrapment of these nucleic acids within biodegradable sustained-release delivery systems may improve their stability and reduce the doses required for efficacy. In this study, we have evaluated the potential in vitro and in vivo use of biodegradable poly (d,l-lactide-co-glycolide) copolymer (PLGA) microspheres as sustained delivery devices for ODNs, ribozyme, siRNA and DNA enzymes. In addition, we investigated the release of ODN conjugates bearing 5′-end lipophilic groups. The in vitro sustained release profiles of microsphere-entrapped nucleic acids were dependent on variables such as the type of nucleic acid used, the nature of the lipophilic group, and whether the nucleic acid used was single or double stranded. For in vivo studies, whole body autoradiography was used to monitor the bio-distribution of either free tritium-labelled ODN or that entrapped within PLGA microspheres following subcutaneous administration in Balb-c mice. The majority of the radioactivity associated with free ODN was eliminated within 24 h whereas polymer-released ODN persisted in organs and at the site of administration even after seven days post-administration. Polymer microsphere released ODN exhibited a similar tissue and cellular tropism to the free ODN. Micro-autoradiography analyses of the liver and kidneys showed similar bio-distribution for polymer-released and free ODNs with the majority of radioactivity being concentrated in the proximal convoluted tubules of the kidney and in the Kupffer cells of the liver. These findings suggest that biodegradable PLGA microspheres offer a method for improving the in vivo sustained delivery of gene silencing nucleic acids, and hence are worthy of further investigation as delivery systems for these macromolecules.

Effect of processed and red meat on endogenous nitrosation and DNA damage

Haem in red meat (RM) stimulates the endogenous production of mutagenic nitroso compounds (NOC). Processed (nitrite-preserved red) meat additionally contains high concentrations of preformed NOC. In two studies, of a fresh RM versus a vegetarian (VEG) diet (six males and six females) and of a nitrite-preserved red meat (PM) versus a VEG diet (5 males and 11 females), we investigated whether processing of meat might increase colorectal cancer risk by stimulating nitrosation and DNA damage. Meat diets contained 420 g (males) or 366 g (females) meat/per day. Faecal homogenates from day 10 onwards were analysed for haem and NOC and asso- ciated supernatants for genotoxicity. Means are adjusted for differ- ences in male to female ratios between studies. Faecal NOC concentrations on VEG diets were low (2.6 and 3.5 mmol/g) but significantly higher on meat diets (PM 175 ± 19 nmol/g versus RM 185 ± 22 nmol/g; P 5 0.75). The RM diet resulted in a larger pro- portion of nitrosyl iron (RM 78% versus PM 54%; P < 0.0001) and less nitrosothiols (RM 12% versus PM 19%; P < 0.01) and other NOC (RM 10% versus PM 27%; P < 0.0001). There was no statis- tically significant difference in DNA breaks induced by faecal water (FW) following PM and RM diets (P 5 0.80). However, PM re- sulted in higher levels of oxidized pyrimidines (P < 0.05). Surpris- ingly, VEG diets resulted in significantly more FW-induced DNA strand breaks than the meat diets (P < 0.05), which needs to be clarified in further studies. Meats cured with nitrite have the same effect as fresh RM on endogenous nitrosation but show increased FW-induced oxidative DNA damage.

Rescue of gene expression by modified REST decoy oligonucleotides in a cellular model of Huntington's disease

Transcriptional dysfunction is a prominent hallmark of Huntington's disease (HD). Several transcription factors have been implicated in the aetiology of HD progression and one of the most prominent is repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST). REST is a global repressor of neuronal gene expression and in the presence of mutant Huntingtin increased nuclear REST levels lead to elevated RE1 occupancy and a concomitant increase in target gene repression, including brain-derived neurotrophic factor. It is of great interest to devise strategies to reverse transcriptional dysregulation caused by increased nuclear REST and determine the consequences in HD. Thus far, such strategies have involved RNAi or mutant REST constructs. Decoys are double-stranded oligodeoxynucleotides corresponding to the DNA-binding element of a transcription factor and act to sequester it, thereby abrogating its transcriptional activity. Here, we report the use of a novel decoy strategy to rescue REST target gene expression in a cellular model of HD. We show that delivery of the decoy in cells expressing mutant Huntingtin leads to its specific interaction with REST, a reduction in REST occupancy of RE1s and rescue of target gene expression, including Bdnf. These data point to an alternative strategy for rebalancing the transcriptional dysregulation in HD.

Study of picosecond processes of an intercalated dipyridophenazine Cr(iii) complex bound to defined sequence DNAs using transient absorption and time-resolved infrared methods

Picosecond transient absorption (TA) and time-resolved infrared (TRIR) measurements of rac-[Cr(phen)2(dppz)]3+ (1) intercalated into double-stranded guanine-containing DNA reveal that the excited state is very rapidly quenched. As no evidence was found for the transient electron transfer products, it is proposed that the back electron transfer reaction must be even faster (<3 ps).

Molecular characterization of a retrotransposon in the Rhynchosciara americana genome and its association with telomere

Non-LTR retrotransposons, also known as long interspersed nuclear elements (LINEs), are transposable elements that encode a reverse transcriptase and insert into genomic locations via RNA intermediates. The sequence analysis of a cDNA library constructed from mRNA of the salivary glands of R. americana showed the presence of putative class I elements. The cDNA clone with homology to a reverse transcriptase was the starting point for the present study. Genomic phage was isolated and sequenced and the molecular structure of the element was characterized as being a non-LTR retrotransposable element. Southern blot analysis indicated that this transposable element is represented by repeat sequences in the genome of R. americana. Chromosome tips were consistently positive when this element was used as probe in in-situ hybridization. Real-time RT-PCR showed that this retrotransposon is transcribed at different periods of larval development. Most interesting, the silencing of this retrotransposon in R. americana by RNA interference resulted in reduced transcript levels and in accelerated larval development.

From Rational Design of Drug Crystals to Understanding of Nucleic Acid Structures: Lamivudine Duplex

A DNA-like duplex of nucleosides is probable to exist even without the 5`-phosphate groups needed to assemble the chain backbone. However, double-stranded helical structures of nucleosides are unknown. Here, we report a duplex of nucleoside analogs that is spontaneously assembled due to stacking of the neutral and protonated molecules of lamivudine, a nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NTRI) widely used in anti-HIV drug combinatory medication. The left-handed lamivudine duplex has features similar to those of i-motif DNA, as the face-to-face base stacking and the helix rise per base pair. Furthermore, the protonation pattern on alternate bases expected for it DNA-like duplex stabilized by pairing of neutral and protonated cytosine fragments was observed for the first time in the lamivudine double-stranded helix. This structure demonstrates that hydrogen bonds can substitute for covalent phosphodiester linkage in the stabilization of the duplex backbone. This interesting example of spontaneous molecular self-organization indicates that the 5`-phosphate group could not be a requirement for duplex assembly.

Significance of extruded nuclear chromatin (regional nuclear shape malformation) in human spermatozoa: implications for ICSI

The aim of this study was to determine the extent of DNA fragmentation and the presence of denatured single-strand or normal double-strand DNA in spermatozoa with extruded nuclear chromatin (ENC) selected by high magnification. Fresh semen samples from 55 patients were prepared by discontinuous isolate concentration gradient. Spermatozoa with normal nucleus (NN) and ENC were selected at 8400x magnification and placed on different slides. DNA fragmentation was determined by TUNEL assay. Denatured and double-stranded DNA was identified by the acridine orange fluorescence method. DNA fragmentation was not significantly different (p = 0.86) between spermatozoa with ENC (19.6%) and those with NN (20%). However, the percentage of spermatozoa with detectable denatured-stranded DNA in the ENC spermatozoon group (59.1%) was significantly higher (p < 0.0001) than in the NN group (44.9%). The high level of denatured DNA in spermatozoa with ENC suggests premature decondensation and disaggregation of sperm chromatin fibres. The results show an association between ENC and DNA damage in spermatozoa, and support the routine morphological selection and injection of motile spermatozoa at high-magnification intracytoplasmic sperm injection.

Preliminary Criteria for Global Flares in Childhood-Onset Systemic Lupus Erythematosus

Objective. To develop widely acceptable preliminary criteria of global flare for childhood-onset systemic lupus erythematosus (cSLE).Methods. Pediatric rheumatologists (n = 138) rated a total of 358 unique patient profiles with information about the cSLE flare descriptors from 2 consecutive visits: patient global assessment of well-being, physician global assessment of disease activity (MD-global), health-related quality of life, anti-double-stranded DNA antibodies, disease activity index scores, protein: creatinine (P:C) ratio, complement levels, and erythrocyte sedimentation rate (ESR). Based on 2,996 rater responses about the course of cSLE (baseline versus followup), the accuracy (sensitivity, specificity, and area under the receiver operating characteristic curve) of candidate flare criteria was assessed. An international consensus conference was held to rank these candidate flare criteria as per the American College of Rheumatology recommendations for the development and validation of criteria sets.Results. The highest-ranked candidate criteria considered absolute changes (Delta) of the Systemic Lupus Erythematosus Disease Activity Index (SLEDAI) or British Isles Lupus Assessment Group (BILAG), MD-global, P:C ratio, and ESR; flare scores can be calculated (0.5 x Delta SLEDAI + 0.45 x Delta P:C ratio + 0.5 x Delta MD-global + 0.02 x Delta ESR), where values of >= 1.04 are reflective of a flare. Similarly, BILAG-based flare scores (0.4 x Delta BILAG + Delta 0.65 x Delta P:C ratio + 0.5 + Delta MD-global + 0.02 x Delta ESR) of >= 1.15 were diagnostic of a flare. Flare scores increased with flare severity.Conclusion. Consensus has been reached on preliminary criteria for global flares in cSLE. Further validation studies are needed to confirm the usefulness of the cSLE flare criteria in research and for clinical care.