Characterization of a protein of the plastid inner envelope having homology to animal inorganic phosphate, chloride and organic-anion transporters.

A protein from Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. showing homology to animal proteins of the NaPi-1 family, involved in the transport of inorganic phosphate, chloride, glutamate and sialic acid, has been characterized. This protein, named ANTR2 (for anion transporters) was shown by chloroplast subfractionation to be localized to the plastid inner envelope in both A. thaliana and Spinacia oleracea (L.). Immunolocalization revealed that ANTR2 was expressed in the leaf mesophyll cells as well as in the developing embryo at the upturned-U stage. Five additional homologues of ANTR2 are found in the Arabidopsis genome, of which one was shown by green fluorescent protein (GFP) fusion to be also located in the chloroplast. All ANTR proteins share homology to the animal NaPi-1 family, as well as to other organic-anion transporters that are members of the Anion:Cation Symporter (ACS) family, and share the main features of transporters from this family, including the presence of 12 putative transmembrane domains and of a 7-amino acid motif in the fourth putative transmembrane domain. ANTR2 thus represent a novel protein of the plastid inner envelope that is likely to be involved in anion transport.

Retention of a recombinant GFP protein expressed by the yellow fever 17D virus in the E/NS1 intergenic region in the endoplasmic reticulum

The flaviviral envelope proteins, E protein and precursor membrane protein, are mainly associated with the endoplasmic reticulum (ER) through two transmembrane (TM) domains that are exposed to the luminal face of this compartment. Their retention is associated with the viral assembly process. ER-retrieval motifs were mapped at the carboxy terminus of these envelope proteins. A recombinant yellow fever (YF) 17D virus expressing the reporter green fluorescent protein (GFP) with the stem-anchor (SA) region of E protein fused to its carboxy terminus was subjected to distinct genetic mutations in the SA sequence to investigate their effect on ER retention. Initially, we introduced progressive deletions of the stem elements (H1, CS and H2). In a second set of mutants, the effect of a length increase for the first TM anchor region was evaluated either by replacing it with the longer TM of human LAMP-1 or by the insertion of the VALLLVA sequence into its carboxy terminus. We did not detect any effect on the GFP localisation in the cell, which remained associated with the ER. Further studies should be undertaken to elucidate the causes of the ER retention of recombinant proteins expressed at the intergenic E/NS1 region of the YF 17D virus polyprotein.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

The scaffold protein IB1/JIP-1 is a critical mediator of cytokine-induced apoptosis in pancreatic beta cells.

In insulin-secreting cells, cytokines activate the c-Jun N-terminal kinase (JNK), which contributes to a cell signaling towards apoptosis. The JNK activation requires the presence of the murine scaffold protein JNK-interacting protein 1 (JIP-1) or human Islet-brain 1(IB1), which organizes MLK3, MKK7 and JNK for proper signaling specificity. Here, we used adenovirus-mediated gene transfer to modulate IB1/JIP-1 cellular content in order to investigate the contribution of IB1/JIP-1 to beta-cell survival. Exposure of the insulin-producing cell line INS-1 or isolated rat pancreatic islets to cytokines (interferon-gamma, tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta) induced a marked reduction of IB1/JIP-1 content and a concomitant increase in JNK activity and apoptosis rate. This JNK-induced pro-apoptotic program was prevented in INS-1 cells by overproducing IB1/JIP-1 and this effect was associated with inhibition of caspase-3 cleavage. Conversely, reducing IB1/JIP-1 content in INS-1 cells and isolated pancreatic islets induced a robust increase in basal and cytokine-stimulated apoptosis. In heterozygous mice carrying a selective disruption of the IB1/JIP-1 gene, the reduction in IB1/JIP-1 content in happloinsufficient isolated pancreatic islets was associated with an increased JNK activity and basal apoptosis. These data demonstrate that modulation of the IB1-JIP-1 content in beta cells is a crucial regulator of JNK signaling pathway and of cytokine-induced apoptosis.

An amphipathic alpha-helix at the C terminus of hepatitis C virus nonstructural protein 4B mediates membrane association.

Nonstructural protein 4B (NS4B) plays an essential role in the formation of the hepatitis C virus (HCV) replication complex. It is an integral membrane protein that has been only poorly characterized to date. It is believed to comprise a cytosolic N-terminal part, a central part harboring four transmembrane passages, and a cytosolic C-terminal part. Here, we describe an amphipathic alpha-helix at the C terminus of NS4B (amino acid residues 229 to 253) that mediates membrane association and is involved in the formation of a functional HCV replication complex.

The scaffold protein IB1/JIP-1 controls the activation of JNK in rat stressed urothelium.

The c-Jun N-terminal kinase (JNK) is critical for cell survival, differentiation, apoptosis and tumorigenesis. This signalling pathway requires the presence of the scaffold protein Islet-Brain1/c-Jun N-terminal kinase interacting protein-1 (IB1/JIP-1). Immunolabeling and in situ hybridisation of bladder sections showed that IB1/JIP-1 is expressed in urothelial cells. The functional role of IB1/JIP-1 in the urothelium was therefore studied in vivo in a model of complete rat bladder outlet obstruction. This parietal stress, which is due to urine retention, reduced the content of IB1/JIP-1 in urothelial cells and consequently induced a drastic increase in JNK activity and AP-1 binding activity. Using a viral gene transfer approach, the stress-induced activation of JNK was prevented by overexpressing IB1/JIP-1. Conversely, the JNK activity was increased in urothelial cells where the IB1/JIP-1 content was experimentally reduced using an antisense RNA strategy. Furthermore, JNK activation was found to be increased in non-stressed urothelial cells of heterozygous mice carrying a selective disruption of the IB1/JIP-1 gene. These data established that mechanical stress in urothelial cells in vivo induces a robust JNK activation as a consequence of regulated expression of the scaffold protein IB1/JIP-1. This result highlights a critical role for that scaffold protein in the homeostasis of the urothelium and unravels a new potential target to regulate the JNK pathway in this tissue.

Reduction of connexin36 content by ICER-1 contributes to insulin-secreting cells apoptosis induced by oxidized LDL particles.

Connexin36 (Cx36), a trans-membrane protein that forms gap junctions between insulin-secreting beta-cells in the Langerhans islets, contributes to the proper control of insulin secretion and beta-cell survival. Hypercholesterolemia and pro-atherogenic low density lipoproteins (LDL) contribute to beta-cell dysfunction and apoptosis in the context of Type 2 diabetes. We investigated the impact of LDL-cholesterol on Cx36 levels in beta-cells. As compared to WT mice, the Cx36 content was reduced in islets from hypercholesterolemic ApoE-/- mice. Prolonged exposure to human native (nLDL) or oxidized LDL (oxLDL) particles decreased the expression of Cx36 in insulin secreting cell-lines and isolated rodent islets. Cx36 down-regulation was associated with overexpression of the inducible cAMP early repressor (ICER-1) and the selective disruption of ICER-1 prevented the effects of oxLDL on Cx36 expression. Oil red O staining and Plin1 expression levels suggested that oxLDL were less stored as neutral lipid droplets than nLDL in INS-1E cells. The lipid beta-oxidation inhibitor etomoxir enhanced oxLDL-induced apoptosis whereas the ceramide synthesis inhibitor myriocin partially protected INS-1E cells, suggesting that oxLDL toxicity was due to impaired metabolism of the lipids. ICER-1 and Cx36 expressions were closely correlated with oxLDL toxicity. Cx36 knock-down in INS-1E cells or knock-out in primary islets sensitized beta-cells to oxLDL-induced apoptosis. In contrast, overexpression of Cx36 partially protected INS-1E cells against apoptosis. These data demonstrate that the reduction of Cx36 content in beta-cells by oxLDL particles is mediated by ICER-1 and contributes to oxLDL-induced beta-cell apoptosis.

Neuronal Thy-1 induces astrocyte adhesion by engaging syndecan-4 in a cooperative interaction with alphavbeta3 integrin that activates PKCalpha and RhoA.

Clustering of alphavbeta3 integrin after interaction with the RGD-like integrin-binding sequence present in neuronal Thy-1 triggers formation of focal adhesions and stress fibers in astrocytes via RhoA activation. A putative heparin-binding domain is present in Thy-1, raising the possibility that this membrane protein stimulates astrocyte adhesion via engagement of an integrin and the proteoglycan syndecan-4. Indeed, heparin, heparitinase treatment and mutation of the Thy-1 heparin-binding site each inhibited Thy-1-induced RhoA activation, as well as formation of focal adhesions and stress fibers in DI TNC(1) astrocytes. These responses required both syndecan-4 binding and signaling, as evidenced by silencing syndecan-4 expression and by overexpressing a syndecan-4 mutant lacking the intracellular domain, respectively. Furthermore, lack of RhoA activation and astrocyte responses in the presence of a PKC inhibitor or a dominant-negative form of PKCalpha implicated PKCalpha and RhoA activation in these events. Therefore, combined interaction of the astrocyte alphavbeta3-integrin-syndecan-4 receptor pair with Thy-1, promotes adhesion to the underlying matrix via PKCalpha- and RhoA-dependent pathways. Importantly, signaling events triggered by such receptor cooperation are shown here to be the consequence of cell-cell rather than cell-matrix interactions. These observations are likely to be of widespread biological relevance because Thy-1-integrin binding is reportedly relevant to melanoma invasion, monocyte transmigration through endothelial cells and host defense mechanisms.

Connexin26 is regulated in rat urothelium by the scaffold protein IB1/JIP-1.

Proper function of the wall of bladder requires gap junctional communication for coordinating the responses of smooth muscle (SMC) and urothelial cells exposed to urine pressure. In the rat bladder, Cx43 is expressed by SMC and urothelial cells, whereas Cx26 expression is restricted to the epithelium. We used a model of bladder outlet obstruction, in which a ligature is placed around the urethra to increase voiding pressure. Increased fluid pressure was associated with increased Cx43 and Cx26 mRNA expression and with the activation of a signaling cascade including the transcription factor c-Jun, which is a component of the AP-1 complex. The signaling pathway of the c-Jun NH2 terminal kinase (JNK) requires the presence of the scaffold protein Islet-Brain1/c-Jun amino-terminal kinase Interacting Protein-1 (IB1/JIP-1). Under stress conditions resulting from urine retention, we have found a reduced content of IB1/JIP-1 in urothelial cells, which in turn induced a drastic increase of JNK and AP-1 binding activities. The stress-induced activation of JNK was prevented by overexpressing IB1/JIP-1, using a viral gene transfer approach, a condition which also resulted in a decrease in Cx26 mRNA. The data show that: 1) mechanical stress of urothelial cells activates in vivo JNK, as a consequence of a regulated expression of IB1/JIP-1 and 2) that urothelial Cx26 may be directly regulated by the AP-1 complex.

Spatial, temporal and subcellular localization of islet-brain 1 (IB1), a homologue of JIP-1, in mouse brain.

Islet-brain 1 (IB1) was recently identified as a DNA-binding protein of the GLUT2 gene promoter. The mouse IB1 is the rat and human homologue of the Jun-interacting protein 1 (JIP-1) which has been recognized as a key player in the regulation of c-Jun amino-terminal kinase (JNK) mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways. JIP-1 is involved in the control of apoptosis and may play a role in brain development and aging. Here, IB1 was studied in adult and developing mouse brain tissue by in situ hybridization, Northern and Western blot analysis at cellular and subcellular levels, as well as by immunocytochemistry in brain sections and cell cultures. IB1 expression was localized in the synaptic regions of the olfactory bulb, retina, cerebral and cerebellar cortex and hippocampus in the adult mouse brain. IB1 was also detected in a restricted number of axons, as in the mossy fibres from dentate gyrus in the hippocampus, and was found in soma, dendrites and axons of cerebellar Purkinje cells. After birth, IB1 expression peaks at postnatal day 15. IB1 was located in axonal and dendritic growth cones in primary telencephalon cells. By biochemical and subcellular fractionation of neuronal cells, IB1 was detected both in the cytosolic and membrane fractions. Taken together with previous data, the restricted neuronal expression of IB1 in developing and adult brain and its prominent localization in synapses suggest that the protein may be critical for cell signalling in developing and mature nerve terminals.

The t-SNAREs syntaxin 1 and SNAP-25 are present on organelles that participate in synaptic vesicle recycling

Syntaxin 1 and synaptosome-associated protein of 25 kD (SNAP-25) are neuronal plasmalemma proteins that appear to be essential for exocytosis of synaptic vesicles (SVs). Both proteins form a complex with synaptobrevin, an intrinsic membrane protein of SVs. This binding is thought to be responsible for vesicle docking and apparently precedes membrane fusion. According to the current concept, syntaxin 1 and SNAP-25 are members of larger protein families, collectively designated as target-SNAP receptors (t-SNAREs), whose specific localization to subcellular membranes define where transport vesicles bind and fuse. Here we demonstrate that major pools of syntaxin 1 and SNAP-25 recycle with SVs. Both proteins cofractionate with SVs and clathrin-coated vesicles upon subcellular fractionation. Using recombinant proteins as standards for quantitation, we found that syntaxin 1 and SNAP-25 each comprise approximately 3% of the total protein in highly purified SVs. Thus, both proteins are significant components of SVs although less abundant than synaptobrevin (8.7% of the total protein). Immunoisolation of vesicles using synaptophysin and syntaxin specific antibodies revealed that most SVs contain syntaxin 1. The widespread distribution of both syntaxin 1 and SNAP-25 on SVs was further confirmed by immunogold electron microscopy. Botulinum neurotoxin C1, a toxin that blocks exocytosis by proteolyzing syntaxin 1, preferentially cleaves vesicular syntaxin 1. We conclude that t-SNAREs participate in SV recycling in what may be functionally distinct forms.

RAE-1, a novel PHR binding protein, is required for axon termination and synapse formation in Caenorhabditis elegans.

Previous studies in Caenorhabditis elegans showed that RPM-1 (Regulator of Presynaptic Morphology-1) regulates axon termination and synapse formation. To understand the mechanism of how rpm-1 functions, we have used mass spectrometry to identify RPM-1 binding proteins, and have identified RAE-1 (RNA Export protein-1) as an evolutionarily conserved binding partner. We define a RAE-1 binding region in RPM-1, and show that this binding interaction is conserved and also occurs between Rae1 and the human ortholog of RPM-1 called Pam (protein associated with Myc). rae-1 loss of function causes similar axon and synapse defects, and synergizes genetically with two other RPM-1 binding proteins, GLO-4 and FSN-1. Further, we show that RAE-1 colocalizes with RPM-1 in neurons, and that rae-1 functions downstream of rpm-1. These studies establish a novel postmitotic function for rae-1 in neuronal development.

Mapping the Membrane Topology of Hepatitis C Virus Nonstructural Protein 4B

BACKGROUND: Nonstructural protein 4B (NS4B) plays an essential role in the formation of the hepatitis C virus (HCV) replication complex. It is an integral membrane protein that has only poorly been characterized to date. In particular, a precise membrane topology is thus far elusive. Here, we explored a novel strategy to map the membrane topology of HCV NS4B. METHODS: Selective permeabilization of the plasma membrane, maleimide-polyethyleneglycol (mPEG) labeling of natural or engineered cysteine residues and immunoblot analyses were combined to map the membrane topology of NS4B. Cysteine substitutions were introduced at carefully selected positions within NS4B and their impact on HCV RNA replication and infectious virus production analyzed in cell culture. RESULTS: We established a panel of viable HCV mutants with cysteine substitutions at strategic positions within NS4B. These mutants are infectious and replicate to high levels in cell culture. In parallel, we adapted and optimized the selective permeabilization and mPEG labeling techniques to Huh-7 human hepatocellular carcinoma cells which can support HCV infection and replication. CONCLUSIONS: The newly established experimental tools and techniques should allow us to refine the membrane topology of HCV NS4B in a physiological context. The expected results should enhance our understanding of the functional architecture of the HCV replication complex and may provide new opportunities for antiviral intervention in the future.

Quantitative proteomics identifies the membrane-associated peroxidase GPx8 as a cellular substrate of the hepatitis C virus NS3-4A protease.

The hepatitis C virus (HCV) NS3-4A protease is not only an essential component of the viral replication complex and a prime target for antiviral intervention but also a key player in the persistence and pathogenesis of HCV. It cleaves and thereby inactivates two crucial adaptor proteins in viral RNA sensing and innate immunity, mitochondrial antiviral signaling protein (MAVS) and TRIF, a phosphatase involved in growth factor signaling, T-cell protein tyrosine phosphatase (TC-PTP), and the E3 ubiquitin ligase component UV-damaged DNA-binding protein 1 (DDB1). Here we explored quantitative proteomics to identify novel cellular substrates of the NS3-4A protease. Cell lines inducibly expressing the NS3-4A protease were analyzed by stable isotopic labeling using amino acids in cell culture (SILAC) coupled with protein separation and mass spectrometry. This approach identified the membrane-associated peroxidase GPx8 as a bona fide cellular substrate of the HCV NS3-4A protease. Cleavage by NS3-4A occurs at Cys 11, removing the cytosolic tip of GPx8, and was observed in different experimental systems as well as in liver biopsies from patients with chronic HCV. Overexpression and RNA silencing studies revealed that GPx8 is involved in viral particle production but not in HCV entry or RNA replication. Conclusion: We provide proof-of-concept for the use of quantitative proteomics to identify cellular substrates of a viral protease and describe GPx8 as a novel proviral host factor targeted by the HCV NS3-4A protease. (Hepatology 2014;59:423-433).