Rôle de la plasticité synaptique des interneurones somatostatinergiques dans l’apprentissage et la mémoire dépendants de l’hippocampe

La plasticité synaptique activité-dépendante forme la base physiologique de l’apprentissage et de la mémoire dépendants de l’hippocampe. Le rôle joué par les différents sous-types d’interneurones dans l’apprentissage et la mémoire hippocampiques reste inconnu, mais repose probablement sur des mécanismes de la plasticité spécifique aux synapses de certains sous-types d’interneurones. Les synapses excitatrices établies sur les interneurones de l’oriens-alveus dans l’aire CA1 exhibent une forme persistante de potentialisation à long terme induite par la stimulation chimique des récepteurs métabotropiques du glutamate de type 1 (mGluR1) [mGluR1-mediated chemical late long-term potentiation (cL-LTPmGluR1)]. Le présent projet de recherche avait pour objectifs d’identifier les sous-types d’interneurones de l’oriens-alveus exprimant la cL-LTPmGluR1 et d’examiner les mécanismes d’induction et d’expression de celle-ci. Nous avons déterminé que la stimulation répétée des mGluR1 induit de la cL-LTPmGluR1 aux synapses excitatrices établies sur le sous-type d’interneurones exprimant le peptide somatostatine (SOM-INs). Des enregistrements électrophysiologiques couplés à des inhibiteurs pharmacologiques et à un knock-out fonctionnel de mammalian target of rapamycin complexe 1 (mTORC1) ont montré que l’induction de la cL-LTPmGluR1 (qui consiste en trois applications de l’agoniste des mGluR1/5, le (S)-3,5-dihydroxyphénylglycine (DHPG) en présence de l’antagoniste des récepteurs métabotropiques du glutamate de type 5 (mGluR5), le 2-méthyl-6-(phényléthynyl)-pyridine (MPEP)) des SOM-INs requiert les voies de signalisation des mGluR1, de extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) et de mTORC1. L’ensemble de nos résultats montre qu’une forme persistante de plasticité synaptique sous-tendue par mTORC1 est induite par la stimulation répétée des mGluR1 dans les interneurones hippocampiques exprimant le peptide somatostatine. La connaissance des mécanismes sous-tendant la cL-LTPmGluR1, couplée à l’utilisation de modèles animal in vivo, rendront maintenant possible le blocage de la cL-LTPmGluR1 dans les SOM-INs et l’examen de son rôle dans l’apprentissage et la mémoire dépendants de l’hippocampe.

Leptin modulation of locomotor and emotional behaviors : the role of STAT3 signaling in dopamine neurons

La leptine circule en proportion de la masse graisseuse du corps et la transduction de son signal à travers la forme longue de son récepteur via un certain nombre de voies neurales , y compris MAPK, PI3-K ,AMPK et JAK2 - STAT3 . Il faut noter que STAT3 constitue une voie clée au récepteur de la leptine par laquelle la leptine module l'expression des gènes impliqués dans la régulation du bilan énergétique. La plupart des recherches ont porté sur la fonction du récepteur de la leptine au sein de l' hypothalamus, en particulier la fonction du récepteur de la leptine dans le noyau arqué. Toutefois, les récepteurs de la leptine sont également exprimés sur les neurones dopaminergiques de l'aire tégmentale ventrale et la leptine agit sur cette région du cerveau pour influencer la prise alimentaire, la motivation, la locomotion, l'anxiété et la transmission de la dopamine. De plus, la leptine active la STAT3 dans les dopaminergiques et GABAergiques populations neuronales. Bien que ces résultats contribuent à notre compréhension des multiples actions de la leptine dans le système nerveux central, il reste à résoudre les cellules et la signalisation du récepteur de la leptine qui sont responsables des effets neurocomportementaux de la leptine dans le mésencéphale. Visant à déterminer la contribution de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques du mésencéphale, nous avons généré une lignée de souris knockout conditionnel dans lequel l'activation du gène de STAT3 sur son résidu tyrosine 705 ( Tyr 705 ) est absent spécifiquement dans les neurones dopaminergiques. Avec l'utilisation de ce modèle de souris génétique, nous avons évalué l'impact de l'ablation de la signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques sur un certain nombre de fonctions liées à la dopamine, y compris l'alimentation, la locomotion, les comportements liés à la récompense, l'émotion et la libération de dopamine dans le noyau accumbens. Fait intéressant, nous avons observé un dimorphisme sexuel dans le phénotype des souris STAT3DAT-KO. L'activation de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable de l'action de la leptine dans la réduction de la locomotion, récompense liée à l'activité physique, et de l'augmentation de la libération et de la disponibilité de la dopamine chez les souris mâles. Cependant, il ne module pas le comportement émotionnel. D'autre part, les souris femelles STAT3DAT-KO augmentent les niveaux d'anxiété et les niveaux plasmatiques de corticostérone, sans provoquer de changements de la dépression. Cependant, la perte d'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques ne module pas le comportement locomoteur chez les souris femelles. Notamment, les actions de la leptine dans le mésencéphale pour influencer le comportement alimentaire ne sont pas médiées par l'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques, considérant que les souris mâles et femelles ont un comportement alimentaire normal. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable des effets anxiolytiques de la leptine, et soutient l'hypothèse que la leptine communique l'état d'énergie du corps (i.e. la relation entre la dépense et les apports énergétiques) pour les régions mésolimbiques pour atténuer les effets de motivation et de récompense de plusieurs comportements qui servent à réhabiliter ou à épuiser les réserves d'énergie. En outre, ce travail souligne l'importance d'étudier la modulation de la signalisation de la leptine dans différente types de cellules, afin d'identifier les voies de signalisation et les mécanismes cellulaires impliqués dans les différentes fonctions neuro-comportementales de la leptine.

Caractérisation et régulation du métabolisme des acides gras dans l’hypothalamus

Un déséquilibre de la balance énergétique constitue la principale cause du développement des pathologies métaboliques telles que l’obésité et le diabète de type 2. Au sein du cerveau, l’hypothalamus joue un rôle primordial dans le contrôle de la prise alimentaire et du métabolisme périphérique via le système nerveux autonome. Ce contrôle, repose sur l’existence de différentes populations neuronales au sein de l’hypothalamus médio-basal (MBH), neurones à neuropeptide Y (NPY)/Agouti-related peptide (AgRP), et neurones a proopiomelanocortine (POMC), dont l’activité est directement modulée par les variations des taux circulants des nutriments tels que le glucose et les acides gras (FA). Alors que les mécanismes de détection et le métabolisme intracellulaire du glucose ont été largement étudiés, l’implication du métabolisme intracellulaire des FA dans leurs effets centraux, est très peu comprise. De plus, on ignore si le glucose, module le métabolisme intracellulaire des acides gras à longue chaine (LCFA) dans le MBH. Le but de notre première étude est, de déterminer l'impact du glucose sur le métabolisme des LCFA, le rôle de l’AMP-activated protein kinase (AMPK), kinase détectrice du statut énergétique cellulaire, et d'établir s’il y a des changements dans le métabolisme des LCFA en fonction de leur structure, du type cellulaire et de la région cérébrale. Nos résultats montrent que le glucose inhibe l'oxydation du palmitate via l’AMPK dans les neurones et les astrocytes primaires hypothalamiques, in vitro, ainsi que dans les explants du MBH, ex vivo, mais pas dans les astrocytes et les explants corticaux. De plus, le glucose augmente l'estérification du palmitate et non de l’oléate dans les neurones et les explants du MBH, mais pas dans les astrocytes hypothalamiques. Ces résultats décrivent le devenir métabolique de différents LCFA dans le MBH, ainsi que, la régulation AMPK - dépendante de leur métabolisme par le glucose dans les astrocytes et les neurones, et démontrent pour la première fois que le métabolisme du glucose et des LCFA est couplé spécifiquement dans les noyaux du MBH, dont le rôle est critique pour le contrôle de l'équilibre énergétique. Le deuxième volet de cette thèse s’est intéressé à déterminer les mécanismes intracellulaires impliqués dans le rôle de la protéine de liaison ACBP dans le métabolisme central des FA. Nous avons démontré que le métabolisme de l’oléate et non celui du palmitate est dépendant de la protéine ACBP, dans les astrocytes hypothalamiques ainsi que dans les explants du MBH. Ainsi, nos résultats démontrent qu’ACBP, protéine identifiée originellement au niveau central, comme un modulateur allostérique des récepteurs GABA, agit comme un régulateur du métabolisme intracellulaire des FA. Ces résultats ouvrent de nouvelles pistes de recherche liées à la régulation du métabolisme des acides gras au niveau central, ainsi que, la nouvelle fonction de la protéine ACBP dans la régulation du métabolisme des FA au niveau du système nerveux central. Ceci aiderait à identifier des cibles moléculaires pouvant contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques de pathologies telles que l’obésité et le diabète de type 2.

Nuclear organisation and epigenetic regulation of gene expression in Dictyostelium discoideum

A series of vectors for the over-expression of tagged proteins in Dictyostelium were designed, constructed and tested. These vectors allow the addition of an N- or C-terminal tag (GFP, RFP, 3xFLAG, 3xHA, 6xMYC and TAP) with an optimized polylinker sequence and no additional amino acid residues at the N or C terminus. Different selectable markers (Blasticidin and gentamicin) are available as well as an extra chromosomal version; these allow copy number and thus expression level to be controlled, as well as allowing for more options with regard to complementation, co- and super-transformation. Finally, the vectors share standardized cloning sites, allowing a gene of interest to be easily transfered between the different versions of the vectors as experimental requirements evolve. The organisation and dynamics of the Dictyostelium nucleus during the cell cycle was investigated. The centromeric histone H3 (CenH3) variant serves to target the kinetochore to the centromeres and thus ensures correct chromosome segregation during mitosis and meiosis. A number of Dictyostelium histone H3-domain containing proteins as GFP-tagged fusions were expressed and it was found that one of them functions as CenH3 in this species. Like CenH3 from some other species, Dictyostelium CenH3 has an extended N-terminal domain with no similarity to any other known proteins. The targeting domain, comprising α-helix 2 and loop 1 of the histone fold is required for targeting CenH3 to centromeres. Compared to the targeting domain of other known and putative CenH3 species, Dictyostelium CenH3 has a shorter loop 1 region. The localisation of a variety of histone modifications and histone modifying enzymes was examined. Using fluorescence in situ hybridisation (FISH) and CenH3 chromatin-immunoprecipitation (ChIP) it was shown that the six telocentric centromeres contain all of the DIRS-1 and most of the DDT-A and skipper transposons. During interphase the centromeres remain attached to the centrosome resulting in a single CenH3 cluster which also contains the putative histone H3K9 methyltransferase SuvA, H3K9me3 and HP1 (heterochromatin protein 1). Except for the centromere cluster and a number of small foci at the nuclear periphery opposite the centromeres, the rest of the nucleus is largely devoid of transposons and heterochromatin associated histone modifications. At least some of the small foci correspond to the distal telomeres, suggesting that the chromosomes are organised in a Rabl-like manner. It was found that in contrast to metazoans, loading of CenH3 onto Dictyostelium centromeres occurs in late G2 phase. Transformation of Dictyostelium with vectors carrying the G418 resistance cassette typically results in the vector integrating into the genome in one or a few tandem arrays of approximately a hundred copies. In contrast, plasmids containing a Blasticidin resistance cassette integrate as single or a few copies. The behaviour of transgenes in the nucleus was examined by FISH, and it was found that low copy transgenes show apparently random distribution within the nucleus, while transgenes with more than approximately 10 copies cluster at or immediately adjacent to the centromeres in interphase cells regardless of the actual integration site along the chromosome. During mitosis the transgenes show centromere-like behaviour, and ChIP experiments show that transgenes contain the heterochromatin marker H3K9me2 and the centromeric histone variant H3v1. This clustering, and centromere-like behaviour was not observed on extrachromosomal transgenes, nor on a line where the transgene had integrated into the extrachromosomal rDNA palindrome. This suggests that it is the repetitive nature of the transgenes that causes the centromere-like behaviour. A Dictyostelium homolog of DET1, a protein largely restricted to multicellular eukaryotes where it has a role in developmental regulation was identified. As in other species Dictyostelium DET1 is nuclear localised. In ChIP experiments DET1 was found to bind the promoters of a number of developmentally regulated loci. In contrast to other species where it is an essential protein, loss of DET1 is not lethal in Dictyostelium, although viability is greatly reduced. Loss of DET1 results in delayed and abnormal development with enlarged aggregation territories. Mutant slugs displayed apparent cell type patterning with a bias towards pre-stalk cell types.

Zelluläre und biochemische Charakterisierung der bifunktionalen Methyltransferase Dnmt2

Seit der Entdeckung der Methyltransferase 2 als hoch konserviertes und weit verbreitetes Enzym sind zahlreiche Versuche zur vollständigen Charakterisierung erfolgt. Dabei ist die biologische Funktion des Proteins ein permanent umstrittener Punkt. In dieser Arbeit wird dnmA als sensitiver Oszillator bezüglich des Zellzyklus und weiterer Einflüsse gezeigt. Insgesamt liegt der Hauptfokus auf der Untersuchung der in vivo Charakterisierung des Gens, der endogenen subzellulären Verteilung, sowie der physiologischen Aufgaben des Proteins in vivo in D. discoideum. Um Hinweise auf Signalwege in vivo zu erhalten, in denen DnmA beteiligt ist, war es zunächst notwendig, eine detaillierte Analyse des Gens anzufertigen. Mit molekularbiologisch äußerst sensitiven Methoden, wie beispielsweise Chromatin‐IP oder qRT‐PCR, konnte ein vollständiges Expressionsprofil über den Zell‐ und Lebenszyklus von D. discoideum angelegt werden. Besonders interessant sind dabei die Ergebnisse eines ursprünglichen Wildtypstammes (NC4), dessen dnmA‐Expressionsprofil quantitativ von anderen Wildtypstämmen abweicht. Auch auf Proteinebene konnten Zellzyklus‐abhängige Effekte von DnmA bestimmt werden. Durch mikroskopische Untersuchungen von verschiedenen DnmA‐GFP‐Stämmen wurden Lokalisationsänderungen während der Mitose gezeigt. Weiterhin wurde ein DnmA‐GFP‐Konstrukt unter der Kontrolle des endogenen Promotors generiert, wodurch das Protein in der Entwicklung eindeutig als Zelltypus spezifisches Protein, nämlich als Präsporen‐ bzw. Sporenspezifisches Protein, identifiziert werden konnte. Für die in vivo Analyse der katalytischen Aktivität des Enzyms konnten nun die Erkenntnisse aus der Charakterisierung des Gens bzw. Proteins berücksichtigt werden, um in vivo Substratkandidaten zu testen. Es zeigte sich, dass von allen bisherigen Substrat Kandidaten lediglich die tRNA^Asp als in vivo Substrat bestätigt werden konnte. Als besondere Erkenntnis konnte hierbei ein quantitativer Unterschied des Methylierungslevels zwischen verschiedenen Wildtypstämmen detektiert werden. Weiterhin wurde die Methylierung sowie Bindung an einen DNA‐Substratkandidaten ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass DnmA äußerst sequenzspezifisch mit Abschnitten des Retrotransposons DIRS‐1 in vivo eine Bindung eingeht. Auch für den Substrakandidaten snRNA‐U2 konnte eine stabile in vitro Komplexbildung zwischen U2 und hDnmt2 gezeigt werden. Insgesamt erfolgte auf Basis der ermittelten Expressionsdaten eine erneute Charakterisierung der Aktivität des Enzyms und der Substrate in vivo und in vitro.

A high efficiency technique for the generation of transgenic sugar beets from stomatal guard cells

An optimized protocol has been developed for the efficient and rapid genetic modification of sugar beet (Beta vulgaris L.). A polyethylene glycol-mediated DNA transformation technique could be applied to protoplast populations enriched specifically for a single totipotent cell type derived from stomatal guard cells, to achieve high transformation frequencies. Bialaphos resistance, conferred by the pat gene, produced a highly efficient selection system. The majority of plants were obtained within 8 to 9 weeks and were appropriate for plant breeding purposes. All were resistant to glufosinate-ammonium-based herbicides. Detailed genomic characterization has verified transgene integration, and progeny analysis showed Mendelian inheritance.

Bone morphogenetic protein-6 enhances gonadotrophin-dependent progesterone and inhibin secretion and expression of rnRNA transcripts encoding gonadotrophin receptors and inhibin/activin subunits in chicken granulosa cells

The aims were to examine ovarian expression of bone morphogenetic protein (BMP) ligands/receptor mRNAs in the chicken and to test the hypothesis that theca-derived BMP(s) modulates granulosa cell function in a paracrine manner. RT-PCR revealed expression of multiple BMPs in granulosa and theca cells from prehierarchical and preovulatory follicles with greater expression in theca cells; both cell types expressed BMP receptors-1A, -1B and -II consistent with tissue responsiveness. Preovulatory granulosa cells F1, F2 and F3/4) were cultured with BMP-6 (expressed by theca but not granulosa) in the presence/absence of LH, FSH or 8-Br-cAMP. RMP-6 increased 'basal' and gonadotrophin-induced inhibin-A and progesterone secretion by each cell type but did not enhance the effect of 8-Br-cAMP. This indicates that the observed synergism between BMP-6 and gonadotrophin might involve BMP-induced up-regulation of gonadotrophin receptors. In support of this, BMP-6 alone increased LH-receptor (LHR) mRNA in F1 cells and FSH-receptor (FSHR) mRNA in F1, F2 and F3/4 cells. RMP-6 also enhanced LH/FSH-induced LHR transcript amount in each cell type but did not raise FSHR transcript amounts above those induced by BMP-6 alone. To further explore BMP6 action on inhibin-A secretion, we quantified inhibin/activin subunits (alpha, beta(A), beta(B)) mRNAs. Consistent with its effect on inhibin-A secretion, BMP-6 enhanced 'basal' expression of alpha- and beta(A)-Subunit mRNA in F1, F2 and F3/4 cells, and beta(B)-subunit mRNA in F3/4 cells. BMP-6 markedly enhanced FSH/LH-induced expression of alpha-subunit in all follicles and FSH-induced beta(A)-subunit in F2 and F3/4 follicles but not in F1 follicles. Neither BMP-6 alone, nor FSH/LH alone, affected 'basal' OB mRNA abundance. However, co-treatment with gonadotrophin and BMP-6 greatly increased beta(B)-subunit expression, the response being lowest in F1 follicles and greatest in F3/4 follicles. Collectively, these results support the hypothesis that intra-ovarian OMPs of thecal origin have a paracrine role in modulating granulosa cell function in the chicken in a preovulatory stage-dependent manner.

Wnt6 controls amniote neural crest induction through the non-canonical signaling pathway

The neural crest is a multipotent embryonic cell population that arises from neural ectoderm and forms derivatives essential for vertebrate function. Neural crest induction requires an ectodermal signal, thought to be a Writ ligand, but the identity of the Wnt that performs this function in amniotes is unknown. Here, we demonstrate that Wnt6, derived from the ectoderm, is necessary for chick neural crest induction. Crucially, we also show that Wnt6 acts through the non-canonical pathway and not the beta-catenin-dependant pathway. Surprisingly, we found that canonical Wnt signaling inhibited neural crest production in the chick embryo. In light of studies in anamniotes demonstrating that canonical Wnt signaling induces neural crest, these results indicate a significant and novel change in the mechanism of neural crest induction during vertebrate evolution. These data also highlight a key role for noncanonical Wnt signaling in cell type specification from a stem population during development.

Cyclins, cyclin-dependent kinases, and cyclin-dependent kinase inhibitors: detection methods and activity measurements

The cyclin/cyclin-dependent kinase (Cdk) complexes and the Cdk inhibitors (CDKI) are crucial regulators of cell cycle progression in all eukaryotic cells. Using rat cardiac myocytes as a model system, this chapter provides a detailed account of methods that can be employed to measure both cyclin/Cdk activity in cells and the extent of CDKI inhibitory activity present in a particular cell type.

Influence of mutations affecting gonadotropin production or responsiveness on expression of inhibin subunit mRNA and protein in the mouse ovary

Measurement of inhibins A and B in the serum of normal cyclic rodents has implicated FSH in the regulation of these peptides within the ovary. To extend these observations we have used a panel of mutant mice carrying mutations which affect either the production of, or the ability to respond to, FSH and LH. As a consequence, the females are infertile and show different degrees of follicular development. The aim of this study was to measure inhibin gene transcription in the ovaries of these mutant females together with inhibin protein levels in ovaries and serum and to relate these to follicular development within the ovary. Comparison was made with a pool of normal/heterozygous females. In hpg females where lack of GnRH production results in the absence of gonadotropin synthesis, in FSHbeta knockout (FSHbetaKO) females where disruption of the gene encoding FSHbeta results in the absence of FSH production, and in FSH receptor knockout (FSHRKO) females which are unable to respond to circulating FSH, follicular development remains at the pre-antral stage in these three mutants. Only in the hpg females were common inhibin alpha subunit mRNA levels significantly lower than normal. In these three mutants, however, mRNA levels for both the betaA and betaB subunits were extremely low compared with normal mice. At the protein level, neither inhibin A nor B was detected in the serum of these three mutants; however inhibin B, albeit at very low levels, was detectable within the ovaries. These observations confirm a major role for FSH in the control of transcription of the RA and betaB genes but suggest that the constitutive transcription of the alpha subunit is less dependent on FSH. In contrast, in LH receptor knockout (LuRKO) female mice inhibin betaA subunit mRNA levels were similar to those measured in normal/heterozygous females but levels of inhibin alpha and betaB subunit mRNAs were significantly higher than in the normal group. This was reflected in significantly higher inhibin B protein levels in ovaries and serum. An inability to respond to LH combined with high circulating levels of FSH leads to a high proportion of antral follicles in LuRKO females, with granulosa cells constituting the major cell type within the ovary. The high percentage of antral granulosa cells is likely to account for the significantly higher levels of inhibin B production in these ovaries.

Improved display of synthetic IgG-binding domains on the baculovirus surface

Improved display of foreign protein moieties in combination with beneficial alteration of the viral surface properties should be of value for targeted and enhanced gene delivery. Here, we describe a vector based on Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) displaying synthetic IgG-bincling domains (ZZ) of protein A fused to the transmembrane anchor of vesicular stomatitis virus (VSV) G protein. This display vector was equipped with a GFP/EGFP expression cassette enabling fluorescent detection in both insect and mammalian cells. The virus construct displayed the biologically active fusion protein efficiently and showed increased binding capacity to IgG. As the display is carried out using a membrane anchor of foreign origin, gp64 is left intact for virus entry, which may increase gene expression in the transduced mammalian cells. In addition, the viral vector can be targeted to any desired cell type via binding of ZZ domains when an appropriate IgG antibody is available.

Neuroprotective effects of hesperetin in mouse primary neurones are independent of CREB activation

Dietary flavonoids, including the citrus flavanone hesperetin, may have stimulatory, effects on cytoprotective intracellular signalling pathways. In primary mouse cortical neurone cultures, but not SH-SY5Y human neuroblastoma cells or human primary dermal fibroblasts (Promocells), hesperetin (100-300 nM, 15 min) caused significant increases in the level of ERK1/2 phosphorylation, but did not increase CREB phosphorylation. Administration of hesperetin for 18 h did not alter gene expression driven by the cyclic AMP response element (CRE), assessed using a luciferase reporter system, but 300 nM hesperetin partially reversed staurosporine-induced cell death in primary neurones. Our data show that hesperetin is a neuroprotective compound at concentrations where antioxidant effects are unlikely to predominate. The effects of hesperetin are cell-type dependent and, unlike the flavanol (-)epicatechin, neuroprotection in vitro is not associated with enhanced CREB phosphorylation or CRE-mediated gene expression. (C) 2008 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Cyclins, cyclin-dependent kinases, and cyclin-dependent kinase inhibitors: detection methods and activity measurements

The cyclin/cyclin-dependent kinase (Cdk) complexes and the Cdk inhibitors (CDKI) are crucial regulators of cell cycle progression in all eukaryotic cells. Using rat cardiac myocytes as a model system, this chapter provides a detailed account of methods that can be employed to measure both cyclin/Cdk activity in cells and the extent of CDKI inhibitory activity present in a particular cell type.

Differential effects of overexpression of ERalpha and ERbeta in MCF10A immortalised, non-transformed human breast epithelail cells

Background: Cellular effects of oestrogen are mediated by two intracellular receptors ERα and ERβ. However, to compare responses mediated through these two receptors, experimental models are needed where ERα and ERβ are individually stably overexpressed in the same cell type. Methods: We compared the effects of stable overexpression of ERα and ERβ in the MCF10A cell line, which is an immortalised but non-transformed breast epithelial cell line without high endogenous ER expression. Results: Clones of MCF10A cells were characterised which stably overexpressed ERα (10A-ERα2, 10A-ERα13) or which stably overexpressed ERβ (10A-ERβ12, 10A-ERβ15). Overexpression of either ERα or ERβ allowed induction of an oestrogen-regulated ERE-LUC reporter gene by oestradiol which was not found in the untransfected cells. Oestradiol also increased proliferation of 10A-ERα13 and 10A-ERβ12 cells, but not untransfected cells, by 1.3-fold over 7 days. The phytoestrogen, genistein, which is reported to bind more strongly to ERβ than to ERα, could induce luciferase gene expression from an ERE-LUC reporter gene at concentrations of 10−6 M and 10−5 M but only in the clones overexpressing ERβ and not in those overexpressing ERα. Clone 10A-ERβ12 also yielded growth stimulation with 10-6 M genistein. Finally, the overexpression of ERα, but not ERβ, gave rise to increased growth in semi-solid methocel suspension culture in the presence of 70 nM oestradiol, suggesting that overexpression of ERα, but not ERβ, produces characteristics of a transformed phenotype. Conclusions: This provides a model system to compare effects of oestradiol with other oestrogenic ligands in cells stably overexpressing individually ERα or ERβ.

Granulosal and thecal expression of bone morphogenetic protein- and activin-binding protein mRNA transcripts during bovine follicle development and factors modulating their expression in vitro

Evidence supports local roles for TGFβ superfamily members including activins and bone morphogenetic proteins (BMP) in follicle development. Access of these ligands to signaling receptors is likely modulated by extracellular binding proteins (BP). In this study we compared expression of four BPs (chordin, gremlin, noggin, follistatin) in granulosal (GC) and theca interna (TC) compartments of developing bovine antral follicles (1-18mm). Effects of FSH and IGF on BMP and BP expression by cultured GC, and effects of LH and BMPs on BP expression by cultured TC were also examined. Follicular expression of all four BP transcripts was higher in GC than TC compartments (P<0.001) a finding confirmed by immunohistochemistry. Follicle category affected (P<0.01) gremlin and follistatin mRNA abundance, with a significant cell-type x follicle category interaction for chordin, follistatin and noggin. Noggin transcript abundance was lower (P<0.05) in GC of large 'E-active' than 'E-inactive' follicles while follistatin mRNA level was higher (P<0.01). FSH enhanced CYP19, FSHR, INHBA and follistatin by GC without affecting BMP or BMP-BP expression. IGF increased CYP19 and follistatin, reduced BMP4, noggin and gremlin but did not affect chordin or FSHR mRNA levels. LH increased TC androgen secretion but had no effect on BMP or BP expression. BMPs uniformly suppressed TC androgen production whilst increasing chordin, noggin, and gremlin mRNA levels up to 20-fold (P<0.01). These findings support the hypothesis that extracellular BP, mostly from GC, contribute to the regulation of intrafollicular BMP/activin signaling. Enhancement of thecal BP expression by BMP implies an autoregulatory feedback role to prevent excessive signaling.