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.

Loss of Anticodon Wobble Uridine Modifications Affects tRNALys Function and Protein Levels in Saccharomyces cerevisiae

In eukaryotes, wobble uridines in the anticodons of tRNALysUUU, tRNAGluUUC and tRNAGlnUUG are modified to 5-methoxy-carbonyl-methyl-2-thio-uridine (mcm5s2U). While mutations in subunits of the Elongator complex (Elp1-Elp6), which disable mcm5 side chain formation, or removal of components of the thiolation pathway (Ncs2/Ncs6, Urm1, Uba4) are individually tolerated, the combination of both modification defects has been reported to have lethal effects on Saccharomyces cerevisiae. Contrary to such absolute requirement of mcm5s2U for viability, we demonstrate here that in the S. cerevisiae S288C-derived background, both pathways can be simultaneously inactivated, resulting in combined loss of tRNA anticodon modifications (mcm5U and s2U) without a lethal effect. However, an elp3 disruption strain displays synthetic sick interaction and synergistic temperature sensitivity when combined with either uba4 or urm1 mutations, suggesting major translational defects in the absence of mcm5s2U modifications. Consistent with this notion, we find cellular protein levels drastically decreased in an elp3uba4 double mutant and show that this effect as well as growth phenotypes can be partially rescued by excess of tRNALysUUU. These results may indicate a global translational or protein homeostasis defect in cells simultaneously lacking mcm5 and s2 wobble uridine modification that could account for growth impairment and mainly originates from tRNALysUUU hypomodification and malfunction.

Strukturelle und funktionelle Charakterisierung des Dnmt2-Homologs DnmA von Dictyostelium discoideum

In dieser Arbeit wurde die DNA Methyltransferase 2 aus Dictyostelium discoideum strukturell und funktionell untersucht. Sie vermittelt die Methylierung des Cytosin an Position 38 nahe des Anticodons der tRNAAsp (Goll et al., 2006; Müller et al., 2013). Jedoch ist die biologische Funktion dieser Methylierung bis heute nicht hinreichend geklärt. In der Vergangenheit konnten erhebliche Unterschiede in der in vivo- und in vitro-Methylierungsaktivität von DnmA, dem Dnmt2-Homolog aus D. discoideum, beobachtet werden. So wurde bis jetzt ausschließlich tRNAAsp als in vivo-Substrat des Proteins identifiziert. In vitro methyliert rekombinant gewonnenes DnmA aus E. coli allerdings auch Transkripte der tRNAGlu und tRNAGly (Müller et al., 2013). Aus diesem Grund sollten in dieser Arbeit posttranslationaler Proteinmodifikationen von DnmA identifiziert werden. Diese können an dem Protein aus D. discoideum, jedoch nicht oder verändert an dem Protein aus E. coli auftreten und deshalb zu einer abweichenden Methylierungsaktivität von DnmA führen. Es konnte gezeigt werden, dass DnmA aus D. discoideum isoliert, zahlreiche Proteinmodifikationen aufweist, wobei elf Methylierungen, drei Phosphorylierungen und drei Acetylierungen identifiziert werden konnten. Die als methyliert identifizierten Aminosäuren K205, K236, K276 und R341 und die phosphorylierte Aminosäure T239 wurden detaillierter untersucht. Dazu wurden sie jeweils zu Alanin mutiert. Keine der Aminosäureaustausch-mutationen führte zu einem erheblichen Strukturverlust des Proteins und alle Proteine zeigten in vitro-Methylierungsaktivität mit tRNAAsp, tRNAGlu und tRNAGly. Die Mutations-proteine DnmAK276A und R341A wurden überdies in vivo untersucht und zeigten eine verringerte Methylierungsaktivität. Diese Ergebnisse liefern erste Hinweise darauf, dass posttranslationale Proteinmodifikationen die Aktivität von DnmA in vivo beeinflussen könnten. Außerdem konnte gezeigt werden, dass auch DnmA, welches in D. discoideum überexprimiert und daraus gereinigt wurde, in vitro-Methylierungsaktivität mit tRNAGly besitzt. Da tRNAGly kein Substrat für DnmA in vivo darstellt (Müller et al., 2013), konnte dadurch nachgewiesen werden, dass das Protein, auch wenn es in D. discoideum exprimiert wird, in vivo und in vitro abweichende Substratspezifität aufweist. Weiterhin wurde versucht, Protein-Interaktionspartner von DnmA zu identifizieren. Mittels Immunpräzipitation und anschließender massenspektrometrischer Analyse konnten eine Vielzahl von Kandidaten identifiziert werden. Erste Versuche, die Ergebnisse zu verifizieren, zeigten allerdings keine Bestätigung der direkten Interaktion der Proteine CulB, CulE und Nola1 mit DnmA. Wie in vorherigen Untersuchungen (Dissertation Vladimir Maksimov, 2010; Dissertation Sara Müller, 2011), konnten auch im Rahmen dieser Arbeit keine direkt mit DnmA assoziierten Proteine in D. discoideum identifiziert werden. Im dritten Projekt der vorliegenden Arbeit wurde ein Zusammenhang zwischen der DnmA-vermittelten tRNA-Methylierung am C38 und einer weiteren tRNA-Modifikation, Queuosin an Position 34, gezeigt. Die Methylierung der tRNAAsp durch DnmA war signifikant erhöht, wenn das Nährmedium von D. discoideum mit Queuin supplementiert wurde. Allerdings ist Queuosin für die DnmA-vermittelte tRNA-Methylierung nicht unabdingbar. In vivo konnte nach Überexpression von DnmA ebenfalls eine Queuosin-unabhängige tRNAAsp-Methylierung detektiert werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass Queuosin-enthaltende tRNAs kein generelles Substrat für DnmA darstellen. Nach Gabe von Queuin wiesen die anderen Queuosin-enthaltenden tRNAs tRNAAsn, tRNAHis und tRNATyr keine Methylierung putativer DnmA-targets auf. Auch an tRNAGlu und tRNAGly konnte unter diesen Bedingungen keine in vivo-Methylierung des C38 bzw. C37 gezeigt werden. Weiterhin wurden erste Untersuchungen zur Bestimmung der Funktion der DnmA-vermittelten Methylierung in Zusammenhang mit der Queuosin-Modifikation durchgeführt. Bereits 1985 wurde beschrieben, dass Queuin im Nährmedium die tRNA-Menge von tRNAAsp und tRNATyr in Wildtyp Dictyostelium-Zellen um das Zweifache erhöht (Ott and Kersten, 1985). Hier konnten diese Ergebnisse bestätigt und außerdem gezeigt werden, dass dieser Effekt in einem dnmA- -Stamm nicht auftritt. Interessanterweise stellte tRNATyr jedoch kein Methylierungssubstrat für DnmA dar. Dennoch konnte in einem dnmA- -Stamm ebenfalls keine erhöhte Menge dieser tRNA beobachtet werden, obwohl die Zellen mit Queuin kultiviert wurden. In wieweit ein indirekter Effekt, welcher nicht die DnmA-vermittelte Methylierung darstellt, weitere tRNA-Modifikationen oder andere Proteine an diesem Regulationsmechanismus beteiligt sind, muss in zukünftigen Analysen geklärt werden.

Charakterisierung des Ubiquitin-ähnlichen Proteins Urm1 in Saccharomyces cerevisiae

Das ursprünglich in S. cerevisiae identifizierte Urm1 stellt aufgrund seiner dualen Funktionsweise ein besonderes UBL dar. In einem Prozess, der als Urmylierung bezeichnet wird, kann es ähnlich dem Ubiquitin kovalent mit anderen Proteinen verknüpft werden. Zusätzlich fungiert es aber auch als Schwefelträger, der an der Thiolierung des wobble-Uridins bestimmter cytoplasmatischer tRNAs beteiligt ist. Während neuere Untersuchungen zeigen, dass die Urm1-abhängige tRNA-Thiolierung zu einer effizienten Translation in Eukaryoten beiträgt, ist die Bedeutung der Urmylierung immer noch unklar. Um die Funktion der Urm1-vermittelten Proteinmodifikation weiter aufzuklären, wurde die Urmylierung des Peroxiredoxins Ahp1 im Rahmen dieser Arbeit näher untersucht. Es konnte demonstriert werden, dass Ahp1 nicht nur als Monomer, sondern auch als Dimer urmyliert vorliegt. Dies deutet darauf hin, dass die Urmylierung mit dem peroxidatischen Zyklus von Ahp1 verknüpft ist. Diese Annahme konnte durch die Untersuchung der Modifikation verschiedener ahp1-Punktmutanten bestätigt werden. Hierbei ließ sich ebenfalls zeigen, dass das Peroxiredoxin wahrscheinlich auch an alternativen Lysinresten urmyliert werden kann. Trotzdem bleibt unklar, inwiefern die Funktionalität von Ahp1 durch die Urm1-Konjugation beeinträchtigt wird. So konnte ein Einfluss der Urmylierung auf die Ahp1-vermittelte Entgiftung des Alkylhydroperoxids t-BOOH nicht festgestellt werden. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung einer möglichen mechanistischen Verknüpfung beider Urm1-Funktionen. Es ließ sich zeigen, dass nicht nur Schwefelmangel, sondern auch ein Verlust der Schwefeltransferase Tum1 zu einer drastischen Reduktion der Urm1-Konjugation führt. Demnach wird die Urmylierung wahrscheinlich über denselben Schwefeltransferweg vermittelt, der ebenfalls zur tRNA-Thiolierung beiträgt. Trotzdem ist der Schwefeltransfer, der zur Urm1-Aktivierung führt, womöglich komplexer als bisher angenommen. Wurden die vermuteten katalytischen Cysteine des Urm1-Aktivatorproteins Uba4 mutiert oder dessen C-terminale RHD entfernt, waren eine gehemmte Urmylierung und tRNA-Thiolierung weiterhin nachweisbar. Somit scheint ein Schwefeltransfer auf Urm1 auch ohne direkte Beteiligung von Uba4 möglich zu sein. In dieser Arbeit ließ sich außerdem zeigen, dass Urm1 in Hefe durch sein humanes Homolog funktional ersetzt werden kann. Dies ist ein Hinweis dafür, dass der Urm1-Weg in allen Eukaryoten gleich funktioniert und konserviert ist. Darüber hinaus scheint für die Urmylierung auch eine Konservierung der Substratspezifität gegeben zu sein. Der Nachweis einer Uba4-Urmylierung in Hefe könnte durchaus darauf hindeuten.

El virus de l'hepatitis C i la ribonucleasa Phumana: aspectes biològics i terapèutics

El virus de l'hepatitis C (VHC) provoca una hepatitis crònica que afecta a més de 170 milions de persones d'arreu del món. És un virus petit que es classifica dins de la família Flaviviridae i és un virus d'RNA de cadena positiva amb un genoma d'aproximadament 9.600 nucleòtids. A l'extrem 5' del genoma viral s'hi troba una regió no codificant (5'NCR) que comprèn els primers 341 nucleòtids i la seva funció està relaciona amb la traducció. Immediatament després hi ha una pauta de lectura oberta ORF que acaba en un únic codó d'aturada i codifica una poliproteïna de 3.010 aminoàcids. A continuació l'extrem 3' no codificant (3'NCR), que malgrat es desconeixen les seves funcions exactes, s'ha demostrat que és essencial per a la replicació vírica. La única poliproteïna generada és processada co- i postraduccionalment mitjançant proteases de l'hoste i víriques, donant lloc a les proteïnes estructurals (Core, E1 i E2-p7) i no estructurals (NS2-NS5B). Igual que la majoria de virus RNA, el VHC es caracteritza per tenir una taxa de mutació elevada. De fet, el genoma del virus no es pot definir com una única seqüència sinó per una població de variants molt relacionades entre sí. A aquesta manera d'organitzar la informació genètica se l'anomena quasiespècie viral i una de les seves implicacions principals és la facilitat amb què sorgeixen resistents al tractament. Els tractaments disponibles són llargs, cars, provoquen efectes secundaris considerables i només es resolen completament el 40% dels casos. Per aquesta raó es busquen altres solucions terapèutiques per combatre el virus entre les quals s'hi inclouen diferents estratègies. Una de les més innovadores i prometedores és la utilització de ribozims dirigits directament contra el genoma del virus. Aquest treball es centra en l'estudi de les noves estratègies terapèutiques basades en ribozims, concretament la ribonucleasa P. La ribonucleasa P és un ribozim que està present en tots els organismes ja que és l'enzim responsable de la maduració dels precursors d'RNA de transferència. El més interessant a nivell terapèutic és que s'ha demostrat que es pot dirigir la seva activitat cap a qualsevol RNA utilitzant una seqüència guia d'RNA que quan hibrida amb l'RNA diana, l'híbrid imita l'estructura secundària del substrat natural. En el cas del VHC, s'han estudiat ribozims dependents de seqüència (ribozims derivats d'RNAs satèl·lits i de viroides de plantes), sempre dirigits contra la regió més conservada del virus per evitar una disminució de l'eficiència del ribozim deguda a la variació de la diana. La ribonucleasa P és una endonucleasa d'activitat molt específica i es diferencia dels altres ribozims naturals en el sistema de reconeixement del substrat, reconeix elements estructurals i no de seqüència. L'objectiu final del treball és tallar in vitro l'RNA del VHC aprofitant la propietat que presenta aquest ribozim de reconèixer elements estructurals i no de seqüència ja que per a un mateix nombre de seqüències, el nombre d'estructures viables que pot adoptar l'RNA genòmic és molt més petit i per tant la variabilitat de la diana disminueix. S'han estudiat dos models d'RNasa P, la RNasa P humana guiada per seqüència guia externa (EGS) i l'RNA M1 de l'RNasa P d'E.coli unit a la seqüència guia per l'extrem 3' (ribozim M1GS). Abans però de dirigir el ribozim, s'han estudiat l'estructura i la variabilitat d'una regió del genoma del virus ja que s'ha descrit que són factors que poden limitar l'eficiència de qualsevol ribozim. Derivat d'aquests estudis s'aporten dades sobre accessibilitat i variabilitat d'una regió interna del genoma del virus de l'hepatitis C, la zona d'unió de la regió E2/NS2 (regió 2658-2869). L'estudi d'accessibilitat revela que la regió 2658-2869 del genoma del virus conté dominis oberts i tancats i que la transició entre uns i altres no és brusca si es compara amb altres regions d'estructura coneguda (regió 5' no codificant). Els resultats dels assajos in vitro amb els dos models de RNasa P mostren que s'ha aconseguit dirigir tant la ribonucleasa P humana com el ribozim M1GS cap a una zona, predeterminada segons l'estudi d'accessibilitat, com a poc estructurada i tallar l'RNA del virus. De l'anàlisi de mutacions, però, es dedueix que la regió estudiada és variable. Tot i dirigir el ribozim cap a la zona més accessible, la variació de la diana podria afectar la interacció amb la seqüència guia i per tant disminuir l'eficiència de tall. Si es proposés una estratègia terapèutica consistiria en un atac simultani de vàries dianes.D'altra banda i derivat d'un resultat inesperat on s'ha observat en els experiments control que l'extracte de RNasa P humana tallava l'RNA viral en absència de seqüències guia externes, s'ha caracteritzat una nova interacció entre l'RNA del VHC i la RNasa P humana. Per a la identificació de l'enzim responsable dels talls s'han aplicat diferents tècniques que es poden dividir en mètodes directes (RNA fingerprinting) i indirectes (immunoprecipitació i inhibicions competitives). Els resultats demostren que la ribonucleasa P humana, i no un altre enzim contaminant de l'extracte purificat, és la responsable dels dos talls específics observats i que es localitzen, un a l'entrada interna al ribosoma (IRES) i molt a prop del codó AUG d'inici de la traducció i l'altre entre la regió codificant estructural i no estructural. La ribonucleasa P és un dels enzims del metabolisme del tRNA que s'utilitza per identificar estructures similars al tRNA en substrats diferents del substrat natural. Així doncs, el fet que la ribonucleasa P reconegui i talli el genoma del VHC en dues posicions determinades suggereix que, a les zones de tall, el virus conté estructures semblants al substrat natural, és a dir estructures tipus tRNA. A més, tot i que el VHC és molt variable, els resultats indiquen que aquestes estructures poden ser importants per el virus, ja que es mantenen en totes les variants naturals analitzades. Creiem que la seva presència podria permetre al genoma interaccionar amb factors cel·lulars que intervenen en la biologia del tRNA,particularment en el cas de l'estructura tipus tRNA que es localitza a l'element IRES. Independentment però de la seva funció, es converteixen en unes noves dianes terapèutiques per a la RNasa P. S'ha de replantejar però l'estratègia inicial ja que la similitud amb el tRNA les fa susceptibles a l'atac de la ribonucleasa P, directament, en absència de seqüències guia externes.

Els límits i les relacions entre els peixos acanthopterygii: filogènia molecular de mugilomorpha i atherinomorpha

Sovint, la sistemàtica, basada principalment en caràcters morfològics, no es correspon amb els processos evolutius relacionats amb l'aparició dels grups d'organismes. En l'actualitat, la utilització de les dades moleculars es fa indispensable per a una revisió i millora de la classificació biològica de diversos organismes, com els peixos Acanthopterygii. A la sèrie Mugilomorpha la incongruència entre la taxonomia i la filogènia sorgeix de l'elevada semblança morfològica trobada per part dels seus membres. Pel que fa referència a la sèrie Atherinomorpha, la problemàtica principal resideix en determinar la seva proximitat evolutiva respecte a la sèrie anterior i en establir les relacions filogenètiques dins de la mateixa. Per tant, s'hi ha volgut estimar tant la divergència genètica dins de cada sèrie com inferir les relacions filogenètiques entre ambdues mitjançant la seqüenciació directa del DNA de les regions mitocondrials corresponents al tRNA-Phe, 12S rRNA, COI, cytb, tRNA-Thr, tRNA-Pro i regió control.

The genome of Rhizobium leguminosarum has recognizable core and accessory components

Background: Rhizobium leguminosarum is an alpha-proteobacterial N-2-fixing symbiont of legumes that has been the subject of more than a thousand publications. Genes for the symbiotic interaction with plants are well studied, but the adaptations that allow survival and growth in the soil environment are poorly understood. We have sequenced the genome of R. leguminosarum biovar viciae strain 3841. Results: The 7.75 Mb genome comprises a circular chromosome and six circular plasmids, with 61% G+C overall. All three rRNA operons and 52 tRNA genes are on the chromosome; essential protein-encoding genes are largely chromosomal, but most functional classes occur on plasmids as well. Of the 7,263 protein-encoding genes, 2,056 had orthologs in each of three related genomes ( Agrobacterium tumefaciens, Sinorhizobium meliloti, and Mesorhizobium loti), and these genes were overrepresented in the chromosome and had above average G+C. Most supported the rRNA-based phylogeny, confirming A. tumefaciens to be the closest among these relatives, but 347 genes were incompatible with this phylogeny; these were scattered throughout the genome but were over-represented on the plasmids. An unexpectedly large number of genes were shared by all three rhizobia but were missing from A. tumefaciens. Conclusion: Overall, the genome can be considered to have two main components: a 'core', which is higher in G+C, is mostly chromosomal, is shared with related organisms, and has a consistent phylogeny; and an 'accessory' component, which is sporadic in distribution, lower in G+C, and located on the plasmids and chromosomal islands. The accessory genome has a different nucleotide composition from the core despite a long history of coexistence.

Characterization of an escherichia coli elaC deletion mutant

The elaC gene of Escherichia coli encodes a binuclear zinc phosphodiesterase (ZiPD). ZiPD homologs from various species act as 3' tRNA processing endoribonucleases, and although the homologous gene in Bacillus subtilis is essential for viability [EMBO J. 22 (2003) 4534], the physiological function of E. coli ZiPD has remained enigmatic. In order to investigate the function of E. coli ZiPD we generated and characterized an E. coli elaC deletion mutant. Surprisingly, the E. coli elaC deletion mutant was viable and had wild-type like growth properties. Micro array-based transcriptional analysis indicated expression of the E. coli elaC gene at basal levels during aerobic growth. The elaC gene deletion had no effect on the expression of genes coding for RNases or amino-acyl tRNA synthetases or any other gene among a total of > 1300 genes probed. 2D-PAGE analysis showed that the elaC mutation, likewise, had no effect on the proteome. These results strengthen doubts about the involvement of E. coli ZiPD in tRNA maturation and suggest functional diversity within the ZiPD/ElaCl protein family. In addition to these unexpected features of the E. coli elaC deletion mutant, a sequence comparison of ZiPD (ElaCl) proteins revealed specific regions for either enterobacterial or mammalian ZiPD (ElaCl) proteins. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

Variation in 16S-23S rRNA intergenic spacer regions in Photobacterium damselae: a mosaic-like structure

Phenotypically, Photobacterium damselae subsp. piscicida and P. damselae subsp. damselae are easily distinguished. However, their 16S rRNA gene sequences are identical, and attempts to discriminate these two subspecies by molecular tools are hampered by their high level of DNA-DNA similarity. The 16S-23S rRNA internal transcribed spacers (ITS) were sequenced in two strains of Photobacterium damselae subsp. piscicida and two strains of P. damselae subsp. damselae to determine the level of molecular diversity in this DNA region. A total of 17 different ITS variants, ranging from 803 to 296 bp were found, some of which were subspecies or strain specific. The largest ITS contained four tRNA genes (tDNAs) coding for tRNA(Glu(UUC)), tRNA(LyS(UUU)), tRNA(Val(UAC)), and tRNA(Ala(GGC)). Five amplicons contained tRNA(Glu(UUC)) combined with two additional tRNA genes, including tRNA(Lys(UUU)), tRNA(Val(UAC)), or tRNA(Ala(UGC)). Five amplicons contained tRNA(Ile(GAU)) and tRNA(Ala(UGC)). Two amplicons contained tRNA(Glu(UUC)) and tRNA(Val(UGC)). Two different isoacceptor tRNA(Ala) genes (GGC and UGC anticodons) were found. The five smallest amplicons contained no tRNA genes. The tRNA-gene combinations tRNA(Glu(UUC)) -tRNA(Val(UAC)) -tRNA(Ala(UGC)) and tRNA(Glu(UUC)) -tRNA(Ala(UGC)) have not been previously reported in bacterial ITS regions. The number of copies of the ribosomal operon (rrn) in the P. damselae chromosome ranged from at least 9 to 12. For ITS variants coexisting in two strains of different subspecies or in strains of the same subspecies, nucleotide substitution percentages ranged from 0 to 2%. The main source of variation between ITS variants was due to different combinations of DNA sequence blocks, constituting a mosaic-like structure.

Activation of glutathione peroxidase via Nrf1 mediates genistein's protection against oxidative endothelial cell injury

Cellular actions of isoflavones may mediate the beneficial health effects associated with high soy consumption. We have investigated protection by genistein and daidzein against oxidative stress-induced endothelial injury. Genistein but not daidzein protected endothelial cells from damage induced by oxidative stress. This protection was accompanied by decreases in intracellular glutathione levels that could be explained by the generation of glutathionyl conjugates of the oxidised genistein metabolite, 5,7,3',4'-tetrahydroxyisoflavone. Both isoflavones evoked increased protein expression of gamma-glutamylcysteine synthetase-heavy subunit (gamma-GCS-HS) and increased cytosolic accumulation and nuclear translocation of Nrf2. However, only genistein led to increases in the cytosolic accumulation and nuclear translocation of Nrf1 and the increased expression of and activity of glutathione peroxidase. These results suggest that genistein-induced protective effects depend primarily on the activation of glutathione peroxidase mediated by Nrf1 activation, and not on Nrf2 activation or increases in glutathione synthesis. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

alpha-tocopherol affects androgen metabolism in male rat

The Alpha-Tocopherol Beta-Carotene Cancer Prevention Study has provided the first evidence implicating vitamin E in hormone synthesis. The effect of vitamin E on stereoidogenesis in testes and adrenal glands was assessed in growing rats using Affymetrix gene-chip technology. Dietary supplementation of rats with vitamin E (60 mg/kg feed) for a period of 429 days caused a significant repression of genes encoding for proteins centrally involved in the uptake (low-density lipoprotein receptor) and de novo synthesis (for example, 7-dehydrocholesterol reductase, 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A synthase, 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase, isopentenyl-diphosphate delta-isomerase, and farnesyl pyrophosphate synthetase) of cholesterol, the precursor of all steroid hormones. The present investigation indicates that dietary vitamin E may induce changes in stereoidogenesis by affecting cholesterol homeostasis.

Identification of hepatic molecular mechanisms of action of alpha-tocopherol using global gene expression profile analysis in rats

The recent discovery that vitamin E (VE) regulates gene activity at the transcriptional level indicates that VE may exert part of its biological effects by mechanisms which may be independent of its well-recognised antioxidant function. The objective of this study was the identification of hepatic vitamin E-sensitive genes and examination of the effects of VE on their corresponding biological endpoints. Two groups of male rats were randomly assigned to either a VE-sufficient diet or to a control diet deficient in VE for 290 days. High-density oligonucleotide microarrays comprising over 7000 genes were used to assess the transcriptional response of the liver. Differential gene expression was monitored over a period of 9 months, at four different time-points, and rats were individually profiled. This experimental strategy identified several VE-sensitive genes, which were chronically altered by dietary VE. VE supplementation down-regulated scavenger receptor CD36, coagulation factor IX and 5-alpha-steroid reductase type 1 mRNA levels while hepatic gamma glutamyl-cysteinyl synthetase was significantly up-regulated. Measurement of the corresponding biological endpoints such as activated partial thromboplastin time, plasma dihydrotestosterone and hepatic glutathione substantiated the gene chip data which indicated that dietary VE plays an important role in a range of metabolic processes within the liver. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dietary flavonoid (-)epicatechin stimulates phosphatidylinositol 3-kinase-dependent anti-oxidant response element activity and up-regulates glutathione in cortical astrocytes

Flavonoids are plant-derived polyphenolic compounds with neuroprotective properties. Recent work suggests that, in addition to acting as hydrogen donors, they activate protective signalling pathways. The anti-oxidant response element (ARE) promotes the expression of protective proteins including those required for glutathione synthesis (xCT cystine antiporter, gamma-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthase). The use of a luciferase reporter (ARE-luc) assay showed that the dietary flavan-3-ol (-)epicatechin activates this pathway in primary cortical astrocytes but not neurones. We also examined the distribution of NF-E2-related factor-2 (Nrf2), a key transcription factor in ARE-mediated gene expression. We found, using immunocytochemistry, that Nrf2 accumulated in the nuclei of astrocytes following exposure to tert-butylhydroquinone (100 mu M) and (-)epicatechin (100 nM). (-)Epicatechin signalling via Nrf2 was inhibited by wortmannin implicating a phosphatidylinositol 3-kinase-dependent pathway. Finally, (-)epicatechin increased glutathione levels in astrocytes consistent with an up-regulation of ARE-mediated gene expression. Together, this suggests that flavonoids may be cytoprotective by increasing anti-oxidant gene expression.

Gene-nutrient interactions with dietary fat modulate the association between genetic variation of the ACSL1 gene and metabolic syndrome

Long-chain acyl CoA synthetase 1 (ACSL1) plays an important role in fatty acid metabolism and triacylglycerol (TAG) synthesis. Disturbance of these pathways may result in dyslipidemia and insulin resistance, hallmarks of the metabolic syndrome (MetS). Dietary fat is a key environmental factor that may interact with genetic determinants of lipid metabolism to affect MetS risk. We investigated the relationship between ACSL1 polymorphisms (rs4862417, rs6552828, rs13120078, rs9997745, and rs12503643) and MetS risk and determined potential interactions with dietary fat in the LIPGENE-SU.VI.MAX study of MetS cases and matched controls (n = 1,754). GG homozygotes for rs9997745 had increased MetS risk {odds ratio (OR) 1.90 [confidence interval (CI) 1.15, 3.13]; P = 0.01}, displayed elevated fasting glucose (P = 0.001) and insulin concentrations (P = 0.002) and increased insulin resistance (P = 0.03) relative to the A allele carriers. MetS risk was modulated by dietary fat, whereby the risk conferred by GG homozygosity was abolished among individuals consuming either a low-fat (<35% energy) or a high-PUFA diet (>5.5% energy). In conclusion, ACSL1 rs9997745 influences MetS risk, most likely via disturbances in fatty acid metabolism, which was modulated by dietary fat consumption, particularly PUFA intake, suggesting novel gene-nutrient interactions.

A maize bacterial artificial chromosome (BAC) library from the European flint inbred line F2

We report here the construction and characterisation of a BAC library from the maize flint inbred line F2, widely used in European maize breeding programs. The library contains 86,858 clones with an average insert size of approximately 90 kb, giving approximately 3.2-times genome coverage. High-efficiency BAC cloning was achieved through the use of a single size selection for the high-molecular-weight genomic DNA, and co-transformation of the ligation with yeast tRNA to optimise transformation efficiency. Characterisation of the library showed that less than 0.5% of the clones contained no inserts, while 5.52% of clones consisted of chloroplast DNA. The library was gridded onto 29 nylon filters in a double-spotted 8 × 8 array, and screened by hybridisation with a number of single-copy and gene-family probes. A 3-dimensional DNA pooling scheme was used to allow rapid PCR screening of the library based on primer pairs from simple sequence repeat (SSR) and expressed sequence tag (EST) markers. Positive clones were obtained in all hybridisation and PCR screens carried out so far. Six BAC clones, which hybridised to a portion of the cloned Rp1-D rust resistance gene, were further characterised and found to form contigs covering most of this complex resistance locus.