7-Amino actinomycin D bound to single-stranded hairpin DNA enhanced by loop sequence-dependent luminescent Eu3+ and Tb3+ binding

Lanthanide Eu3+ and Tb3+ ions have been widely used in luminescent resonance energy transfer (LRET) for bioassays to study metal binding microenvironments. We report here that Eu3+ or Tb3+ can increase the binding affinity of antitumor antibiotic drug agent, 7-amino actinomycin D (7AACTD), binding to 5'-GT/TG-5' or 5'-GA/AG-5' mismatched stem region of the single-stranded hairpin DNA. Further studies indicate that the effect of Eu3+ or Tb3+ on 7AACTD binding is related to DNA loop sequence. Our results will provide new insights into how metal ions can enhance antitumor agents binding to their targets.

Temperature dependence of the distribution of the first passage time: Results from discontinuous molecular dynamics simulations of an all-atom model of the second beta-hairpin fragment of protein G

More than 22 000 folding kinetic simulations were performed to study the temperature dependence of the distribution of first passage time (FPT) for the folding of an all-atom Go-like model of the second beta-hairpin fragment of protein G. We find that the mean FPT (MFPT) for folding has a U (or V)-shaped dependence on the temperature with a minimum at a characteristic optimal folding temperature T-opt*. The optimal folding temperature T-opt* is located between the thermodynamic folding transition temperature and the solidification temperature based on the Lindemann criterion for the solid. Both the T-opt* and the MFPT decrease when the energy bias gap against nonnative contacts increases. The high-order moments are nearly constant when the temperature is higher than T-opt* and start to diverge when the temperature is lower than T-opt*. The distribution of FPT is close to a log-normal-like distribution at T* greater than or equal to T-opt*. At even lower temperatures, the distribution starts to develop long power-law-like tails, indicating the non-self-averaging intermittent behavior of the folding dynamics. It is demonstrated that the distribution of FPT can also be calculated reliably from the derivative of the fraction not folded (or fraction folded), a measurable quantity by routine ensemble-averaged experimental techniques at dilute protein concentrations.

Hydrothermal synthesis of the two-dimensional coordination polymer {[Fe(phen)(OH)](bta)(0.5)}(n) (phen=1,10-phenanthroline, bta=benzene-1,2,4,5-tetracaboxylate)

The title two-dimensional coordination polymer was synthesised and characterised by X-ray diffraction analysis.

Suppression of zebrafish VEGF gene by cytomegalovirus promoter-driven short hairpin constructs induces vascular development defects and down regulation NRP1 expression

The usage of RNA interference for gene knockdown in zebrafish through expression of the small interfering RNA mediators from DNA vectors has created a lot of excitement in the research community. In this work, the ability of human cytomegalovirus immediate early promoter (CMV promoter)-driven short hairpin RNA (shRNA) expression vector to induce shRNA against vascular endothelial growth factor (VEGF) gene in zebrafish was tested, and its effects on VEGF-mediated vasculogenesis and angiogenesis were evaluated. Altogether four vectors targeting various locations of VEGF gene were constructed, and pSI-V4 was proven to be the most effective one. Microinjection of pSI-V4 into the zebrafish embryos resulted in defective vascular formation and down regulation of VEGF expression. In situ hybridization analysis indicated that silencing VEGF gene expression by pSI-V4 resulted in down regulation of neuropilin-1 (NRP1), a potent VEGF receptor. Knockdown of VEGF expression by morpholino gave the same result. This provided evidence that the VEGF-mediated angiogenesis in zebrafish was in part dependent on NRP1 expression. The results contributed to a better understanding of molecular mechanisms of cardiovascular development and provided a potential promoter for making inducible knockdown in zebrafish.

Inert benzothiazole functionalised ruthenium(II) complexes; potential DNA hairpin binding agents

The two enantiomers of [Ru(bpy)2(bbtb)]2+ {bpy = 2,2'-bipyridine; bbtb = 4,4'-bis(benzothiazol-2-yl)-2,2'-bipyridine} have been isolated and fully characterised. Both enantiomers have been shown to have a strong association with calf thymus DNA by UV/visible absorption, emission and CD spectroscopy, with the lambda enantiomer having the greater affinity. The binding of both enantiomeric forms of [Ru(bpy)2(Me2bpy)]2+ and [Ru(bpy)2(bbtb)]2+ {Me2bpy = 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine} to a range of oligonucleotides, including an octadecanucleotide and an icosanucleotide which contain hairpin-sequences, have been studied using a fluorescent intercalator displacement (FID) assay. The complex [Ru(bpy)2(bbtb)]2+ exhibited an interesting association to hairpin oligonucleotides, again with the lambda enantiomer binding more strongly. A 1H NMR spectroscopic study of the binding of both enantiomers of [Ru(bpy)2(bbtb)]2+ to the icosanucleotide d(CACTGGTCTCTCTACCAGTG) was conducted. This sequence contains a seven-base-pair duplex stem and a six-base hairpin-loop. The investigation gave an indication of the relative binding of the complexes between the two different regions (duplex and secondary structure) of the oligonucleotide. The results suggest that both enantiomers bind at the hairpin, with the ruthenium centre located at the stem-loop interface. NOE studies indicate that one of the two benzothiazole substituents of the bbtb ligand projects into the loop-region. A simple model of the metal complex/oligonucleotide adduct was obtained by means of molecular modelling simulations. The results from this study suggest that benzothiazole complexes derived from inert polypyridine ruthenium(II) complexes could lead to the development of new fluorescent DNA hairpin binding agents.

The BTA stat test:A tumor marker for the detection of upper tract transitional cell carcinoma

Objectives. To conduct a prospective evaluation to determine the utility of the BTA stat test in the detection of upper tract transitional cell carcinoma (UTTCC). Monitoring for UTTCC currently relies on invasive procedures such as upper tract imaging, ureteral washing cytology (UWC) and/or ureteroscopy, or voided urine cytology (VUC). The BTA stat test is a sensitive qualitative immunoassay that detects human complement factor H-related protein in voided urine.

Methods. A total of 81 patients participated, 27 with histopathologically confirmed UTTCC, 26 with upper tract calculi, and 28 with microscopic hematuria but no evidence of urologic disease. Voided specimens collected before surgery or treatment were tested with the BTA stat test and VUC. UWC was performed in specimens collected by a ureteral catheter.

Results. The BTA stat test was significantly more sensitive and specific than VUC or UWC. The overall sensitivity for each was 82%, 11%, and 48%; the specificity was 89%, 54%, and 33%. The positive predictive value for the BTA stat test was 79% and the negative predictive value was 91%, both the highest of the three tests.

Conclusions. The BTA stat test was superior to VUC and UWC in the detection of UTTCC. These results may support the adoption of a less aggressive follow-up policy when monitoring for UTTCC when the BTA stat result is negative. If cystoscopy is negative and the BTA stat test is positive, upper tract investigations should be expedited and, if the bladder is in place, bladder biopsies performed. (C) 2001, Elsevier Science Inc.

Probing the Unfolded Configurations of a β-Hairpin Using Sketch-Map

This work examines the conformational ensemble involved in β-hairpin folding by means of advanced molecular dynamics simulations and dimensionality reduction. A fully atomistic description of the protein and the surrounding solvent molecules is used, and this complex energy landscape is sampled by means of parallel tempering metadynamics simulations. The ensemble of configurations explored is analyzed using the recently proposed sketch-map algorithm. Further simulations allow us to probe how mutations affect the structures adopted by this protein. We find that many of the configurations adopted by a mutant are the same as those adopted by the wild-type protein. Furthermore, certain mutations destabilize secondary-structure-containing configurations by preventing the formation of hydrogen bonds or by promoting the formation of new intramolecular contacts. Our analysis demonstrates that machine-learning techniques can be used to study the energy landscapes of complex molecules and that the visualizations that are generated in this way provide a natural basis for examining how the stabilities of particular configurations of the molecule are affected by factors such as temperature or structural mutations.

Flores salesianas : ramillete escogido en la vida de la Bta. Margarita María Alacoque dedicado a las almas devotas del Sagrado Corazón de Jesús.

UANL

Caractérisation de la sous-unité bêta du translocon chez la levure Schizosaccharomyces pombe

La sécrétion des protéines est un processus essentiel à la vie. Chez les eucaryotes, les protéines sécrétées transitent dans le réticulum endoplasmique par le pore de translocation. Le translocon est composé de trois sous-unités fondamentales nommées Sec61α, β et γ chez les mammifères, ou Sec61p, Sbh1p et Sss1p chez les levures. Tandis que le rôle des sous-unités α et γ est bien connu, celui de la sous-unité β demeure énigmatique. Plusieurs phénotypes distincts sont associés à cette protéine dans différents organismes, mais le haut niveau de conservation de séquence suggère plutôt une fonction universelle conservée. Récemment, Feng et al. (2007) ont montré que le domaine transmembranaire (TMD) de Sbh1p était suffisant pour complémenter plusieurs phénotypes associés à la délétion du gène chez Saccharomyces cerevisiae, suggérant un rôle important de cette région. L’objectif de mon projet de recherche consiste à étudier la fonction biologique de la sous-unité β du translocon et de son TMD chez Schizosaccharomyces pombe. Dans cette levure, j’ai découvert que le gène sbh1+ n’était pas essentiel à la viabilité à 30oC, mais qu’il était requis pour la croissance à basse température. La délétion de sbh1+ entraîne une sensibilité aux stress de la paroi cellulaire et une diminution de la sécrétion des protéines à 23oC. La surexpression de Sbh1p diminue elle aussi la sécrétion des protéines et altère la morphologie cellulaire. Ces phénotypes sont distincts de ceux observés chez S. cerevisiae, où la délétion des deux paralogues de Sec61β entraîne une sensibilité à haute température plutôt qu’à basse température. Malgré cela, les homologues de Sec61β de S. pombe et de S. cerevisiae sont tout deux capables de complémenter la thermosensibilité respective de chaque levure. La complémentation est possible même avec l’homologue humain de Sec61β, indiquant la conservation d’une fonction de Sec61β de la levure à l’homme. Remarquablement, le TMD de Sec61β de S. pombe, de S. cerevisiae et de l’humain sont suffisants pour complémenter la délétion génomique autant chez la levure à fission que chez la levure à bourgeons. Globalement, ces observations indiquent que le TMD de Sec61β exerce une fonction cellulaire conservée à travers les espèces.

Étude de l'implication des navettes du pyruvate découlant du métabolisme mitochondrial du glucose dans la régulation de la sécrétion d'insuline par les cellules bêta pancréatiques

Le diabète est une maladie métabolique qui se caractérise par une résistance à l’insuline des tissus périphériques et par une incapacité des cellules β pancréatiques à sécréter les niveaux d’insuline appropriés afin de compenser pour cette résistance. Pour mieux comprendre les mécanismes déficients dans les cellules β des patients diabétiques, il est nécessaire de comprendre et de définir les mécanismes impliqués dans le contrôle de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Dans les cellules β pancréatiques, le métabolisme du glucose conduit à la production de facteurs de couplage métabolique, comme l’ATP, nécessaires à la régulation de l’exocytose des vésicules d’insuline. Le mécanisme par lequel la production de l’ATP par le métabolisme oxydatif du glucose déclenche l’exocytose des vésicules d’insuline est bien décrit dans la littérature. Cependant, il ne peut à lui seul réguler adéquatement la sécrétion d’insuline. Le malonyl-CoA et le NADPH sont deux autres facteurs de couplage métaboliques qui ont été suggérés afin de relier le métabolisme du glucose à la régulation de la sécrétion d’insuline. Les mécanismes impliqués demeurent cependant à être caractérisés. Le but de la présente thèse était de déterminer l’implication des navettes du pyruvate, découlant du métabolisme mitochondrial du glucose, dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Dans les cellules β, les navettes du pyruvate découlent de la combinaison des processus d’anaplérose et de cataplérose et permettent la transduction des signaux métaboliques provenant du métabolisme du glucose. Dans une première étude, nous nous sommes intéressés au rôle de la navette pyruvate/citrate dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose, puisque cette navette conduit à la production dans le cytoplasme de deux facteurs de couplage métabolique, soit le malonyl-CoA et le NADPH. De plus, la navette pyruvate/citrate favorise le flux métabolique à travers la glycolyse en réoxydation le NADH. Une étude effectuée précédemment dans notre laboratoire avait suggéré la présence de cette navette dans les cellules β pancréatique. Afin de tester notre hypothèse, nous avons ciblé trois étapes de cette navette dans la lignée cellulaire β pancréatique INS 832/13, soit la sortie du citrate de la mitochondrie et l’activité de l’ATP-citrate lyase (ACL) et l’enzyme malique (MEc), deux enzymes clés de la navette pyruvate/citrate. L’inhibition de chacune de ces étapes par l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique ou de la technologie des ARN interférant a corrélé avec une réduction significative de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Les résultats obtenus suggèrent que la navette pyruvate/citrate joue un rôle critique dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Parallèlement à notre étude, deux autres groupes de recherche ont suggéré que les navettes pyruvate/malate et pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate étaient aussi importantes pour la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Ainsi, trois navettes découlant du métabolisme mitochondrial du glucose pourraient être impliquées dans le contrôle de la sécrétion d’insuline. Le point commun de ces trois navettes est la production dans le cytoplasme du NADPH, un facteur de couplage métabolique possiblement très important pour la sécrétion d’insuline. Dans les navettes pyruvate/malate et pyruvate/citrate, le NADPH est formé par MEc, alors que l’isocitrate déshydrogénase (IDHc) est responsable de la production du NADPH dans la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate. Dans notre première étude, nous avions démontré l’importance de l’expression de ME pour la sécrétion adéquate d’insuline en réponse au glucose. Dans notre deuxième étude, nous avons testé l’implication de IDHc dans les mécanismes de régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. La diminution de l’expression de IDHc dans les INS 832/13 a stimulé la sécrétion d’insuline en réponse au glucose par un mécanisme indépendant de la production de l’ATP par le métabolisme oxydatif du glucose. Ce résultat a ensuite été confirmé dans les cellules dispersées des îlots pancréatiques de rat. Nous avons aussi observé dans notre modèle que l’incorporation du glucose en acides gras était augmentée, suggérant que la diminution de l’activité de IDHc favorise la redirection du métabolisme de l’isocitrate à travers la navette pyruvate/citrate. Un mécanisme de compensation à travers la navette pyruvate/citrate pourrait ainsi expliquer la stimulation de la sécrétion d’insuline observée en réponse à la diminution de l’expression de IDHc. Les travaux effectués dans cette deuxième étude remettent en question l’implication de l’activité de IDHc, et de la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate, dans la transduction des signaux métaboliques reliant le métabolisme du glucose à la sécrétion d’insuline. La navette pyruvate/citrate est la seule des navettes du pyruvate à conduire à la production du malonyl-CoA dans le cytoplasme des cellules β. Le malonyl-CoA régule le métabolisme des acides gras en inhibant la carnitine palmitoyl transférase 1, l’enzyme limitante dans l’oxydation des acides gras. Ainsi, l’élévation des niveaux de malonyl-CoA en réponse au glucose entraîne une redirection du métabolisme des acides gras vers les processus d’estérification puis de lipolyse. Plus précisément, les acides gras sont métabolisés à travers le cycle des triglycérides/acides gras libres (qui combinent les voies métaboliques d’estérification et de lipolyse), afin de produire des molécules lipidiques signalétiques nécessaires à la modulation de la sécrétion d’insuline. Des études effectuées précédemment dans notre laboratoire ont démontré que l’activité lipolytique de HSL (de l’anglais hormone-sensitive lipase) était importante, mais non suffisante, pour la régulation de la sécrétion d’insuline. Dans une étude complémentaire, nous nous sommes intéressés au rôle d’une autre lipase, soit ATGL (de l’anglais adipose triglyceride lipase), dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose et aux acides gras. Nous avons démontré que ATGL est exprimé dans les cellules β pancréatiques et que son activité contribue significativement à la lipolyse. Une réduction de son expression dans les cellules INS 832/13 par RNA interférant ou son absence dans les îlots pancréatiques de souris déficientes en ATGL a conduit à une réduction de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose en présence ou en absence d’acides gras. Ces résultats appuient l’hypothèse que la lipolyse est une composante importante de la régulation de la sécrétion d’insuline dans les cellules β pancréatiques. En conclusion, les résultats obtenus dans cette thèse suggèrent que la navette pyruvate/citrate est importante pour la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Ce mécanisme impliquerait la production du NADPH et du malonyl-CoA dans le cytoplasme en fonction du métabolisme du glucose. Cependant, nos travaux remettent en question l’implication de la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Le rôle exact de IDHc dans ce processus demeure cependant à être déterminé. Finalement, nos travaux ont aussi démontré un rôle pour ATGL et la lipolyse dans les mécanismes de couplage métabolique régulant la sécrétion d’insuline.