C-terminal processing of the teneurin proteins: Independent actions of a teneurin C-terminal associated peptide in hippocampal cells

Many neuropsychiatric conditions have a common set of neurological substrates associated with the integration of sensorimotor processing. The teneurins are a recently described family of proteins that play a significant role in visual and auditory development. Encoded on the terminal exon of the teneurin genes is a family of bioactive peptides, termed teneurin C-terminal associated peptides (TCAP), which regulate mood-disorder associated behaviors. Thus, the teneurin-TCAP system could represent a novel neurological system underlying the origins of a number of complex neuropsychiatric conditions. However, it is not known if TCAP-1 exerts its effects as part of a direct teneurin function, whereby TCAP represents a functional region of the larger teneurin protein, or if it has an independent role, either as a splice variant or post-translational proteolytic cleavage product of teneurin. In this study, we show that TCAP-1 can be transcribed as a smaller mRNA transcript. After translation, further processing yields a smaller 15. kDa protein containing the TCAP-1 region. In the mouse hippocampus, immunoreactive (ir) TCAP-1 is exclusively localized to the pyramidal layers of the CA1, CA2 and CA3 regions. Although the localization of TCAP and teneurin in hippocampal regions is similar, they are distinct within the cell as most ir-teneurin is found at the plasma membrane, whereas ir-TCAP-1 is predominantly found in the cytosol. Moreover, in mouse embryonic hippocampal cell culture, FITC-labeled TCAP-1 binds to the plasma membrane and is taken up into the cytosol via dynamin-dependent caveolae-mediated endocytosis. Our data provides novel evidence that TCAP-1 is structurally and functionally distinct from the larger teneurins. © 2012.

Intermolecular interactions of the malate synthase of Paracoccidioides spp

Background: The fungus Paracoccidioides spp is the agent of paracoccidioidomycosis (PCM), a pulmonary mycosis acquired by the inhalation of fungal propagules. Paracoccidioides malate synthase (PbMLS) is important in the infectious process of Paracoccidioides spp because the transcript is up-regulated during the transition from mycelium to yeast and in yeast cells during phagocytosis by murine macrophages. In addition, PbMLS acts as an adhesin in Paracoccidioides spp. The evidence for the multifunctionality of PbMLS indicates that it could interact with other proteins from the fungus and host. The objective of this study was to identify and analyze proteins that possibly bind to PbMLS (PbMLS-interacting proteins) because protein interactions are intrinsic to cell processes, and it might be possible to infer the function of a protein through the identification of its ligands. Results: The search for interactions was performed using an in vivo assay with a two-hybrid library constructed in S. cerevisiae; the transcripts were sequenced and identified. In addition, an in vitro assay using pull-down GST methodology with different protein extracts (yeast, mycelium, yeast-secreted proteins and macrophage) was performed, and the resulting interactions were identified by mass spectrometry (MS). Some of the protein interactions were confirmed by Far-Western blotting using specific antibodies, and the interaction of PbMLS with macrophages was validated by indirect immunofluorescence and confocal microscopy. In silico analysis using molecular modeling, dynamics and docking identified the amino acids that were involved in the interactions between PbMLS and PbMLS-interacting proteins. Finally, the interactions were visualized graphically using Osprey software. Conclusion: These observations indicate that PbMLS interacts with proteins that are in different functional categories, such as cellular transport, protein biosynthesis, modification and degradation of proteins and signal transduction. These data suggest that PbMLS could play different roles in the fungal cell. © 2013 de Oliveira et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Vitamin B6-Dependent Enzymes in the Human Malaria Parasite Plasmodium falciparum: A Druggable Target?

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mycorrhization alters foliar soluble amino acid composition and influences tolerance to Pb in Calopogonium mucunoides

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The genome sequence of the plant pathogen Xylella fastidiosa: The Xylella fastidiosa consortium of the organization for nucleotide sequencing and analysis, Sao Paulo, Brazil

Xylella fastidiosa is a fastidious, xylem-limited bacterium that causes a range of economically important plant diseases. Here we report the complete genome sequence of X. fastidiosa clone 9a5c, which causes citrus variegated chlorosis - a serious disease of orange trees. The genome comprises a 52.7% GC-rich 2,679,305-base-pair (bp) circular chromosome and 'two plasmids of 51,158 bp and 1,285 bp. We can assign putative functions to47% of the 2,904 predicted coding regions. Efficient metabolic functions are predicted, with sugars as the principal energy and carbon source, supporting existence in the nutrient-poor xylem sap. The mechanisms associated with pathogenicity and virulence involve toxins, antibiotics and ion sequestration systems, as well as bacterium-bacterium and bacterium-host interactions mediated by a range of proteins. Orthologues of some of these proteins have only been identified in animal and human pathogens; their presence in X. fastidiosa indicates that the molecular basis for bacterial pathogenicity is both conserved and independent of host. At least 83 genes are bacteriophage-derived and include virulence-associated genes from other bacteria, providing direct evidence of phage-mediated horizontal gene transfer.

Untersuchungen des Keratinfilament-Turnovers in lebenden Zellen

Das Zytoskelett eukaryotischer Zellen besteht aus drei verschiedenen Protein-Netzwerken: den Aktinfilamenten, Mikrotubuli und Intermediärfilamenten. Intermediärfilamente wurden ursprünglich als statische Strukturen angesehen, die die mechanische Stabilisierung der Zellen übernehmen. In den letzten Jahren hat sich dieses Bild jedoch geändert: Intermediärfilament-Netzwerke sind hochdynamisch und unterliegen kontinuierlichen Veränderungen, welche durch Phosphorylierungen reguliert werden. Sie interagieren mit anderen Zytoskelett-Proteinen und greifen in die Regulation von Schlüsselsignalwegen, die Zellwachstum und Zellteilung sowie Apoptose und Stressantwort bestimmen, ein. Die Mechanismen der Filamentplastizität konnten bisher jedoch nicht vollständig aufgeklärt werden. So ist beispielsweise unklar, wo Auf- und Abbau der Filamente stattfindet und welche Faktoren an der Netzwerkmodulation beteiligt sind. Ziel meiner Arbeit war es, einen Beitrag zur Aufklärung dieser Mechanismen am Beispiel der epithelialen Keratin-Intermediärfilamente zu leisten. Mit Hilfe von mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen von fluoreszenzmarkierten Zellklonen wurden Nukleationszentren in der Zellperipherie identifiziert, in denen Keratinfilamentvorläufer gebildet werden. Es handelt sich dabei um fokale Adhäsionskomplexe, die als Anheftungsstellen zwischen der extrazellulären Matrix und dem intrazellulären Aktinfilament-System dienen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Filamentvorläufer-Entstehung für alle untersuchten Keratinisoformen gültig ist und in epitelialen als auch nicht-epithelialen Zelltypen abläuft. Knock-Down der Adhäsionskomponente Talin verhinderte die Keratinfilamentbildung. Modulation der fokalen Adhäsionskinase, die den Auf- und Abbau der Adhäsionskomplexe koordiniert, beeinflusste ebenso die Bildung der Keratinfilamentnetzwerke. Es konnte weiterhin beobachtet werden, dass die N-terminalen Isoformen IE und IF des Zytolinkers Plectin in fokalen Adhäsionen lokalisieren und damit möglicherweise an der Vernetzung von Keratinfilamentvorläufern, Zelladhäsionen und Aktinfilamenten beteiligt sind. Letztlich stellte sich heraus, dass die Bildung der Keratinfilamentvorläufer unabhängig von Proteintranslation ist. In den mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen wurde im Anschluss an die Keratinfilamentbildung ein kontinuierlicher zentripetaler Transport der wachsenden Vorläuferpartikel beobachtet. An Hand von pharmakologischen Experimenten konnte gezeigt werden, dass dieser Transport Aktinfilament-abhängig ist. Zeitgleich kommt es zu Partikelfusion und Integration in das periphere Netzwerk, das sich weiterhin in Richtung auf das Zellzentrum bewegt. Mit Hilfe von Photoaktivierungsversuchen und Zellfusionsexperimenten konnte die Hypothese bestätigt werden, dass der Abbau der einwandernden Keratinfilamente in lösliche, rasch diffusible Zwischenstufen den kontinuierlichen peripheren Neuaufbau ermöglicht. Aus den Beobachtungen und bereits bekannten Ergebnissen wurde ein Modell des Keratin-Zyklus entwickelt, das die folgenden Stadien umfasst: Nukleation von Keratinfilamentvorläufern an fokalen Adhäsionen in der Zellperipherie, Elongation und Fusion der Keratinfilamentvorläufer bei zeitgleichem Aktinfilament-abhängigem zentripetalen Transport, Integration der Keratinfilamentvorläufer in das periphere Netzwerk, Bündelung der Filamente, Filamentabbau in lösliche Untereinheiten und Neubeginn des Zyklus in der Zellperipherie. Eine Störung dieses Zyklus liegt bei mutierten Keratinen vor, welche die Ursache von Blasen-bildenden Hauterkrankungen sind. In der vorliegenden Arbeit wurde am Beispiel von Keratin 6a-Mutanten, welche die Hauterkrankung Pachyonychia congenita verursachen, gezeigt, dass bei diesen Keratinen die Nukleation zwar im Bereich der Adhäsionskomplexe regelrecht abläuft, die anschließende Elongation und Netzwerkbildung aber gestört ist, so dass statt dessen kurzlebige, hyperphosphorylierte Granula entstehen. Der resultierende frustrane Keratin-Zyklus in der Zellperipherie ist stark beschleunigt und kann durch p38-Inhibierung gestoppt werden. Bei Proteasomeninhibierung wird der Zyklus in Richtung der Granulabildung verschoben. In dieser Arbeit wird erstmals das Keratin-Tretmühlen-Modell vorgestellt, das den regulierbaren Auf- und Abbau-Zyklus des Keratinnetzwerks beschreibt. Damit liegen testbare Hypothesen für die Aufklärung der Keratinfilament-Plastizität in physiologischen und pathologischen Situationen vor, die nach unseren ersten Ergebnissen auch von Relevanz für andere Intermediärfilamenttypen sind.

Induktion von Pro-Autophagie-Signalen durch einen extra- oder intrazellulären Alpha-Toxin-Angriff

Autophagie ist ein konservierter, kataboler Mechanismus in allen eukaryoten Zellen. Unter anderem wird ihm eine wichtige Rolle als zellautonomer Abwehrmechanismus gegen Mikroorganismen zugeschrieben; von manchen Infektionserregern wird er jedoch unterlaufen oder sogar genutzt. Der stärkste Auslöser der Autophagie ist ein Mangel an Nährstoffen, insbesondere Aminosäuren. Über die Deaktivierung der Kinase mTORC1 und die Phosphorylierung des eukaryoten Translationsinitiationsfaktors eIF2α hemmt die Nährstoffknappheit die Proteinbiosynthese und aktiviert gleichzeitig Autophagie. Wie Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, Autophagie auslösen oder manipulieren, ist derzeit Gegenstand intensiver Forschung. Modifikationen an Mikroben oder Phagosomen und Adapterproteine, die diese Veränderungen und Komponenten des Autophagieapparates erkennen, scheinen jedenfalls bei der selektiven Erkennung durch die Autophagie-Maschinerie wichtig zu sein. rnIn der vorliegenden Dissertationsarbeit wird die Rolle des membranporenbildenden α-Toxins von Staphylococcus aureus für die Induktion von Autophagie beleuchtet. Zum einen erwies sich die Akkumulation von (EGFP)-LC3(II), einem Marker der Autophagosomen, um intrazelluläre S. aureus als abhängig von α-Toxin. Zweitens, genügt extrazellulär appliziertes α-Toxin um (EGFP)-LC3(II)-positive Endosomen zu induzieren. Während der Angriff aus dem extrazellulären Raum jedoch binnen kurzer Zeit eine fokale Kumulation von phosphoryliertem eIF2α an der Plasmamembran induziert, die an der Internalisierung des Toxins beteiligt ist, findet sich am phagosomalen Kompartiment keine Toxin-abhängige Anhäufung von p-eIF2α oder proximalen Autophagieregulatoren. Dies impliziert, dass Toxin-Angriff auf die Plasmamembran, nicht aber auf das Phagosom, zu einer Reaktion führt, wie sie bei massivem Nährstoffmangel zu beobachten ist. Obwohl keine α-Toxin-abhängige Kumulation von p-eIF2α bei einem Angriff aus dem Phagosom erfolgt, findet sich um α-Toxin-produzierende Bakterien eine massive Kumulation von LC3 und Adapterprotein p62/Sequestosome1. Dies deutet daraufhin, dass der Ort des Angriffs - Plasmamembran oder Phagosom – für den Autophagie-induzierenden Mechanismus wichtig sein könnte. Der unterschiedliche Effekt auf die zellulären Ionenkonzentrationen, den ein Angriff auf die Plasmamembran oder auf ein Phagosom auslösen würde, bietet hierfür eine mögliche Erklärung. Die Aktivierung der Autophagie über Adapterproteine könnte dann als back-up Mechanismus fungieren, der auch dann greift, wenn eine Invasion ohne Schädigung der Plasmamembran erfolgt. Ein cross-talk der beiden Induktionswege ist angesichts der Bedeutung von p62 für die selektive und die Hunger-assoziierte Autophagie gut möglich; sezerniertes Toxin könnte durch die Aktivierung der basalen Autophagie Adapter-basierte Mechanismen verstärken.

Synthese und Charakterisierung biologischer Hybridpolymere zur gentechnologischen Anwendung

KurzfassungrnrnZiel der vorliegenden Arbeit war es eine gezielte, hochspezifische Inhibierung der Proteinbiosynthese zu erreichen. Dies kann durch eine Blockierung des mRNA-Strangs durch komplementäre DNA/RNA-Stränge (ähnlich zur Antisense-Methode) oder durch die Hydrolyse des mRNA-Strangs mit Hilfe spezieller Enzyme (RNasen) realisiert werden. Da jedoch beide Methoden nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen, wäre deshalb eine Kombination aus beiden Methoden ideal, welche in einer spezifischen, gezielten und permanenten Ausschaltung der Proteinbiosynthese resultieren würde. Um dieses Ziel zu verwirklichen, ist es nötig, ein Molekül zu synthetisieren, welches in der Lage ist selektiv an einer spezifischen Position an den RNA-Strang zu hybridisieren und anschließend den RNA-Strang an dieser zu hydrolysieren. Der große Vorteil dieses Konzepts liegt darin, dass die DNA-Sequenz für die Hybridisierung an die entsprechende RNA maßgeschneidert hergestellt werden kann und somit jede RNA gezielt angesteuert werden kann, was letztendlich zu einer spezifischen Inhibierung der korrespondierenden Proteinbiosynthese führen soll.rnDurch die Verwendung und Optimierung der Nativen Chemischen Ligation (NCL) als Konjugationsmethode konnten zwei Biomakromoleküle in Form einer 46-basenlangen DNA (komplementär zum RNA-Strang) und einer 31-aminosäurelangen RNase kovalent verknüpft werden. Durch unterschiedliche chemische und molekularbiologische Analysemethoden, wie PAGE, GPC, CE, MALDI-ToF-MS etc., war es zudem möglich, die erfolgreiche Synthese dieses biologischen Hybridpolymers als monodisperses, reines Produkt zu bestätigen. rnDie Synthese des ca. 800-basenlangen RNA-Strangs, der als Modell-Matrize für die selektive und spezifische Degradierung durch das DNA-RNase-Konjugat dienen sollte, konnte unter Zuhilfenahme gentechnologischer Standard-Methoden erfolgreich bewerkstelligt werden. Weiterhin konnte durch die Verwendung der radioaktiven cDNA-Synthese gezeigt werden, dass das DNA-RNase-Konjugat an die gewünschte Stelle des RNA-Strangs hybridisiert. Die Identifizierung einer anschließenden spezifischen Hydrolyse des RNA-Strangs durch die an den DNA-Strang angeknüpfte RNase war aufgrund der geringen katalytischen Aktivität des Enzyms bisher allerdings nicht möglich.rn

Genexpressionsanalyse boviner mesenchymaler Stammzellen und deren in-vitro-differenzierten Folgelinien

Mesenchymale Stamzellen (MSC) sind Vertreter der adulten Stammzellen. Sie bergen durch ihre große Plastizität ein immenses Potential für die klinische Nutzung in Form von Stammzelltherapien. Zellen dieses Typs kommen vornehmlich im Knochenmark der großen Röhrenknochen vor und können zu Knochen, Knorpel und Fettzellen differenzieren. MSC leisten einen wichtigen Beitrag im Rahmen regenerativer Prozesse, beispielsweise zur Heilung von Frakturen. Breite Studien demonstrieren bereits jetzt auch bei komplexeren Erkrankungen (z.B. Osteoporose) therapeutisch vielversprechende Einsatzmöglichkeiten. Oft kommen hierbei aus MSC gezielt differenzierte Folgelinien aus Zellkulturen zum Einsatz. Dies bedingt eine kontrollierte Steuerung der Differenzierungsprozesse in vitro. Der Differenzierung einer Stammzelle liegt eine komplexe Veränderung ihrer Genexpression zugrunde. Genexpressionsmuster zur Erhaltung und Proliferation der Stammzellen müssen durch solche, die der linienspezifischen Differenzierung dienen, ersetzt werden. Die mit der Differenzierung einhergehende, transkriptomische Neuausrichtung ist für das Verständnis der Prozesse grundlegend und wurde bislang nur unzureichend untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine transkriptomweite und vergleichende Genexpressionsanalyse Mesenchymaler Stammzellen und deren in vitro differenzierten Folgelinien mittels Plasmid - DNA Microarrays und Sequenziertechniken der nächsten Generation (RNA-Seq, Illumina Plattform). In dieser Arbeit diente das Hausrind (Bos taurus) als Modellorganismus, da es genetisch betrachtet eine hohe Ähnlichkeit zum Menschen aufweist und Knochenmark als Quelle von MSC gut verfügbar ist. Primärkulturen Mesenchymaler Stammzellen konnten aus dem Knochenmark von Rindern erfolgreich isoliert werden. Es wurden in vitro Zellkultur - Versuche durchgeführt, um die Zellen zu Osteoblasten, Chondrozyten und Adipozyten zu differenzieren. Zur Genexpressionsanalyse wurde RNA aus jungen MSC und einer MSC Langzeitkultur („alte MSC“), sowie aus den differenzierten Zelllinien isoliert und für nachfolgende Experimente wo nötig amplifiziert. Der Erfolg der Differenzierungen konnte anhand der Genexpression von spezifischen Markergenen und mittels histologischer Färbungen belegt werden. Hierbei zeigte sich die Differenzierung zu Osteoblasten und Adipozyten erfolgreich, während die Differenzierung zu Chondrozyten trotz diverser Modifikationen am Protokoll nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte. Eine vergleichende Hybridisierung zur Bestimmung differentieller Genexpression (MSC vs. Differenzierung) mittels selbst hergestellter Plasmid - DNA Microarrays ergab für die Osteogenese mit Genen wie destrin und enpp1, für die undifferenzierten MSC mit dem Gen sema3c neue Kandidatengene, deren biologische Funktion aufzuklären in zukünftigen Experimenten vielversprechende Ergebnisse liefern sollte. Die Analyse der transkriptomweiten Genexpression mittels NGS lieferte einen noch umfangreicheren Einblick ins Differenzierungsgeschehen. Es zeigte sich eine hohe Ähnlichkeit im Expressionsprofil von jungen MSC und Adipozyten, sowie zwischen den Profilen der alten MSC (eine Langzeitkultur) und Osteoblasten. Die alten MSC wiesen deutliche Anzeichen für eine spontane Differenzierung in die osteogene Richtung auf. Durch Analyse der 100 am stärksten exprimierten Gene jeder Zelllinie ließen sich für junge MSC und Adipozyten besonders Gene der extrazellulären Matrix (z.B col1a1,6 ; fn1 uvm.) auffinden. Sowohl Osteoblasten, als auch die alten MSC exprimieren hingegen verstärkt Gene mit Bezug zur oxidativen Phosphorylierung, sowie ribosomale Proteine. Eine Betrachtung der differentiellen Genexpression (junge MSC vs. Differenzierung) mit anschließender Pathway Analyse und Genontologie Anreicherungsstatistik unterstützt diese Ergebnisse vor allem bei Osteoblasten, wo nun jedoch zusätzlich auch Gene zur Regulation der Knochenentwicklung und Mineralisierung in den Vordergrund treten. Für Adipozyten konnte mit Genen des „Jak-STAT signaling pathway“, der Fokalen Adhäsion, sowie Genen des „Cytokine-cytokine receptor interaction pathway“ sehr spannende Einsichten in die Biologie dieses Zelltyps erlangt werden, die sicher weiterer Untersuchungen bedürfen. In undifferenzierten MSC konnte durch differentielle Genexpressionsanalyse die Rolle des nicht kanonischen Teils des WNT Signalweges als für die Aufrechterhaltung des Stammzellstatus potentiell äußerst einflussreich ermittelt werden. Die hier diskutierten Ergebnisse zeigen beispielhaft, dass besonders mittels Genexpressionsanalyse im Hochdurchsatzverfahren wertvolle Einblicke in die komplexe Biologie der Stammzelldifferenzierung möglich sind. Als Grundlage für nachfolgende Arbeiten konnten interessante Gene ermittelt und Hypothesen zu deren Einfluss auf Stammzelleigenschaften und Differenzierungsprozesse aufgestellt werden. Um einen besseren Einblick in den Differenzierungsverlauf zu ermöglichen, könnten künftig NGS Analysen zu unterschiedlichen Differenzierungszeitpunkten durchgeführt werden. Zudem wären weitere Anstrengungen zur erfolgreichen Etablierung der chondrogenen Differenzierung zur vollständigen Analyse der Genexpression des trilinearen Differenzierungspotentials von MSC wünschenswert.

Hostile takeover by Plasmodium: reorganization of parasite and host cell membranes during liver stage egress

The protozoan parasite Plasmodium is transmitted by female Anopheles mosquitoes and undergoes obligatory development within a parasitophorous vacuole in hepatocytes before it is released into the bloodstream. The transition to the blood stage was previously shown to involve the packaging of exoerythrocytic merozoites into membrane-surrounded vesicles, called merosomes, which are delivered directly into liver sinusoids. However, it was unclear whether the membrane of these merosomes was derived from the parasite membrane, the parasitophorous vacuole membrane or the host cell membrane. This knowledge is required to determine how phagocytes will be directed against merosomes. Here, we fluorescently label the candidate membranes and use live cell imaging to show that the merosome membrane derives from the host cell membrane. We also demonstrate that proteins in the host cell membrane are lost during merozoite liberation from the parasitophorous vacuole. Immediately after the breakdown of the parasitophorous vacuole membrane, the host cell mitochondria begin to degenerate and protein biosynthesis arrests. The intact host cell plasma membrane surrounding merosomes allows Plasmodium to mask itself from the host immune system and bypass the numerous Kupffer cells on its way into the bloodstream. This represents an effective strategy for evading host defenses before establishing a blood stage infection.

Mammalian miRNA RISC recruits CAF1 and PABP to affect PABP-dependent deadenylation.

MicroRNAs (miRNAs) inhibit mRNA expression in general by base pairing to the 3'UTR of target mRNAs and consequently inhibiting translation and/or initiating poly(A) tail deadenylation and mRNA destabilization. Here we examine the mechanism and kinetics of miRNA-mediated deadenylation in mouse Krebs-2 ascites extract. We demonstrate that miRNA-mediated mRNA deadenylation occurs subsequent to initial translational inhibition, indicating a two-step mechanism of miRNA action, which serves to consolidate repression. We show that a let-7 miRNA-loaded RNA-induced silencing complex (miRISC) interacts with the poly(A)-binding protein (PABP) and the CAF1 and CCR4 deadenylases. In addition, we demonstrate that miRNA-mediated deadenylation is dependent upon CAF1 activity and PABP, which serves as a bona fide miRNA coactivator. Importantly, we present evidence that GW182, a core component of the miRISC, directly interacts with PABP via its C-terminal region and that this interaction is required for miRNA-mediated deadenylation.

Translational regulation of nuclear gene COX4 expression by mitochondrial content of phosphatidylglycerol and cardiolipin in Saccharomyces cerevisiae.

Previous results indicated that translation of four mitochondrion-encoded genes and one nucleus-encoded gene (COX4) is repressed in mutants (pgs1Delta) of Saccharomyces cerevisiae lacking phosphatidylglycerol and cardiolipin. COX4 translation was studied here using a mitochondrially targeted green fluorescence protein (mtGFP) fused to the COX4 promoter and its 5' and 3' untranslated regions (UTRs). Lack of mtGFP expression independent of carbon source and strain background was established to be at the translational level. The translational defect was not due to deficiency of mitochondrial respiratory function but was rather caused directly by the lack of phosphatidylglycerol and cardiolipin in mitochondrial membranes. Reintroduction of a functional PGS1 gene under control of the ADH1 promoter restored phosphatidylglycerol synthesis and expression of mtGFP. Deletion analysis of the 5' UTR(COX4) revealed the presence of a 50-nucleotide fragment with two stem-loops as a cis-element inhibiting COX4 translation. Binding of a protein factor(s) specifically to this sequence was observed with cytoplasm from pgs1Delta but not PGS1 cells. Using HIS3 and lacZ as reporters, extragenic spontaneous recessive mutations that allowed expression of His3p and beta-galactosidase were isolated, which appeared to be loss-of-function mutations, suggesting that the genes mutated may encode the trans factors that bind to the cis element in pgs1Delta cells.

HuD stimulates translation via eIF4A.

In this issue of Molecular Cell, Fukao et al. (2009) report that HuD upregulates mRNA translation through direct interaction with eIF4A in the 5' cap-binding complex, revealing a posttranscriptional role for HuD in neuronal development and plasticity.

Coordinated changes in mRNA turnover, translation, and RNA processing bodies in bronchial epithelial cells following inflammatory stimulation.

Bronchial epithelial cells play a pivotal role in airway inflammation, but little is known about posttranscriptional regulation of mediator gene expression during the inflammatory response in these cells. Here, we show that activation of human bronchial epithelial BEAS-2B cells by proinflammatory cytokines interleukin-4 (IL-4) and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) leads to an increase in the mRNA stability of the key chemokines monocyte chemotactic protein 1 and IL-8, an elevation of the global translation rate, an increase in the levels of several proteins critical for translation, and a reduction of microRNA-mediated translational repression. Moreover, using the BEAS-2B cell system and a mouse model, we found that RNA processing bodies (P bodies), cytoplasmic domains linked to storage and/or degradation of translationally silenced mRNAs, are significantly reduced in activated bronchial epithelial cells, suggesting a physiological role for P bodies in airway inflammation. Our study reveals an orchestrated change among posttranscriptional mechanisms, which help sustain high levels of inflammatory mediator production in bronchial epithelium during the pathogenesis of inflammatory airway diseases.

The role of specific regions of ribosomal RNAs in translation termination

The ribosome is a molecular machine that produces proteins in a cell. It consists of RNAs (rRNAs) and proteins. The rRNAs have been implicated in various aspects of protein biosynthesis supporting the idea that they function directly in translation. In this study the direct involvement of rRNA in translation termination was hypothesized and both genetic and biochemical strategies were designed to test this hypothesis. As a result, several regions of rRNAs from both ribosomal subunits were implicated in termination. More specifically, the mutation G1093A in an RNA of the large subunit (23S rRNA) and the mutation C1054A in the small subunit RNA (16S rRNA) of the Escherichia coli ribosome, were shown to affect the binding of the proteins that drive termination, RF1 and RF2. These mutations also caused defects in catalysis of peptidyl-tRNA hydrolysis, the last step of termination. Furthermore, the mutations affected the function of RF2 to a greater extent than that of RF1, a striking result considering the similarity of the RFs. The major defect in RF2 function was consistent with in vivo characteristics of the mutants and can be explained by the inability of the mutant rRNA sites to activate the hydrolytic center, that is the catalytic site for peptidyl-tRNA hydrolysis. Consistent with this explanation is the possibility of a direct interaction between the G1093-region (domain II of 23S rRNA) and the hydrolytic center (most likely domains IV–VI of 23S rRNA). To test that interaction hypothesis selections were performed for mutations in domains IV–VI that compensated for the growth defects caused by G1093A. Several compensatory mutations were isolated which not only restored growth in the presence of G1093A but also appeared to compensate for the termination defects caused by the G1093A. Therefore these results provided genetic evidence for an intramolecular interaction that might lead to peptidyl-tRNA hydrolysis. Finally, a new approach to the study of rRNA involvement in termination was designed. By screening a library of rRNA fragments, a fragment of the 23S rRNA (nt 74-136) was identified that caused readthrough of UGA. The antisense RNA fragment produced a similar effect. The data implicated the corresponding segment of intact 23S rRNA in termination. ^