Regulation of transgene expression in genetic immunization

The use of mammalian gene expression vectors has become increasingly important for genetic immunization and gene therapy as well as basic research. Essential for the success of these vectors in genetic immunization is the proper choice of a promoter linked to the antigen of interest. Many genetic immunization vectors use promoter elements from pathogenic viruses including SV40 and CMV. Lymphokines produced by the immune response to proteins expressed by these vectors could inhibit further transcription initiation by viral promoters. Our objective was to determine the effect of IFN-g on transgene expression driven by viral SV40 or CMV promoter/enhancer and the mammalian promoter/enhancer for the major histocompatibility complex class I (MHC I) gene. We transfected the luciferase gene driven by these three promoters into 14 cell lines of many tissues and several species. Luciferase assays of transfected cells untreated or treated with IFN-g indicated that although the viral promoters could drive luciferase production in all cell lines tested to higher or lower levels than the MHC I promoter, treatment with IFN-g inhibited transgene expression in most of the cell lines and amplification of the MHC I promoter-driven transgene expression in all cell lines. These data indicate that the SV40 and CMV promoter/enhancers may not be a suitable choice for gene delivery especially for genetic immunization or cancer cytokine gene therapy. The MHC I promoter/enhancer, on the other hand, may be an ideal transgene promoter for applications involving the immune system.

Influence of the polymorphisms of the α-major regulatory element HS-40 on in vitro gene expression

The α-MRE is the major regulatory element responsible for the expression of human α-like globin genes. It is genetically polymorphic, and six different haplotypes, named A to F, have been identified in some population groups from Europe, Africa and Asia and in native Indians from two Brazilian Indian tribes. Most of the mutations that constitute the α-MRE haplotypes are located in flanking sequences of binding sites for nuclear factors. To our knowledge, there are no experimental studies evaluating whether such variability may influence the α-MRE enhancer activity. We analyzed and compared the expression of luciferase of nine constructs containing different α-MRE elements as enhancers. Genomic DNA samples from controls with A (wild-type α-MRE) and B haplotypes were used to generate C-F haplotypes by site-directed mutagenesis. In addition, three other elements containing only the G→A polymorphism at positions +130, +199, and +209, separately, were also tested. The different α-MRE elements were amplified and cloned into a plasmid containing the luciferase reporter gene and the SV40 promoter and used to transiently transfect K562 cells. A noticeable reduction in luciferase expression was observed with all constructs compared with the A haplotype. The greatest reductions occurred with the F haplotype (+96, C→A) and the isolated polymorphism +209, both located near the SP1 protein-binding sites believed not to be active in vivo. These are the first analyses of α-MRE polymorphisms on gene expression and demonstrate that these single nucleotide polymorphisms, although outside the binding sites for nuclear factors, are able to influence in vitro gene expression.

Identification et caractérisation d'un domaine de transactivation dans l’hélicase E1 des papillomavirus humains

Les papillomavirus sont des virus à ADN qui infectent la peau et les muqueuses. Ils causent des verrues et peuvent aussi mener au développement de cancers, dont le cancer du col de l’utérus. La réplication de leur génome nécessite deux protéines virales : l’hélicase E1 et le facteur de transcription E2, qui recrute E1 à l’origine de réplication virale. Pour faciliter l’étude de la réplication du génome viral, un essai quantitatif et à haut débit basé sur l’expression de la luciférase a été développé. Parallèlement, un domaine de transactivation a été identifié dans la région régulatrice N-terminale de la protéine E1. La caractérisation de ce domaine a montré que son intégrité est importante pour la réplication de l’ADN. Cette étude suggère que le domaine de transactivation de E1 est une région protéique intrinsèquement désordonnée qui permet la régulation de la réplication du génome viral par son interaction avec diverses protéines.

Manipulation der Aktin-Hülle später Endosomen durch ektopisches Protein-Targeting und Etablierung einer in vivo-Hierarchie cytoplasmatischer Targeting-Signalstärken

Der Endocytoseweg in Dictyostelium verläuft über definierte endosomale Reifestadien. Dabei werden die reifenden Endosomen im letzten Stadium durch eine Schicht aus filamentösem Aktin umhüllt. Über die biologische Funktion dieser Aktin-Hülle ist derzeit wenig bekannt. Zum weiteren Erkenntnisgewinn sollten daher unterschiedliche Aktin-interagierende Proteine an die endosomale Aktin-Hülle dirigiert und die sich daraus ergebenden Folgen untersucht werden. Dabei wurde der in Drengk et al., 2003 beschriebene Ansatz aufgegriffen, in dem Proteine durch die Fusion an Vacuolin an die späte endosomale Membran transportiert wurden. Die endosomale Lokalisation von DAip1 bewirkte den vollständigen Verlust der endosomalen Aktin-Hülle, ohne dabei das restliche zelluläre Cytoskelett zu beeinträchtigen. Dabei wird die Depolymerisation vermutlich über die nachgewiesene Interaktion von DAip1 mit dem Aktin-depolymerisierenden Protein Cofilin bewirkt. Einhergehend damit trat eine Aggregation der betroffenen Kompartimente, eine Verzögerung des endocytotischen Transits, sowie eine verstärkte Retention lysosomaler Enzyme auf. Diese Ergebnisse ließen auf eine Funktion der endosomalen Aktin-Hülle als Fusionsinhibitor oder in der Regulation von Recycling-Prozessen an späten Endosomen schließen. Die Verlängerung der endosomalen Verweilzeit des den Arp2/3-Komplex negativ regulierenden Proteins Coronin bewirkte dagegen keine offensichtlichen Veränderungen in den betroffenen Zellen. Diese Beoachtung könnte ein Indiz dafür sein, dass nach der Ausbildung der Aktin-Hülle keine weiteren essentiellen Arp2/3-abhängigen mehr an der endosomalen Membran auftreten. Die endosomale Lokalisation des Aktin-Crosslinkers ABP34 induzierte ebenfalls keine Abweichungen vom Wildtyp-Verhalten. Hierbei besteht allerdings die Möglichkeit, dass die Aktivität des Proteins durch die bereits zuvor beschriebene Calcium-Sensitivität beeintächtigt vorliegt. Eine Verstärkung der endosomalen Hülle konnte trotz der Verwendung unterschiedlicher Ansätze nicht hervorgerufen werden. Offensichtlich wirkt die zusätzliche Expression zentraler Regulatoren der Aktin-Polymerisation in der Zelle cytotoxisch. Die Bindung von VASP an die endosomale Membran bewirkte in den Zellen die Ausbildung voluminöser, cytoplasmatischer „Aktin-Bälle“. Diese riefen in den betroffenen Zellen Defekte in unterschiedlichen Aktin-abhängigen Prozessen, wie der Phago- und Pinocytose, sowie der Cytokinese hervor. Dabei gehen die beobachteten Veränderungen vermutlich auf die nachgewiesene Störung im Gleichgewicht zwischen G- und F-Aktin zurück. Obwohl die Aktin-Bälle an der endosomalen Membran entstehen, weisen sie nach vollendeter Entstehung keine inneren oder äußeren Membranen mehr auf und nehmen nicht mehr aktiv am endocytotischen Geschehen teil. Die nähere Charakterisierung offenbarte große Ähnlichkeit zu den mit unterschiedlichen neurodegenerativen Erkrankungen assoziierten Hirano-Bodies. Über das beobachtbare Lokalisationsverhalten der unterschiedlichen im ersten Teil der Arbeit eingesetzten Vacuolin-Hybridproteine ließ sich die Stärke der Lokalisationsinformationen der fusionierten Aktin-interagierenden Proteine miteinander vergleichen. Dies wurde verwendet, um die einzelnen Proteine gemäß ihres Targeting-Potenzials hierarchisch anzuordnen. Im zweiten Teil der Arbeit wurden dieser Hierarchie die beiden cytoplasmatischen Targeting-Signale für Peroxisomen (PTS1) und den Zellkern (SV40-NLS) hinzugefügt. Der vorgenommene Vergleich dieser in vivo gewonnen Daten aus Dictyostelium mit unterschiedlichen in vitro-Bindungsstudien mit homologen Proteinen anderer Organismen zeigte eine erstaunlich gute Übereinstimmung. Diese Beobachtung lässt auf vergleichbare Targeting-Affinitäten innerhalb der Eukaryoten schließen und belegt, dass die zelluläre Lokalisation eines Proteins relativ sicher anhand der in ihm vorhandenen Bindungs-Affinitäten vorhergesagt werden kann. Durch die Kombination der in vivo- und in vitro-Daten war es auch ohne Kenntnis des Oligomerisierungsgrades und des Interaktionspartners erstmals möglich, die Bindungsstärke von Vacuolin an der endosomalen Membran auf einen definierten Bereich einzugrenzen.

Long-term regulation of vacuolar H(+)-ATPase by angiotensin II in proximal tubule cells

Long-term effects of angiotensin II (Ang II) on vacuolar H(+)-ATPase were studied in a SV40-transformed cell line derived from rat proximal tubules (IRPTC). Using pH(i) measurements with the fluorescent dye BCECF, the hormone increased Na(+)-independent pH recovery rate from an NH(4)Cl pulse from 0.066 +/- 0.014 pH U/min (n = 7) to 0.14 +/- 0.021 pH U/min (n = 13; p < 0.05) in 10 h Ang II (10(-9) M)-treated cells. The increased activity of H(+)-ATPase did not involve changes in mRNA or protein abundance of the B2 subunit but increased cell surface expression of the V-ATPase. Inhibition of tyrosine kinase by genistein blocked Ang II-dependent stimulation of H(+)-ATPase. Inhibition of phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) by wortmannin and of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) by SB 203580 also blocked this effect. Thus, long-term exposure of IRPTC cells to Ang II causes upregulation of H(+)-ATPase activity due, at least in part, to increased B2 cell surface expression. This regulatory pathway is dependent on mechanisms involving tyrosine kinase, p38 MAPK, and PI3K activation.

Obtenção e caracterização de células de membrana sinovial ovina transformadas pelo antígeno T do vírus símio 40: influência na variabilidade dos genes gag e env e do LTR dos vírus da artrite-encefalite caprina (CAEV) e maedi-visna (MVV) dos ovinos.

Cultivos celulares podem ser utilizados para isolamento viral, caracterização de novas amostras virais e produção de imunobiológicos. Podem ser empregados cultivos celulares primários, secundários ou de linha. Estes últimos podem ser obtidos pela transformação física, química ou biológica de cultivos primários ou secundários. Para verificar a interação entre células transformadas com o Ag T do vírus símio 40 (SV40) e os Lentivírus de Pequenos Ruminantes (SRLV), amostras brasileiras de SRLV foram utilizadas para inoculação em cultivos celulares de membrana sinovial ovina transformados pelo Ag T e comparadas à amostras inoculadas em cultivos não transformados. Inicialmente, as células transformadas pelo Ag T foram caracterizadas e observou-se um aumento na cinética de crescimento e alterações no cariótipo, provavelmente induzidas pela presença do Ag T. Este foi detectado por PCR no núcleo e no citoplasma das células transformadas e sua expressão, confirmada através de RT-PCR. A fim de avaliar a permissividade e a possível seleção de populações virais em células transformadas, dois isolados, um de maedi-visna dos ovinos e um de artrite-encefalite caprina, foram inoculados em células MSO e TMSOpSV1. Através da análise de sequências dos genes gag e env e LTR obtidos por PCR, procurou-se avaliar a variabilidade viral em função do tipo de célula utilizada. Analisando-se as seqüências obtidas pelo método de Maximum Likelihood, embora tenha sido observada variabilidade viral, esta não estava associada ao tipo celular utilizado para inoculação viral.

Role of flanking sequences and phosphorylation in the recognition of the simian-virus-40 large T-antigen nuclear localization sequences by importin-alpha

The nuclear import of simian-virus-40 large T-antigen (tumour antigen) is enhanced via phosphorylation by the protein kinase CK2 at Ser(112) in the vicinity of the NLS (nuclear localization sequence). To determine the structural basis of the effect of the sequences flanking the basic cluster KKKRK, and the effect of phosphorylation on the recognition of the NLS by the nuclear import factor importin-alpha (Impalpha), we co-crystallized non-autoinhibited Impalpha with peptides corresponding to the phosphorylated and non-phosphorylated forms of the NLS, and determined the crystal structures of the complexes. The structures show that the amino acids N-terminally flanking the basic cluster make specific contacts with the receptor that are distinct from the interactions between bipartite NLSs and Impalpha. We confirm the important role of flanking sequences using binding assays. Unexpectedly, the regions of the peptides containing the phosphorylation site do not make specific contacts with the receptor. Binding assays confirm that phosphorylation does not increase the affinity of the T-antigen NLS to Impalpha. We conclude that the sequences flanking the basic clusters in NLSs play a crucial role in nuclear import by modulating the recognition of the NLS by Impalpha, whereas phosphorylation of the T-antigen enhances nuclear import by a mechanism that does not involve a direct interaction of the phosphorylated residue with Impalpha.

Estudos estruturais com a importina: Agnes Alessandra Sekijima Takeda. -

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Genética) - IBB

Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of importin-alpha from Neurospora crassa

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

Estudos estruturais com a importina-α do fungo Neurospora crassa e sequências de localização nuclear

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

Structure of importin-a from a filamentous fungus in complex with a classical nuclear localization signal

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

Struktur, Funktion und potentielle Anwendung der PKC- und SNZ,SNO-Promotoren aus Geodia cydonium und Suberites domuncula

Die Schwämme (Porifera) sind eine reiche Quelle bioaktiver Naturstoffe. Viele dieser Naturstoffe besitzen das Potential, als Pharmazeutika, molekulare Sonden usw. eingesetzt oder weiterentwickelt zu werden. Die Beschaffung dieser Naturstoffe in ausreichenden Mengen stellt jedoch eines der größten Probleme bei der Testung und Produktion vielversprechender Substanzen dar. Der Transfer von DNA in Schwammzellen bzw. in komplette Organismen wäre ein vielversprechender Ansatz, dieses Problem zu lösen. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Funktion und Struktur homologer Promotoren zu untersuchen und eine Methode des Gentransfers in Schwammzellen auszuarbeiten. Zu diesem Zweck wurde zusätzlich zu der bereits vorhandenen 5'-flankierenden Region des conventional PKC-Gens aus Geodia cydonium eine genomische Bibliothek von Suberites domuncula konstruiert, um diese mit Hilfe des DNA-Homologiescreenings nach den 5'-flankierenden Regionen des cPKC- und des SNZ (SnooZe)-Gens (SD_SNZG) zu durchsuchen. Die Klonierung und Sequenzierung sowohl des 5'-Bereichs als auch die Charakterisierung der Exon-Intron Struktur beider Gene wurde erfolgreich durchgeführt. In der 5'-Region des SNZ-Gens konnte dabei ein weiteres Gen (SD_SNO; SNZ proximal Open Reading Frame) identifiziert werden, das in einer 'Kopf-an-Kopf' Anordnung zu SD_SNZG orientiert ist. Sowohl SD_SNZG als auch SD_SNO wurden hochkonservierten Genfamilien zugeordnet, deren Vorkommen in Metazoen hier erstmals beschrieben wird.Funktionelle Studien mit Hilfe der Reportergene Luciferase und Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP) im heterologen System der NIH 3T3 Zellen wiesen sowohl dem cPKC-Promotor aus G. cydonium als auch dem SNZ-Promotor aus S. domuncula eine starke Promotoraktivität im Verhältnis zum SV40-Promotor nach. Die Aktivität des cPKC-Promotors aus S. domuncula dagegen war relativ schwach. Darüber hinaus konnte geklärt werden, daß die 5'-flankierende Region des SNZ-Gens bidirektionale Promotoraktivität aufweist und daß der G. cydonium cPKC-Promotor keine TATA-Box besitzt, sondern eine GC-Box für die basale Funktion benötigt.Als geeignete Methode zur Transfektion von Zellen des Schwamms S. domuncula erwies sich der ballistische Gentransfer mit Hilfe der Gene Gun. Homologe Promotoren konnten die sichtbare Expression des Reportergens EGFP jedoch nicht bewirken. Nur der virale CMV-Promotor erwies sich als hierfür geeignet.

Virus oncogeni a dna in tumori umani: studio delle infezioni da papillomavirus e poliomavirus in neoplasie di diversa origine.

I virus tumorali inducono oncogenesi nel loro ospite naturale o in sistemi animali sperimentali, manipolando diverse vie cellulari. Ad oggi, sono stati identificati sette virus capaci di causare specifici tumori umani. Inoltre HPV, JCV ed SV40, sono stati associati con un grande numero di tumori umani in sedi corporee non convenzionali, ma, nonostante molti anni di ricerca, nessuna eziologia virale è stata ancora confermata. Lo scopo di questo studio è stato di valutare la presenza ed il significato sia di JCV ed SV40 in tumori ossei umani, e di HPV nel carcinoma della mammella (BC), galattoforectomie (GF), secrezioni mammarie patologiche (ND) e glioblastoma multiforme (GBM). Tecniche di biologia molecolare sono state impiegate per esaminare campioni di tessuto tumorale di 70 tumori ossei (20 osteosarcomi [OS], 20 tumori a cellule giganti [TCG], 30 condrosarcomi [CS]), 168 BCs , 30 GFs, 59 GBM e 30 campioni di ND. Il genoma di SV40 e JCV è stato trovato nel 70% dei CS + 20% degli OS, e nel 13% dei CS +10% dei TCG, rispettivamente. Il DNA di HPV è stato rilevato nel 30% dei pazienti con BC, nel 27% dei campioni GF e nel 13% dei NDs. HPV16 è stato il genotipo maggiormente osservato in tutti questi campioni, seguito da HPV18 e HPV35. Inoltre, il DNA di HPV è stato trovato nel 22% dei pazienti con GBM, in questo tumore HPV6 era il tipo più frequentemente rilevato, seguito da HPV16. L’ ISH ha mostrato che il DNA di HPV è situato all’interno di cellule tumorali mammarie e di GBM. I nostri risultati suggeriscono un possibile ruolo di JCV, SV40 e HPV in questi tumori, se non come induttori come promotori del processo neoplastico, tuttavia diversi criteri devono ancora essere soddisfatti prima di chiarirne il ruolo.

Acute Regulation of Renal Na+/H+ Exchanger NHE3 by Dopamine: Role of Protein Phosphatase 2A

Nephrogenic dopamine is a potent natriuretic paracrine/autocrine hormone that is central for mammalian sodium homeostasis. In the renal proximal tubule, dopamine induces natriuresis partly via inhibition of the sodium/proton exchanger NHE3. The signal transduction pathways and mechanisms by which dopamine inhibits NHE3 are complex and incompletely understood. This manuscript describes the role of the serine/threonine protein phosphatase 2A (PP2A) in the regulation of NHE3 by dopamine. The PP2A regulatory subunit B56 delta (coded by the Ppp2r5d gene) directly associates with more than one region of the carboxy-terminal hydrophilic putative cytoplasmic domain of NHE3 (NHE3-cyto), as demonstrated by yeast-two-hybrid, co-immunoprecipitation, blot overlay and in vitro pull-down assays. Phosphorylated NHE3-cyto is a substrate for purified PP2A in an in vitro dephosphorylation reaction. In cultured renal cells, inhibition of PP2A by either okadaic acid or by overexpression of the simian virus 40 (SV40) small t antigen blocks the ability of dopamine to inhibit NHE3 activity and to reduce surface NHE3 protein. Dopamine-induced NHE3 redistribution is also blocked by okadaic acid ex vivo in rat kidney cortical slices. These studies demonstrate that PP2A is an integral and critical participant in the signal transduction pathway between dopamine receptor activation and NHE3 inhibition. Key words: Natriuresis, Sodium transport, Signal transduction.

p53-induced apoptosis occurs in the absence of p14(ARF) in malignant pleural mesothelioma

Malignant pleural mesotheliomas (MPMs) are usually wild type for the p53 gene but contain homozygous deletions in the INK4A locus that encodes p14(ARF), an inhibitor of p53-MDM2 interaction. Previous findings suggest that lack of p14(ARF) expression and the presence of SV40 large T antigen (L-Tag) result in p53 inactivation in MPM. We did not detect SV40 L-Tag mRNA in either MPM cell lines or primary cultures, and treatment of p14(ARF)-deficient cells with cisplatin (CDDP) increased both total and phosphorylated p53 and enhanced p53 DNA-binding activity. On incubation with CDDP, levels of positively regulated p53 transcriptional targets p21(WAF), PIG3, MDM2, Bax, and PUMA increased in p14(ARF)-deficient cells, whereas negatively regulated survivin decreased. Significantly, p53-induced apoptosis was activated by CDDP in p14(ARF)-deficient cells, and treatment with p53-specific siRNA rendered them more CDDP-resistant. p53 was also activated by: 1) inhibition of MDM2 (using nutlin-3); 2) transient overexpression of p14(ARF); and 3) targeting of survivin using antisense oligonucleotides. However, it is noteworthy that only survivin downregulation sensitized cells to CDDP-induced apoptosis. These results suggest that p53 is functional in the absence of p14(ARF) in MPM and that targeting of the downstream apoptosis inhibitor survivin can sensitize to CDDP-induced apoptosis.