Étude de l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les lymphocytes T

Les tumeurs solides sont infiltrées par des cellules immunes (TIIC) dont la nature, la fonction et la composition varient d’un patient à l'autre. Ces cellules inflammatoires influencent l'invasion tumorale en contrôlant la croissance et le potentiel métastatique d’une tumeur. Ainsi, il est proposé d’utiliser cette infiltration comme outil diagnostic et pronostic de routine. Certaines cellules sont bien connues pour jouer un rôle important dans le contrôle de la progression tumorale, comme c’est le cas des lymphocytes T cytotoxiques CD8+ alors que d’autres possèdent un rôle contradictoire. Étant donné la dépendance des tumeurs sur l’équilibre entre ces différentes cellules, il est important d’identifier les fonctions précises des cellules immunes au sein de la tumeur. De nombreuses études sont réalisées afin d’identifier des marqueurs descriptifs du phénotype et la fonction des cellules immunes dans la tumeur. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- Identifier la méthode de désagrégation des tissus tumoraux altérant le moins la biologie des TIIC pour leur caractérisation. 2- Caractériser l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les TIIC et en identifier l’origine. L’identification de marqueurs pour la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des TIIC a été réalisée, entre autres, par la détection de protéines exprimées par la cellule. Dans la première partie de ce projet, nous avons démontré que les méthodes utilisées pour désagréger les tissus tumoraux dans le but d’isoler les TIIC induisent des changements dans la biologie de ces cellules ce qui peut fausser les conclusions qui en dérivent. Nous avons donc comparé l'impact de trois méthodes de désagrégation : une dissociation mécanique utilisant la MédimachineTM et deux digestions enzymatiques utilisant une collagénase de type I seule ou combinée à de la collagénase de type IV et de la DNase I de type II. Nous nous sommes intéressés à l'effet de ces méthodes sur des paramètres tels que la viabilité cellulaire, l’altération des protéines de surface et la capacité des cellules à proliférer. Nous avons démontré que ces méthodes affectent la viabilité des cellules de manière comparable, alors que la détection de certaines protéines de surface et la capacité de proliférer est réduite/inhibée par les traitements enzymatiques. Nous concluons qu’une méthode mécanique utilisant la MédimachineTM est mieux adaptée à la caractérisation des TIIC afin de conserver leurs propriétés. Dans la deuxième partie de notre projet, nous avons adapté cette méthode à la caractérisation des TIIC. Nous avons porté une attention particulière à la molécule d’adhérence CD146 dont l’implication dans la migration des cellules immunes à travers l’endothélium vers les sites d’inflammation est de plus en plus étudiée dans les maladies autoimmunes. Nous avons mis en évidence une augmentation des proportions de cellules immunes exprimant CD146 dans les tumeurs comparativement au sang de patients de cancers. Cette expression est induite par les cellules tumorales tout en étant accrue par la nécrose de celles-ci. Nous démontrons que ces cellules sont majoritairement des lymphocytes T CD4+ présentant un profil immunosuppressif. En conclusion, nos résultats suggèrent que CD146 participe à la mise en place du contexte immunitaire dans la tumeur et augmente la capacité de migration des lymphocytes T CD4+. L’induction par les cellules tumorales de cette molécule d’adhérence dans les cellules suppressives pourrait contribuer aux mécanismes immunorégulateurs mis en place par la tumeur. CD146 pourrait être un marqueur d’intérêt pour l’identification des cellules immunosuppressives et pour le développement de nouvelles thérapies.

Fonction de la protéine Ceroid lipofuscinosis neuronal 5 (CLN5) dans le tri et le recyclage à l’endosome

Le tri et le transport efficace des hydrolases acides vers le lysosome jouent un rôle critique pour la fonction des cellules. Plus de 50 maladies humaines sont dues à des mutations des enzymes lysosomales, des protéines régulant des processus-clés du transport vers le lysosome ou des enzymes effectuant des modifications posttraductionnelles importantes pour la fonction du lysosome. L’objectif de cette thèse est d’identifier des protéines et des mécanismes permettant à la cellule de réguler le transport des enzymes vers le lysosome. Nous avons formulé l’hypothèse que des protéines mutées dans des maladies lysosomales et dont les fonctions étaient inconnues pouvaient jouer un rôle dans le transport vers le lysosome. Les céroïdes-lipofuscinoses neuronales forment une famille de maladies lysosomales rares mais sont aussi les maladies neurodégénératives infantiles les plus fréquentes. Plusieurs gènes impliqués dans les NCL encodent des protéines aux fonctions inconnues. Les travaux présentés dans cette thèse ont identifié la protéine « ceroid lipofuscinosis neuronal-5 » (CLN5) qui est localisée à l’endosome et au lysosome comme élément nécessaire au recrutement et à l’activation de rab7. Rab7 est une protéine Rab-clé qui contrôle le trafic à l’endosome tardif. Cette petite GTPase est impliquée dans le recrutement de retromer, un complexe protéique qui régule le trafic de l’endosome vers l’appareil de Golgi des récepteurs de tri lysosomal comme sortilin et le récepteur du mannose-6-phosphate. Dans les cellules où CLN5 est déplété, les récepteurs de tri lysosomal sont moins recyclés plus rapidement dégradés. En utilisant des expériences de photomarquage nous avons aussi pu démontrer que Rab7 est moins activées en l’absence de CLN5. Pour exécuter leur fonction les protéines rabs doivent être recrutée à la membrane et activées par l’échange d’une molécule de GDP pour une molécule de GTP. Le recrutement des Rabs à la membrane nécessite une modification posttraductionnelle lipidique pour être facilités. En utilisant un modèle de levures nous avons démontré que l’homologue de Rab7, Ypt7 est palmitoylée. Nous avons aussi démontré que la palmitoyltransférase Swif1 est nécessaire au recrutement de Ypt7 à la membrane. Nous avons aussi remarqué que les sous- unités de retromer chez la levure sont moins recrutées lorsque les palmitoyltransférases sont déplétées. Dans les cellules de mammifères nous avons démontré que Rab7 est également palmitoylé et que cette palmitoylation est possiblement effectuée par les palmitoyltransférases DHHC1 et DHHC8. La palmitoylation de Rab7 a lieu sur les cystéines en C-terminal qui sont nécessaires au recrutement membranaire et qui auparavant étaient uniquement décrites comme prénylées. En utilisant la méthode de « click chemistry » nous avons découvert que lorsque la prénylation de Rab7 est bloquée le niveau de palmitoylation augmente. Pour caractériser l’interaction entre CLN5 et Rab7 nous avons performé des expériences afin d’établir définitivement la topologie de cette protéine. Nous avons ainsi démontré que CLN5 est une protéine hautement glycosylée qui est initialement traduite en protéine transmembranaire et subséquemment clivée par un membre de la famille des peptidase de peptide signal (SPP). Cette protéine soluble peut alors possiblement interagir avec CLN3 qui est aussi palmitoylée pour recruter et activer Rab7. Nos études suggèrent pour la première fois que CLN5 pourrait être un recruteur et un activateur de Rab7 qui agirait avec la protéine CLN3 pour séquestrer Rab7 avec les autres récepteurs palmitoylés et permettre leur recyclage vers l’appareil de Golgi.

Étude de l’effet de la metformine sur la survie cellulaire et sur la réparation de l’ADN chez la levure

Jusqu’à présent, la metformine a principalement été employée comme médicament contrôlant l’hyperglycémie des personnes atteintes de diabète de type II. Des études épidémiologiques ont démontré que les personnes, prenant de la metformine, développent moins de cancers. Par exemple, la prise de metformine réduit respectivement de 78% et de 46% les chances de développer un cancer hépatique ou pancréatique. Récemment, il a été montré que la metformine permet de réduire le développement de tumeur au niveau de la peau, suite à l’exposition à des rayons UVB. Dans cette étude, j’ai démontré que la présence de metformine permet une meilleure survie de la levure Saccharomyces cerevisiae suite à l’exposition à des rayons UVC ou UVA. De plus, j’ai démontré que la présence de metformine augmente le recrutement de l’histone Htz1 à la chromatine. Pour une souche htz1Δ, le niveau de survie suite à l’exposition aux rayons UVA est considérablement diminué. Htz1 permet le recrutement de Rad14 au site de dommages à l’ADN faits par les rayons UV. Htz1 est donc important pour la détection de ces sites. Enfin, le recrutement nucléaire de Rad14 en présence de metformine a considérablement augmenté. En absence de Rad14, le niveau de survie suite à l’exposition aux rayons UVA diminue significativement. Donc, Htz1 et Rad14 sont deux protéines clés dans la protection contre les rayons UV apportés par la metformine. En conclusion, avec les différents résultats de cette étude, il est possible de dire que la metformine permet une forme de protection contre les rayons UVC et UVA.

Étude du potentiel cytotoxique des nanotubes de carbone simple-paroi chez les cellules épithéliales alvéolaires humaines A549

Il existe un grand intérêt pour le développement et les applications des nanotubes de carbone (NTC) car ils ont un énorme potentiel dans diverses applications industrielles. Cependant, leur dimension nanométrique et leur composition chimique peuvent constituer un risque sur la santé humaine. Les mécanismes responsables de la toxicité des NTC restent encore à définir. L’objectif de ce projet était de déterminer la toxicité potentielle de deux types de nanotubes de carbone simple-paroi (NTCSP): RN 000 et RN 003 chez une lignée cellulaire de pneumocytes de type II, les cellules A549. Méthodologie: Les essais MTS et PrestoBlue®, le test d’exclusion au bleu de trypan, la coloration HT-IP et l’Apoptotic Blebs ont été utilisés pour déterminer la toxicité potentielle de ces NTCSP. Résultats: Suite à une exposition de courte durée (24h), l’essai MTS a montré une diminution de la viabilité cellulaire significative de 20% pour [NTCSP] à 50 et 100 µg/ml et 74% pour [NTCSP] à 1000 µg/mL. Le PrestoBlue® a indiqué une mortalité cellulaire d’environ 45% et de 85% pour des concentration de 500 et 1000 µg/ml de NTCSP. Cependant, les données de l’essai d’exclusion du bleu de trypan ont montré que les NTCSP n’altèrent pas la viabilité cellulaire. L’absence d’une altération de la viabilité cellulaire a été confirmée avec la coloration HT-IP et l’Apoptotic Blebs. Cependant, l’interaction des NTCSP avec les cellules A549 a induit un changement de la morphologie cellulaire ; une diminution de la taille ainsi une augmentation de la structure interne des cellules A549. À une exposition à longue durée (72h), les données ont confirmé les résultats d’exposition à 24h. En effet, il n’y a de pas de mortalité cellulaire, mais une diminution de la prolifération cellulaire. En conclusion, notre étude indique que le RN 000 et le RN 003 interagissent avec les cellules A549 sans altérer leur viabilité, mais en induisant une dysfonction mitochondriale qui pourrait avoir plusieurs conséquences sur la fonction cellulaire.

Die Rolle des Zelladhäsionsmoleküls L1 in der Tumorprogression

Das neuronale Adhäsionsmolekül L1 wird neben den Zellen des Nervensystems auf vielen humanen Tumoren exprimiert und ist dort mit einer schlechten Prognose für die betroffenen Patienten assoziiert. Zusätzlich zu seiner Funktion als Oberflächenmolekül kann L1 durch membranproximale Spaltung in eine lösliche Form überführt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von L1 auf die Motilität von Tumorzellen untersucht. Lösliches L1 aus Asziten führte zu einer Integrin-vermittelten Zellmigration auf EZM-Substraten. Derselbe Effekt wurde durch Überexpression von L1 in Tumorlinien beobachtet. Weiterhin führt die L1-Expression zu einer erhöhten Invasion, einem verstärkten Tumorwachstum in NOD/SCID Mäusen und zur konstitutiven Aktivierung der MAPK ERK1/2. Eine Mutation in der zytoplasmatischen Domäne von hL1 (Thr1247Ala/Ser1248Ala)(hL1mut) führte hingegen zu einer Blockade dieser Funktionen. Dies weist daraufhin, dass nicht nur lösliches L1, sondern auch die zytoplasmatische Domäne von L1 funktionell aktiv ist. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Mechanismus, der L1-vermittelten Signaltransduktion untersucht. Die zytoplasmatische Domäne von L1 gelangt nach sequenzieller Proteolyse durch ADAM und Presenilin-abhängiger γ-Sekretase Spaltung in den Zellkern. Diese Translokation im Zusammenspiel mit der Aktivierung der MAPK ERK1/2 durch L1-Expression führt zu einer L1-abhängigen Genregulation. Die zytoplasmatische Domäne von hL1mut konnte ebenfalls im Zellkern detektiert werden, vermittelte jedoch keine Genregulation und unterdrückte die ERK1/2 Phosphorylierung. Die L1-abhängige Induktion von ERK1/2-abhängigen Genen wie Cathepsin B, β3 Integrin und IER 3 war in Zellen der L1-Mutante unterdrückt. Die Expression des Retinsäure-bindenden Proteins CRABP-II, welches in hL1 Zellen supprimiert wird, wurde in der L1-Mutante nicht verändert. Weitere biochemische Untersuchungen zeigen, dass die zytoplasmatische Domäne von L1 Komplexe mit Transkriptionsfaktoren bilden kann, die an Promoterregionen binden können. Die dargestellten Ergebnisse belegen, dass L1-Expression in Tumoren an drei Funktionen beteiligt ist; (i) L1 erhöht Zellmotilität, (ii) fördert Tumorprogression durch Hochregulation von pro-invasiven und proliferationsfördernden Genen nach Translokation in den Nukleus und (iii) schützt die Zellen mittels Regulation pro- bzw. anti-apoptotischer Gene vor Apoptose. Die mutierte Phosphorylierungsstelle im L1-Molekül ist essentiell für diese Prozesse. Die Anwendung neuer Therapien für Patienten mit L1-positiven Karzinomen kann mit Hinblick auf die guten Erfolge der Antikörper-basierenden Therapie mit dem mAk L1-11A diskutiert werden.

Characterisation of an s-type low molecular weight glutenin subunit of wheat and its proline and glutamine-rich repetitive domain

The low molecular weight glutenin subunits (LMW-GS) are major components of the glutenin polymers which determine the elastomeric properties of wheat (Triticum aestivum L.) gluten and dough. They comprise a complex mixture of components and have proved to be difficult to purify for detailed characterisation. The mature LMW subunit proteins comprise two structural domains, with one domain consisting of repeated sequences based on short peptide motifs. DNA sequences encoding this domain and a whole subunit were expressed in Escherichia coli and the recombinant proteins purified. Detailed comparisons by spectroscopy (CD, FT-IR) and dynamic light scattering indicated that the repetitive and non-repetitive domains of the proteins formed different structures with the former having an extended conformation with an equilibrium between poly-L-proline II-like structure and type II’ b-turns, and the latter a more compact globular structure rich in a-helix. Although the structures of these two domains appear to form independently, dynamic light scattering of the whole subunit dissolved in trifluoroethanol(TFE) suggested that they interact, leading to a more compact conformation. These observations may have relevance to the role of the LMW-GS in gluten structure and functionality.

Degradation pathway of bisphenol A: Does ipso substitution apply to phenols containing a quaternary alpha-carbon structure in the para position?

The degradation of bisphenol A and nonylphenol involves the unusual rearrangement of stable carboncarbon bonds. Some nonylphenol isomers and bisphenol A possess a quaternary alpha-carbon atom as a common structural feature. The degradation of nonylphenol in Sphingomonas sp. strain TTNP3 occurs via a type II ipso substitution with the presence of a quaternary alpha-carbon as a prerequisite. We report here a new degradation pathway of bisphenol A. Consequent to the hydroxylation at position C-4, according to a type 11 ipso substitution mechanism, the C-C bond between the phenolic moiety and the isopropyl group of bisphenol A is broken. Besides the formation of hydroquinone and 4-(2-hydroxypropan-2-yl) phenol as the main metabolites, further compounds resulting from molecular rearrangements consistent with a carbocationic intermediate were identified. Assays with resting cells or cell extracts of Sphingomonas sp. strain TTNP3 under an 18 02 atmosphere were performed. One atom of 180, was present in hydroquinone, resulting from the monooxygenation of bisphenol A and nonylphenol. The monooxygenase activity was dependent on both NADPH and flavin adenine dinucleotide. Various cytochrome P450 inhibitors had identical inhibition effects on the conversion of both xenobiotics. Using a mutant of Sphingomonas sp. strain TTNP3, which is defective for growth on nonylphenol, we demonstrated that the reaction is catalyzed by the same enzymatic system. In conclusion, the degradation of bisphenol A and nonylphenol is initiated by the same monooxygenase, which may also lead to ipso substitution in other xenobiotics containing phenol with a quaternary a-carbon.

Changes in expression of bone morphogenetic proteins (BMPs), their receptors and inhibin co-receptor betaglycan during bovine antral follicle development: inhibin can antagonize the suppressive effect of BMPs on thecal androgen production

We reported previously that bone morphogenetic proteins (BMPs) potently suppress CYP17 expression and androgen production by bovine theca interna cells (TC) in vitro. In this study, real-time PCR was used to analyse gene expression in TC and granulosa cell (GC) layers from developing bovine antral follicles (1-18 mm). Abundance of mRNA transcripts for four BMPs (BMP2, BMP4, BMP6, and BMP7) and associated type I (BMPR1A, BMPR1B, ACVR1 and ACVR1B) and type II (BMPR2, ACVR2A and ACVR2B) receptors showed relatively modest, though significant, changes during follicle development. BMP2 was selectively expressed in GC, while BMP6, BMP7 and betaglycan (TGFBR3) were more abundant in TC. Abundance of betaglycan mRNA (inhibin co-receptor) in TC increased progressively (fivefold; P<0.001) as follicles grew from 1-2 to 9-10 mm. This suggests a shift in thecal responsiveness to GC-derived inhibin, produced in increasing amounts as follicles achieve dominance. This prompted us to investigate whether inhibin can function as a physiological antagonist of BMP action on bovine TC in vitro, in a manner comparable to that for activin signalling. BMP4, BMP6 and BMP7 abolished LH-induced androstenedione secretion and suppressed CYP17 mRNA >200-fold (P<0.001), while co-treatment with inhibin-A reversed the suppressive action of BMP in each case (P<0.001). Results support a physiological role for granulosa-derived inhibin as an antagonist of BMP action on thecal androgen synthesis. A shift in intrafollicular balance between thecal BMP signalling (inhibitory for androgen synthesis) and betaglycan-dependent inhibin signalling (stimulatory for androgen synthesis) accords with the physiological requirement to deliver an adequate supply of aromatase substrate to GC of developing follicles.

Amphioxus type I keratin cDNA and the evolution of intermediate filament genes

We report the cloning of an intermediate filament (IF) cDNA from the cephalochordate amphioxus that encodes a protein assignable to the type I keratin group. This is the first type I keratin reported from an invertebrate. Molecular phylogenetic analyses reveal that amphioxus also possesses a type II keratin, and that the genes encoding short-rod IF proteins underwent different patterns of duplication in vertebrates and their closest relatives, the cephalochordates. Extensive IF gene duplication and divergence may have facilitated the origin of new specialised cell types in vertebrates.

Regulation of Multidrug Resistance-Associated Protein 2 by Calcium Signaling in Mouse Liver

Mu hiding resistance associated protein 2 (Mrp2) is a canalicular transporter responsible for organic anion secretion into bile. Mrp2 activity is regulated by insertion into the plasma membrane; however, the factors that control this are not understood. Calcium (Ca(2+)) signaling regulates exocytosis of vesicles in most cell types, and the type II inositol 1,4,5-triphosphate receptor (InsP(3)R2) regulates Ca(2+) release in the canalicular region of hepatocytes. However, the role of InsP(3)R2 and of Ca(2+) signals in canalicular insertion and function of Mrp2 is not known. The aim of this study was to determine the role of InsP(3)R2-mediated Ca(2+) signals in targeting Mrp2 to the canalicular membrane. Livers, isolated hepatocytes, and hepatocytes in collagen sandwich culture from wild-type (WT) and InsP(3)R2 knockout (KO) mice were used for western blots, confocal immunofluorescence, and time-lapse imaging of Ca(2+) signals and of secretion of a fluorescent organic anion. Plasma membrane insertion of green fluorescent protein (GFP)-Mrp2 expressed in HepG2 cells was monitored by total internal reflection microscopy. InsP(3)R2 was concentrated in the canalicular region of WT mice but absent in InsP(3)R2 KO livers, whereas expression and localization of InsP(3)R1 was preserved, and InsP(3)R3 was absent from both WT and KO livers. Ca(2+) signals induced by either adenosine triphosphate (ATP) or vasopressin were impaired in hepatocytes lacking InsP(3)R2. Canalicular secretion of the organic anion 5-chloromethylfluorescein diacetate (CMFDA) was reduced in KO hepatocytes, as well as in WT hepatocytes treated with 1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N`,N`-tetra-acetic acid (BAPTA). Moreover, the choleretic effect of tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) was impaired in InsP(3)R2 KO mice. Finally, ATP increased GFP-Mrp2 fluorescence in the plasma membrane of HepG2 cells, and this also was reduced by BAPTA. Conclusion: InsP(3)R2-mediated Ca(2+) signals enhance organic anion secretion into bile by targeting Mrp2 to the canalicular membrane. (HEPATOLOGY 2010;52:327-337)

Basic aminopeptidase activity is an emerging biomarker in collagen-induced rheumatoid arthritis

The objective of this study was to investigate the catalytic activity of basic aminopeptidase (APB) and its association with periarticular edema and circulating tumor necrosis factor (TNF)-alpha and type II collagen (CII) antibodies (AACII) in a rat model of rheumatoid arthritis (RA) induced by CII (CIA). Edema does not occur in part of CH-treated, even when AACII is higher than in control. TNF-alpha is detectable only in edematous CII-treated. APB in synovial membrane is predominantly a membrane-bound activity also present in soluble form and with higher activity in edematous than in non-edematous CH-treated or control. Synovial fluid and blood plasma have lower APB in non-edematous than in edematous CII-treated or control. In peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) the highest levels of APB are found in soluble form in control and in membrane-bound form in non-edematous CII-treated. CII treatment distinguishes two categories of rats: one with arthritic edema, high AACII, detectable TNF-alpha, high soluble and membrane-bound APB in synovial membrane and low APB in the soluble fraction of PBMCs, and another without edema and with high AACII, undetectable TNF-alpha, low APB in the synovial fluid and blood plasma and high APB in the membrane-bound fraction of PBMCs. Data suggest that APB and CIA are strongly related. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

The reactions of specific neuron types to intestinal ischemia in the guinea pig enteric nervous system

Damage following ischemia and reperfusion (I/R) is common in the intestine and can be caused during abdominal surgery, in several disease states and following intestinal transplantation. Most studies have concentrated on damage to the mucosa, although published evidence also points to effects on neurons. Moreover, alterations of neuronally controlled functions of the intestine persist after I/R. The present study was designed to investigate the time course of damage to neurons and the selectivity of the effect of I/R damage for specific types of enteric neurons. A branch of the superior mesenteric artery supplying the distal ileum of anesthetised guinea pigs was occluded for 1 h and the animals were allowed to recover for 2 h to 4 weeks before tissue was taken for the immunohistochemical localization of markers of specific neuron types in tissues from sham and I/R animals. The dendrites of neurons with nitric oxide synthase (NOS) immunoreactivity, which are inhibitory motor neurons and interneurons, were distorted and swollen by 24 h after I/R and remained enlarged up to 28 days. The total neuron profile areas (cell body plus dendrites) increased by 25%, but the sizes of cell bodies did not change significantly. Neurons of type II morphology (intrinsic primary afferent neurons), revealed by NeuN immunoreactivity, were transiently reduced in cell size, at 24 h and 7 days. These neurons also showed signs of minor cell surface blebbing. Calretinin neurons, many of which are excitatory motor neurons, were unaffected. Thus, this study revealed a selective damage to NOS neurons that was observed at 24 h and persisted up to 4 weeks, without a significant change in the relative numbers of NOS neurons.

Immunohistochemical analysis of neuron types in the mouse small intestine

The definition of the nerve cell types of the myenteric plexus of the mouse small intestine has become important, as more researchers turn to the use of mice with genetic mutations to analyze roles of specific genes and their products in enteric nervous system function and to investigate animal models of disease. We have used a suite of antibodies to define neurons by their shapes, sizes, and neurochemistry in the myenteric plexus. Anti-Hu antibodies were used to reveal all nerve cells, and the major subpopulations were defined in relation to the Hu-positive neurons. Morphological Type II neurons, revealed by anti-neurofilament and anti-calcitonin gene-related peptide antibodies, represented 26% of neurons. The axons of the Type II neurons projected through the circular muscle and submucosa to the mucosa. The cell bodies were immunoreactive for choline acetyltransferase (ChAT), and their terminals were immunoreactive for vesicular acetylcholine transporter (VAChT). Nitric oxide synthase (NOS) occurred in 29% of nerve cells. Most were also immunoreactive for vasoactive intestinal peptide, but they were not tachykinin (TK)-immunoreactive, and only 10% were ChAT-immunoreactive. Numerous NOS terminals occurred in the circular muscle. We deduced that 90% of NOS neurons were inhibitory motor neurons to the muscle (26% of all neurons) and 10% (3% of all neurons) were interneurons. Calretinin immunoreactivity was found in a high proportion of neurons (52%). Many of these had TK immunoreactivity. Small calretinin neurons were identified as excitatory neurons to the longitudinal muscle (about 20% of neurons, with ChAT/calretinin/+/- TK chemical coding). Excitatory neurons to the circular muscle (about 10% of neurons) had the same coding. Calretinin immunoreactivity also occurred in a proportion of Type II neurons. Thus, over 90% of neurons in the myenteric plexus of the mouse small intestine can be currently identified by their neurochemistry and shape.

Functional Analysis of saxophone, the Drosophila Gene Encoding the BMP Type I Receptor Ortholog of Human ALK1/ACVRL1 and ACVR1/ALK2

In metazoans, bone morphogenetic proteins (BMPS) direct a myriad of developmental and adult homeostatic evens through their heterotetrameric type I and type II receptor complexes. We examined 3 existing and 12 newly generated mutations in the Drosophila type I receptor gene, saxophone (sax), the ortholog of the human Activin Receptor-Like. Kinasel and -2 (ALK1/ACVR1 and ALK2/ACVR1) genes. Our genetic analyses identified two distinct classes of sax alleles. The first class consists of homozygous viable gain-of-function (GOF) alleles that exhibit (1) synthetic lethality in combination with mutations in BMP pathway components, and (2) significant maternal effect lethality that can be rescued by an increased dosage of the BMP encoding gene, dpp(+). In contrast, the second class consists of alleles that are recessive lethal and do not exhibit lethality in combination with mutations in other BMP pathway components. The alleles in this second class are clearly loss-of-function (LOF) with both complete and partial loss-of-function mutations represented. We find that one allele in the second class of recessive lethals exhibits dominant-negative behavior, albeit distinct from the GOF activity of the first class of viable alleles. On the basis of the fact that the first class of viable alleles can be reverted to lethality and on our ability to independently generate recessive lethal sat mutations, our analysis demonstrates that sax is an essential gene. Consistent with this conclusion, we find that a normal sax transcript is produced by sax(P), a viable allele previously reported to be mill, and that this allele can be reverted to lethality. Interestingly, we determine that two mutations in the first: class of sax alleles show the same amino acid substitutions as mutations in the human receptors ALK1/ACVR1-1 and ACVR1/ALK2, responsible for cases of hereditary hemorrhagic telangiectasia type 2 (HHT2) and fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP), respectively. Finally, the data presented here identify different functional requirements for the Sax receptor, support the proposal that Sax participates in a heteromeric receptor complex, and provide a mechanistic framework for future investigations into disease states that arise from defects in BMP/TGF-beta signaling.

Major determinants of photoinduced cell death: Subcellular localization versus photosensitization efficiency

We present a study on whether and to what extent subcellular localization may compete favorably with photosensitization efficiency with respect to the overall efficiency of photoinduced cell death. We have compared the efficiency with which two cationic photosensitizers, namely methylene blue (MB) and crystal violet (CV), induce the photoinduced death of human cervical adenocarcinoma (HeLa) cells. Whereas MB is well known to generate singlet oxygen and related triplet excited species with high quantum yields in a variety of biological and chemical environments (i.e., acting as a typical type II photosensitizer), the highly mitochondria-specific CV produces triplet species and singlet oxygen with low yields, acting mostly via the classical type I mechanism (e.g., via free radicals). The findings described here indicate that the presumably more phototoxic type II photosensitizer (MB) does not lead to higher degrees of cell death compared to the type I (CV) photosensitizer. In fact, CV kills cells with the same efficiency as MB, generating at least 10 times fewer photoinduced reactive species. Therefore, subcellular localization is indeed more important than photochemical reactivity in terms of overall cell killing, with mitochondrial localization representing a highly desirable property for the development of more specific/efficient photosensitizers for photodynamic therapy applications. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.