Caractérisation des complexes ribonucléoprotéiques de Staufen1 et Staufen2

Dans la cellule, chaque ARNm se doit d’être régulé finement au niveau transcriptionnel, bien entendu, mais également au niveau de sa traduction, de sa dégradation ainsi que de sa localisation intracellulaire, et ce, afin de permettre l’expression de chaque produit protéique au moment et à l’endroit précis où son action est requise. Lorsqu’un mécanisme physiologique est mis de l’avant dans la cellule, il arrive souvent que plusieurs ARNm se doivent d’être régulés simultanément. L’un des moyens permettant d’orchestrer un tel processus est de réguler l’action d’une protéine commune associée à chacun de ces ARNm, via un mécanisme post-traductionnel par exemple. Ainsi l’expression d’un groupe précis d’ARNm peut être régulée finement dans le temps et dans l’espace selon les facteurs protéiques auxquels il est associé. Dans l’optique d’étudier certains de ces complexes ribonucléoprotéiques (mRNP), nous nous sommes intéressés aux isoformes et paralogues de Staufen, une protéine à domaine de liaison à l’ARN double-brin (dsRBD) impliquée dans de nombreux aspects de la régulation post-transcriptionnelle, tels la dégradation, la traduction ou encore la localisation d’ARNm. Chez la drosophile, un seul gène Staufen est exprimé alors que chez les mammifères, il existe deux paralogues de la protéine, soit Stau1 et Stau2, tous deux possédant divers isoformes produits suite à l’épissage alternatif de leur gène. Stau1 et Stau2 sont identiques à 50%. Les deux isoformes de Stau2, Stau259 et Stau262 ne diffèrent qu’en leur extrémité N-terminale. En effet, alors que Stau259 arbore un dsRBD1 tronqué, celui de Stau262 est complet. Ces observations introduisent une problématique très intéressante à laquelle nous nous sommes attaqué : ces différentes protéines, quoique très semblables, font-elles partie de complexes ribonucléoprotéiques distincts ayant des fonctions propres à chacun ou, au contraire, vu cette similarité de séquence, travaillent-elles de concert au sein des mêmes complexes ribonucléoprotéiques? Afin d’adresser cette question, nous avons entrepris d’isoler, à partir de cellules HEK293T, les différents complexes de Stau1 et Stau2 par la technique d’immunoprécipitation. Nous avons isolé les ARNm associés à chaque protéine, les avons identifiés grâce aux micropuces d’ADN et avons confirmé nos résultats par RT-PCR. Malgré la présence d’une population commune d’ARNm associée à Stau1 et Stau2, la majorité des transcrits identifiés furent spécifiques à chaque orthologue. Cependant, nous avons remarqué que les diverses populations d’ARNm participaient aux mêmes mécanismes de régulation, ce qui suggère que ces deux protéines possèdent des rôles complémentaires dans la mise en œuvre de divers phénomènes cellulaires. Au contraire, les transcrits associés à Stau259 et Stau262 sont davantage similaires, indiquant que celles-ci auraient des fonctions plutôt semblables. Ces résultats sont très intéressants, car pour la première fois, nous avons identifié des populations d’ARNm associées aux isoformes Stau155, Stau259 et Stau262. De plus, nous les avons analysées en parallèle afin d’en faire ressortir les populations spécifiques à chacune de ces protéines. Ensuite, connaissant l’importance de Stau2 dans le transport dendritique d’ARNm, nous avons cherché à caractériser les complexes ribonucléoprotéiques neuronaux associés à celle-ci. Dans un premier temps et à l’aide de la technique d’immunoprécipitation, nous avons identifié une population d’ARNm neuronaux associés à Stau2. Plus de 1700 ARNm montraient une présence d’au moins huit fois supérieure dans le précipité obtenu avec l’anticorps anti-Stau2 par rapport à celui obtenu avec le sérum pré-immun. Ces ARNm codent pour des protéines impliquées dans des processus de modifications post-traductionnelles, de traduction, de transport intracellulaire et de métabolisme de l’ARN. De façon intéressante, cette population d’ARNm isolée du cerveau de rat est relativement différente de celle caractérisée des cellules humaines HEK293T. Ceci suggère que la spécificité d’association Stau2-ARNm peut diffèrer d’un tissu à un autre. Dans un deuxième temps, nous avons isolé les protéines présentes dans les complexes ribonucléoprotéiques obtenus de cerveaux de rat et les avons identifiées par analyse en spectrométrie de masse. De cette façon, nous avons identifié au sein des particules de Stau2 des protéines liant l’ARN (PABPC1, hnRNPH1, YB1, hsc70), des protéines du cytosquelette (α- et β-tubuline), de même que la protéine peu caractérisée RUFY3. En poussant davantage la caractérisation, nous avons établi que YB1 et PABPC1 étaient associées à Stau2 grâce à la présence de l’ARN, alors que la protéine hsc70, au contraire, interagissait directement avec celle-ci. Enfin, cette dernière association semble être modulable par l’action de l’ATP. Ce résultat offre de nombreuses possibilités quant à la régulation de la fonction de Stau2 et/ou de son mRNP. Entre autres, cette étude suggère un mécanisme de régulation de la traduction au sein de ces particules. Pour faire suite à la caractérisation des mRNP de Stau, nous avons voulu déterminer au niveau neurophysiologique l’importance de ceux-ci. Comme l’étude de Stau2 avait déjà été entreprise préalablement par un autre laboratoire, nous avons décidé de concentrer notre étude sur le rôle de Stau1. Ainsi, nous avons démontré que celle-ci était nécessaire à la mise en place d’une forme de plasticité synaptique à long terme, la forme tardive de potentialisation à long terme ou L-LTP, dépendante de la transcription et de l’activité des récepteurs NMDA. La transmission de base, de même que la faculté de ces épines à faire de la E-LTP, la forme précoce de potentialisation à long terme, et la dépression à long terme ou LTD sont conservées. Ceci indique que les épines conservent la capacité d’être modulées. Ainsi, l’inhibition de la L-LTP, suite à la sous-expression de Stau1, n’est pas simplement due à la perte d’éléments fonctionnels, mais réside plutôt dans l’incapacité de ceux-ci à induire les changements synaptiques spécifiquement nécessaires à la mise en place de la L-LTP. De plus, au niveau synaptique, la sous-expression de Stau1 réduit à la fois l’amplitude et la fréquence des mEPSC. Ces résultats concordent avec l’observation que la sous-expression de Stau1 augmente significativement la proportion d’épines allongées et filopodales, des épines formant des synapses dites silencieuses. Par le fait même, elle diminue le nombre d’épines fonctionnelles, de forme dite normale. Ainsi, nous avons été en mesure de démontrer que l’absence, au niveau neuronal, de la protéine Stau1 induisait un déficit probable dans la localisation et/ou la traduction d’ARNm responsable de la restructuration de l’épine et de facteurs nécessaires à la mise en place de la L-LTP. En conclusion, nous avons participé à lever le voile sur la composition et l’importance des complexes ribonucléoprotéiques de Stau1 et Stau2. Nous avons identifié des populations distinctes et communes d’ARNm associées aux différents isoformes de Stau, à partir des mRNP présents au sein des cellules HEK293. De plus, nous avons réussi à mettre à l’avant plan certaines composantes des mRNP neuronaux de Stau2, dont un partenaire protéique direct, hsc70, partenaire dont l’association est modulable par l’action de l’ATP, ainsi qu’une population neuronale de transcrits d’ARNm. Enfin, nous avons mis en lumière l’importance de Stau1 dans la morphologie des épines dendritiques ainsi que dans le phénomène de la plasticité synaptique.

Rôle de l’azote dans la structure et la fonction des communautés de cyanobactéries toxiques

Dans cette étude de trois lacs sujets aux efflorescences de cyanobactéries, nous avons examiné la diversité des bactéries diazotrophes et des cyanobactéries toxiques. Nous avons tenté de définir les facteurs environnementaux influençant la composition des communautés phytoplanctoniques, la concentration ainsi que la composition des microcystines (MCs). Nous avons émis l’hypothèse que l’azote jouerait un rôle majeur dans le façonnement des communautés cyanobactériennes et influencerait la concentration et composition des MCs. Des concentrations de cette toxine ainsi que le gène mcyE codant pour l’enzyme microcystine synthétase ont été détectés à chaque échantillonnage dans tous les lacs. L’azote, particulièrement sous sa forme organique dissoute (AOD) ainsi que la température de l’eau étaient les facteurs environnementaux expliquant le mieux les concentrations des MCs, tandis que la biomasse de Microcystis spp. était globalement le meilleur prédicteur. Le gène nifH codant pour l’enzyme nitrogénase (fixation d’azote) a aussi été détecté dans chaque échantillon. Malgré les concentrations faibles en azote inorganique dissous (AID) et les densités importantes d’hétérocystes, aucun transcrits du gène n’a été détecté par réverse-transcription (RT-PCR), indiquant que la fixation d’azote n’avait pas lieu à des niveaux détectables au moment de l’échantillonnage. De plus, le pyroséquençage révèle que les séquences des gènes nifH et mcyE correspondaient à différents taxons, donc que les cyanobactéries n’avaient pas la capacité d’effectuer les deux fonctions simultanément.

La collaboration entre l'oncogène E2A-PBX1 et Hoxa9 lors de l'induction de B-ALL implique l'activation de Flt3

La protéine de fusion E2A-PBX1 induit une leucémie lymphoblastique aigüe des cellules B pédiatrique chez l’humain. E2A-PBX1 possède de puissantes propriétés de trans-activation et peut se lier à l’ADN ainsi qu’aux protéines homéotiques (HOX) via des domaines conservés dans sa portion PBX1, ce qui suggère qu’une dérégulation des gènes cibles de HOX/PBX1 contribue à la leucémogénèse. Précédemment, Bijl et al. (2008) ont démontré que certains gènes Hox collaborent de manière oncogénique avec E2A-PBX1, et que ces interactions sont cellules-spécifiques et varient en fonction du gène Hox impliqué. Une mutagénèse d’insertion provirale suggère et supporte la collaboration des gènes Hoxa et E2A-PBX1 lors de la leucémogénèse des cellules B. La présence de ces interactions dans les cellules B et leur implication dans l’induction des B-ALL est pertinente pour la compréhension de la maladie humaine, et reste encore mal comprise. Notre étude démontre qu’Hoxa9 confère un avantage prolifératif aux cellules B E2A-PBX1. Des expériences de transplantation à l’aide de cellules B E2A-PBX1/Hoxa9 positives isolées de chimères de moelle osseuse démontrent qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 en contribuant à la transformation oncogénique des cellules, et qu’Hoxa9 seul n’induit aucune transformation. Une analyse par Q-RT-PCR nous a permis de démontrer une forte inhibition de gènes spécifiques aux cellules B dans les leucémies co-exprimant Hoxa9 et E2A-PBX1, en plus d’une activation de Flt3, suggérant une inhibition de la différenciation des cellules B accompagnée d’une augmentation de la prolifération. De plus, la surexpression de Hoxa9 dans des cellules leucémiques de souris transgéniques E2A-PBX1, confère aussi un avantage prolifératif aux cellules in vitro, qui semblent être influencé par une augmentation de l’expression de Flt3 et Pdgfδ. En conclusion, nous démontrons pour la première fois à l’aide d’un modèle murin qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 lors de la transformation oncogénique des cellules B et que la signalisation via Flt3 est impliquée, ce qui est potentiellement pertinent pour la maladie humaine.

Alterations in the muscarinic M I and M3 receptor gene expression in the brain stem during pancreatic regeneration and insulin secretion in weanling rats

Muscarinic M1 and M3 receptor changes in the brain stem during pancreatic regeneration were investigated. Brain stem acetylcholine esterase activity decreased at the time of regeneration . Sympathetic activity also decreased as indicated by the norepinephrine (NE) and epinephrine (EPI) content of adrenals and also in the plasma. Muscarinic Ml and M3 receptors showed reciprocal changes in the brain stem during regeneration. Muscairnic M1 receptor number decreased at time of regeneration without any change in the affinity. High affinity M3 receptors showed an increase in the number. The affinity did not show any change . The number of low affinity receptors decreased with decreased Kd at 72 hours after partial pancreatectomy. The Kd reversed to control value with a reversal of the number of receptors to near control value . Gene expression studies also showed a similar change in the mRNA level of Ml and M3 receptors . These alterations in the muscarinic receptors regulate sympathetic activity and maintain glucose level during pancreatic regeneration. Central muscarinic M1 and M3 receptor subtypes functional balance is suggested to regulate sympathetic and parasympathetic activity, which in turn control the islet cell proliferation and glucose homeostasis.

Anti-lipopolysaccharide factor and crustin-III, the anti-white spot virus peptides in Penaeus monodon: Control of viral infection by up-regulation

White Spot Syndrome Virus (WSSV) is the most devastating disease affecting shrimp culture around the world. Though, considerable progress has been made in the detection and molecular characterization of WSSV in recent years, information pertaining to immune gene expression in shrimps with respect to WSSV infection remains limited. In this context, the present study was undertaken to understand the differential expression of antimicrobial peptide (AMP) genes in the haemocytes of Penaeus monodon in response to WSSV infection on a time-course basis employing semi-quantitative RT-PCR. The present work analyzes the expression profile of six AMP genes (ALF, crustin-1, crustin-2, crustin-3, penaeidin-3 and penaeidin-5), eight WSSV genes (DNA polymerase, endonuclease, immediate early gene, latency related gene, protein kinase, ribonucleotide reductase, thymidine kinase and VP28) and three control genes (18S rRNA, β-actin and ELF) in P. monodon in response to WSSV challenge. Penaeidins were found to be up-regulated during early hours of infection and crustin-3 during late period of infection. However, ALF was found to be up-regulated early to late period of WSSV infection. The present study suggests that AMPs viz. ALF and crustin-3 play an important role in antiviral defense in shrimps. WSSV gene transcripts were detected post-challenge day 1 itself and increased considerably day 5 onwards. Evaluation of the control genes confirmed ELF as the most reliable control gene followed by 18S rRNA and β-actin for gene expression studies in shrimps. This study indicated the role of AMPs in the protection of shrimps against viral infection and their possible control through the up-regulation of AMPs

Caracterización y dinámica de los patrones de infecciones únicas y múltiples para seis tipos del virus de papiloma humano de alto riesgo

El cáncer de cuello uterino (CCU) es la segunda causa de muerte por cáncer en la población femenina de Colombia con tasas de incidencia y mortalidad altas (32,9-36,4 y 18,7 casos/año/100.000 mujeres, respectivamente). El principal factor de riesgo para el desarrollo de lesiones cervicales pre-neoplásicas es la infección persistente por ciertos tipos de Virus de Papiloma Humano (VPH) conocidos como de alto riesgo (VPH-AR), asociados con ~90% de CCU a nivel mundial. Este trabajo tuvo como objetivo identificar las características de la infección por VPH en una población de mujeres socio-demográficamente heterogénea, que habitan en diferentes regiones de Colombia. Para esto, fueron incluidas 2109 mujeres provenientes de las ciudades de Chaparral, Tumaco, Leticia, Bogotá y Girardot, quienes acudieron a los programas de promoción y prevención de CCU implementados en los respectivos hospitales; cada mujer proporcionó información sociodemográfica y de conductas sexuales, además de una muestra de raspado cervical. Se determinó la presencia de VPH por la técnica de PCR, empleando tres juegos de cebadores genéricos, adicionalmente, se usaron cebadores tipo-específicos para determinar la frecuencia de seis tipos de VPH de alto riesgo (VPH-AR-16, -18, -31, -33, -45 y -58) y dos de bajo riesgo (VPH-BR-6/11). Se evaluó también la carga viral de los tipos de VPH-AR mediante PCR en tiempo real y se correlacionaron los datos de 219 mujeres a través de un seguimiento a dos años (cada 6 meses), con el fin de determinar la dinámica de los patrones de infecciones únicas y múltiples encontrados en nuestro país.

A study on the phylogeny and the ecology of ammonia-oxidizing bacteria using a new molecular marker based on the gene amoB

L'agricultura i la industrialització han causat un augment significatiu del nombre d'ambients rics en amoni. La presència de compostos nitrogenats redueix la qualitat de l'aigua, causant problemes de toxicitat, deteriorant el medi ambient i fins i tot afectant la salut humana. En conseqüència, la nitrificació s'ha convertit en un procés global que afecta al cicle del nitrogen a la biosfera. Els bacteris oxidadors d'amoni (AOB) són els responsables de l'oxidació de l'amoni a nitrit, i juguen un paper essencial en el cicle del nitrogen. Els primers oxidadors d'amoni foren aïllats a finals del segle XIX, però la lentitud del seu creixement i les dificultats per cultivar-los feren que fins als anys 80, amb els primers estudis emprant el gen 16SrDNA, no s'assolís un coneixement complert d'aquest grup bacterià. Actualment les bases de dades contenen multitud d'entrades amb seqüències corresponents a AOB. L'objectiu d'aquest treball era trobar, desenvolupar i avaluar eines útils i fiables per a l'estudi dels AOB en mostres ambientals. En aquest treball primer descrivim la utilització de la hibridació in situ amb fluorescència (FISH), mitjançant l'aplicació de sondes amb diana en el 16SrRNA dels AOB. La FISH ens va permetre detectar i recomptar aquest grup bacterià; no obstant, aquest mètode no permetia la detecció de noves seqüències, pel que es necessitava una nova eina. Amb aquesta intenció vam aplicar la seqüència de la sonda Nso1225 en una PCR. El fet d'amplificar específicament un fragment del 16SrDNA dels AOB va suposar el desenvolupament d'una nova eina molecular que permetia detectar la presència i diversitat d'aquests bacteris en ambients naturals. Malgrat tot, algunes seqüències pertanyents a bacteris no oxidadors d'amoni del subgrup β dels proteobacteris, eren també obtingudes amb aquesta tècnica. Així mateix, un dels inconvenients de l'ús del 16SrDNA com a marcador és la impossibilitat de detectar simultàniament els AOB que pertanyen als subgrups β i γ dels proteobacteris. El gen amoA, que codifica per la subunitat A de l'enzim amoni monooxigenasa (AMO), era aleshores àmpliament utilitzat com a marcador per a la detecció dels AOB. En aquest treball també descrivim la utilització d'aquest marcador en mostres procedents d'un reactor SBR. Aquest marcador ens va permetre identificar seqüències de AOB en la mostra, però la necessitat de detectar amoA mitjançant clonatge fa que l'ús d'aquest marcador requereixi massa temps per a la seva utilització com a eina en estudis d'ecologia microbiana amb moltes mostres. Per altra banda, alguns autors han assenyalat l'obtenció de seqüències de no AOB en utilitzar amoA en un protocol de PCR-DGGE. Amb la finalitat d'obtenir una eina ràpida i rigorosa per detectar i identificar els AOB, vam desenvolupar un joc nou d'oligonucleòtids amb diana en el gen amoB, que codifica per a la subunitat transmembrana de l'enzim AMO. Aquest gen ha demostrat ser un bon marcador molecular pels AOB, oferint, sense tenir en compte afiliacions filogenètiques, una elevada especificitat, sensibilitat i fiabilitat. En aquest treball també presentem una anàlisi de RT-PCR basada en la detecció del gen amoB per a la quantificació del gènere Nitrosococcus. El nou joc d'oligonucleòtids dissenyat permet una enumeració altament específica i sensible de tots els γ-Nitrosococcus coneguts. Finalment, vam realitzar un estudi poligènic, comparant i avaluant els marcadors amoA, amoB i 16SrDNA, i vàrem construir un arbre filogenètic combinat. Com a resultat concloem que amoB és un marcador adequat per a la detecció i identificació dels AOB en mostres ambientals, proporcionant alhora agrupacions consistents en fer inferències filogenètiques. Per altra banda, la seqüència sencera del gen 16S rDNA és indicada com a marcador en estudis amb finalitats taxonòmiques i filogenètiques en treballar amb cultius purs de AOB.

The four major N- and C-terminal splice variants of the excitatory amino acid transporter GLT-1 form cell surface homomeric and heteromeric assemblies

The L-glutamate transporter GLT-1 is an abundant CNS membrane protein of the excitatory amino acid transporter (EAAT) family which controls extracellular L-glutamate levels and is important in limiting excitotoxic neuronal death. Using RT-PCR, we have determined that four mRNAs encoding GLT-1 exist in mouse brain, with the potential to encode four GLT-1 isoforms that differ in their N- and C-termini. We expressed all four isoforms (termed MAST-KREK, MPK-KREK, MAST-DIETCI and MPK-DIETCI according to amino acid sequence) in a range of cell lines and primary astrocytes and show that each isoform can reach the cell surface. In transfected HEK-293 or COS-7 cells, all four isoforms support high-affinity sodium-dependent L-glutamate uptake with identical pharmacological and kinetic properties. Inserting a viral epitope (V5, HA or FLAG) into the second extracellular domain of each isoform allowed co-immunoprecipitation and tr-FRET studies using transfected HEK-293 cells. Here we show for the first time that each of the four isoforms are able to combine to form homomeric and heteromeric assemblies, each of which are expressed at the cell surface of primary astrocytes. After activation of protein kinase C by phorbol ester, V5-tagged GLT-1 is rapidly removed from the cell surface of HEK-293 cells and degraded. This study provides direct biochemical evidence for oligomeric assembly of GLT-1 and reports the development of novel tools to provide insight into the trafficking of GLT-1.

Inhibition of human mesangial cell proliferation by targeting T-Type calcium channels

Background: Aberrant glomerular mesangial cell (MC) proliferation is a common finding in renal diseases. T-type calcium channels (T-CaCN) play an important role in the proliferation of a number of cell types, including vascular smooth muscle cells. The hypothesis that T-CaCN may play a role in the proliferation of human MC was investigated. Methods: The presence of T-CaCN in primary cultures of human MC was examined using voltage clamping and by RT-PCR. The effect of calcium channel inhibitors, and of siRNA directed against the Cav3.2 T-CaCN isoform, on MC proliferation was assessed using the microculture tetrazolium assay and nuclear BrdU incorporation. Results: Human MC express only the Cav3.2 T-CaCN isoform. Co-incubation of MC with a T-CaCN inhibitor (mibefradil, TH1177 or Ni2+) results in a concentration-dependent attenuation of proliferation. This effect cannot be attributed to direct drug-induced cytotoxicity or apoptosis and is not seen with verapamil, an L-type channel blocker. Transfection of MC with siRNA results in knockdown of T-CaCN Cav3.2 mRNA and a clear attenuation of MC proliferation. Conclusions: These results demonstrate for the first time an important role for T-CaCN in human MC proliferation. This could potentially lead to a novel therapy in the treatment of proliferative renal diseases.

Expression and regulation of 80K/MARCKS, a major substrate of protein kinase C, in the developing rat heart

Objective: Protein kinase C (PKC) plays a pivotal role in modulating the growth and differentiation of many cell types including the cardiac myocyte. However, little is known about molecules that act immediately downstream of PKC in the heart. In this study we have investigated the expression of 80K/MARCKS, a major PKC substrate, in whole ventricles and in cardiac myocytes from developing rat hearts. Methods: Poly A+ RNA was prepared from neonatal (2-day) and adult (42-day) cardiac myocytes and whole ventricular tissue and mRNA expression determined by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) using primers designed to identify a 420 bp fragment in the 80K/MARCKS gene. Protein extracts were prepared from either 2-day and 42-day cardiac myocytes or from whole ventricular tissue at 2, 5–11, 14, 17, 21, 28 and 42 days of age. Protein expression was determined by immunoblotting with an 80K/MARCKS antipeptide antibody and PKC activity was determined by measuring the amount of γ32P-ATP transferred to a specific peptide substrate. Results: RT-PCR analysis of 80K/MARCKS mRNA in neonatal (2-day) and adult (42-day) cardiac myocytes showed the expression of this gene in both cell types. Immunoblotting revealed maximum 80K/MARCKS protein expression in whole ventricular tissue at 5 days (a 75% increase above values at 2 days), followed by a transient decrease in expression during the 6–8-day period (61% of the protein expressed at 2 days for 8-day tissue) with levels returning to 5 day levels by 11 days of age. 80K/MARCKS protein was present in cardiac myocytes at 2 days of age whereas it was not detectable in adult cells. In addition, PKC activity levels increased to 160% of levels present at 2 days in 8-day-old ventricles with PKC activity levels returning to 5-day levels by 9 days of age. This was then followed by a steady decline in both 80K/MARCKS protein expression and PKC activity through to adulthood. Conclusions: Expression of the PKC substrate, 80K/MARCKS, in cardiac myocytes changes significantly during development and the transient loss of immunoreactive protein during the 6–8-day developmental period may reflect 80K/MARCKS phosphorylation and subsequent down-regulation as a result of the concomitant up-regulation of PKC activity at this time.

The quantitation of lipoprotein lipase mRNA in biopsies of human adipose tissue, using the polymerase chain reaction, and the effect of increased consumption of n-3 polyunsaturated fatty acids

Objective: To examine the effects of the consumption of fish oils on the gene expression of lipoprotein lipase (LPL, EC 3.1.1.34) in human adipose tissue. In order to measure LPL mRNA in adipose tissue samples obtained by needle biopsy from human volunteers a competitive, reverse transcriptase PCR (RT-PCR) protocol was developed. Design: A randomised controlled, single blind cross over dietary study which compared the effects of a low level n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) using normal foods enriched with eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) (test diet), with non-enriched but otherwise identical foods (control). The diets were consumed for a period of 22 d with a wash out period of 5 months between the diets. Setting: Free-living individuals associated with the University of Surrey. Subjects: Six male subjects with a mean (±sd) age of 51.2±3.6 y were recruited. Major Outcome Measures: Pre-and postprandial blood samples were taken for the measurement of triacylglycerol (TAG), postheparin LPL activity and adipose tissue samples for the measurement of LPL mRNA levels. Results: Mean LPL expression values were 4.12´105 molecules of LPL mRNA per ng total RNA on the control diet and 4.60´105 molecules of LPL mRNA per ng total RNA on the n-3 PUFA enriched (test) diet. There was no significant difference between the levels of LPL expression following each diet, consistent with the lack of change in TAG levels in response to increased dietary n-3 PUFA intake. However, the change in LPL expression (Test-Control diet) correlated significantly with the change in fasting TAG levels (P=0.03, R=-0.87 and R2=0.75) and with the total area under the TAG-time response curve (P=0.003, R=-0.96 and R2=0.92) in individuals. Conclusions: These findings, although based on a small number of subjects, suggest that LPL expression may be a determinant of plasma TAG levels. The development of this methodology should allow further elucidation of the effects of dietary manipulation and disease processes on lipid clearance and regulation in human subjects.

Still feeling it: the time course of emotional recovery from an attentional perspective

Emotional reactivity and the time taken to recover, particularly from negative, stressful, events, are inextricably linked, and both are crucial for maintaining well-being. It is unclear, however, to what extent emotional reactivity during stimulus onset predicts the time course of recovery after stimulus offset. To address this question, 25 participants viewed arousing (negative and positive) and neutral pictures from the International Affective Picture System (IAPS) followed by task-relevant face targets, which were to be gender categorized. Faces were presented early (400–1500 ms) or late (2400–3500 ms) after picture offset to capture the time course of recovery from emotional stimuli. Measures of reaction time (RT), as well as face-locked N170 and P3 components were taken as indicators of the impact of lingering emotion on attentional facilitation or interference. Electrophysiological effects revealed negative and positive images to facilitate face-target processing on the P3 component, regardless of temporal interval. At the individual level, increased reactivity to: (1) negative pictures, quantified as the IAPS picture-locked Late Positive Potential (LPP), predicted larger attentional interference on the face-locked P3 component to faces presented in the late time window after picture offset. (2) Positive pictures, denoted by the LPP, predicted larger facilitation on the face-locked P3 component to faces presented in the earlier time window after picture offset. These results suggest that subsequent processing is still impacted up to 3500 ms after the offset of negative pictures and 1500 ms after the offset of positive pictures for individuals reacting more strongly to these pictures, respectively. Such findings emphasize the importance of individual differences in reactivity when predicting the temporality of emotional recovery. The current experimental model provides a novel basis for future research aiming to identify profiles of adaptive and maladaptive recovery.

Competitive fitness in coronaviruses is not correlated with size or number of double-membrane vesicles under reduced-temperature growth conditions

Positive-stranded viruses synthesize their RNA in membrane-bound organelles, but it is not clear how this benefits the virus or the host. For coronaviruses, these organelles take the form of double-membrane vesicles (DMVs) interconnected by a convoluted membrane network. We used electron microscopy to identify murine coronaviruses with mutations in nsp3 and nsp14 that replicated normally while producing only half the normal amount of DMVs. Viruses with mutations in nsp5 and nsp16 produced small DMVs but also replicated normally. Quantitative RT-PCR confirmed that the most strongly affected of these, the nsp3 mutant, produced more viral RNA than wild-type virus. Competitive growth assays were carried out in both continuous and primary cells to better understand the contribution of DMVs to viral fitness. Surprisingly, several viruses that produced fewer or smaller DMVs showed a higher relative fitness compared to wild-type virus, suggesting that larger and more numerous DMVs do not necessarily confer a competitive advantage in primary or continuous cell culture. For the first time, this directly demonstrates that replication and organelle formation may be, at least in part, studied separately during positive-stranded RNA virus infection.

MCP-1 induces migration of adult neural stem cells

As a model for brain inflammation we previously studied transcriptional profiles of tumor necrosis factor-alpha (TNF)treated U373 astroglioma cells. In previous work we were able to demonstrate that the chemokine monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1, SCYA2, CCL2, MCAF) expression in U373 cells was inducible by TNF-alpha treatment. Demonstrably MCP-1 mRNA and protein expression in U373 cells was sustainable over time and at the highest level of all genes analyzed (Schwamborn et al., BMC Genomics 4, 46, 2003). In the hematopoietic system MCP-1 is a CC chemokine that attracts monocytes, memory T lymphocytes, and natural killer cells. In search of further functions in brain inflammation we tested the hypothesis that MCP-1 acts as a chemokine on neural stem cells. Here we report that MCP-1 activates the migration capacity of rat-derived neural stem cells. The migration of stem cells in a Boyden chamber analysis was elevated after stimulation with MCP-1. Time-lapse video microscopy visualized the migration of single stem cells from neurospheres in MCP-1-treated cultures, whereas untreated cultures depicted no migration at all, but showed signs of sprouting. Expression of the MCP-1 receptor CCR2 in neurosphere cultures was verified by RT-PCR and immunofluorescence microscopy. Supernatants from TNF-treated U373 cells also induced migration of neural stem cells.

Culture bag systems for clinical applications of adult human neural crest-derived stem cells

Introduction Facing the challenging treatment of neurodegenerative diseases as well as complex craniofacial injuries such as those common after cancer therapy, the field of regenerative medicine increasingly relies on stem cell transplantation strategies. Here, neural crest-derived stem cells (NCSCs) offer many promising applications, although scale up of clinical-grade processes prior to potential transplantations is currently limiting. In this study, we aimed to establish a clinical-grade, cost-reducing cultivation system for NCSCs isolated from the adult human nose using cGMP-grade Afc-FEP bags. Methods We cultivated human neural crest-derived stem cells from inferior turbinate (ITSCs) in a cell culture bag system using Afc-FEP bags in human blood plasma-supplemented medium. Investigations of viability, proliferation and expression profile of bag-cultured ITSCs were followed by DNA-content and telomerase activity determination. Cultivated ITSCs were introduced to directed in vitro differentiation assays to assess their potential for mesodermal and ectodermal differentiation. Mesodermal differentiation was determined using an enzyme activity assay (alkaline phosphatase, ALP), respective stainings (Alizarin Red S, Von Kossa and Oil Red O), and RT-PCR, while immunocytochemistry and synaptic vesicle recycling were applied to assay neuroectodermal differentiation of ITSCs. Results When cultivated within Afc-FEP bags, ITSCs grew three-dimensionally in a human blood plasma-derived matrix, thereby showing unchanged morphology, proliferation capability, viability and expression profile in comparison to three dimensionally-cultured ITSCs growing in standard cell culture plastics. Genetic stability of bag-cultured ITSCs was further accompanied by unchanged telomerase activity. Importantly, ITSCs retained their potential to differentiate into mesodermal cell types, particularly including ALP-active, Alizarin Red S-, and Von Kossa-positive osteogenic cell types, as well as adipocytes positive in Oil Red O assays. Bag culture further did not affect the potential of ITSCs to undergo differentiation into neuroectodermal cell types coexpressing β-III-tubulin and MAP2 and exhibiting the capability for synaptic vesicle recycling. Conclusions Here, we report for the first time the successful cultivation of human NCSCs within cGMP-grade Afc-FEP bags using a human blood plasma-supplemented medium. Our findings particularly demonstrate the unchanged differentiation capability and genetic stability of the cultivated NCSCs, suggesting the great potential of this culture system for future medical applications in the field of regenerative medicine.