Differential gene expression in the developing mouse ureter

In many instances, kidney dysgenesis results as a secondary consequence to defects in the development of the ureter. Through the use of mouse genetics a number of genes associated with such malformations have been identified, however, the cause of many other abnormalities remain unknown. In order to identify novel genes involved in ureter development we compared gene expression in embryonic day (E) 12.5, E15.5 and postnatal day (P) 75 ureters using the Compugen mouse long oligo microarrays. A total of 248 genes were dynamically upregulated and 208 downregulated between E12.5 and P75. At E12.5, when the mouse ureter is comprised of a simple cuboidal epithelium surrounded by ureteric mesenchyme, genes previously reported to be expressed in the ureteric mesenchyme, foxC1 and foxC2 were upregulated. By E15.5 the epithelial layer develops into urothelium, impermeable to urine, and smooth muscle develops for the peristaltic movement of urine towards the bladder. The development of these two cell types coincided with the upregulation of UPIIIa, RAB27b and PPAR gamma reported to be expressed in the urothelium, and several muscle genes, Acta1, Tnnt2, Myocd, and Tpm2. In situ hybridization identified several novel genes with spatial expression within the smooth muscle, Acta1; ureteric mesenchyme and smooth muscle, Thbs2 and Co15a2; and urothelium, Kcnj8 and Adh1. This study marks the first known report defining global gene expression of the developing mouse ureter and will provide insight into the molecular mechanisms underlying kidney and lower urinary tract malformations. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Robo1 regulates the development of major axon tracts and interneuron migration in the forebrain

The Slit genes encode secreted ligands that regulate axon branching, commissural axon pathfinding and neuronal migration. The principal identified receptor for Slit is Robo ( Roundabout in Drosophila). To investigate Slit signalling in forebrain development, we generated Robo1 knockout mice by targeted deletion of exon 5 of the Robo1 gene. Homozygote knockout mice died at birth, but prenatally displayed major defects in axon pathfinding and cortical interneuron migration. Axon pathfinding defects included dysgenesis of the corpus callosum and hippocampal commissure, and abnormalities in corticothalamic and thalamocortical targeting. Slit2 and Slit1/2 double mutants display malformations in callosal development, and in corticothalamic and thalamocortical targeting, as well as optic tract defects. In these animals, corticothalamic axons form large fasciculated bundles that aberrantly cross the midline at the level of the hippocampal and anterior commissures, and more caudally at the medial preoptic area. Such phenotypes of corticothalamic targeting were not observed in Robo1 knockout mice but, instead, both corticothalamic and thalamocortical axons aberrantly arrived at their respective targets at least 1 day earlier than controls. By contrast, in Slit mutants, fewer thalamic axons actually arrive in the cortex during development. Finally, significantly more interneurons ( up to twice as many at E12.5 and E15.5) migrated into the cortex of Robo1 knockout mice, particularly in both rostral and parietal regions, but not caudal cortex. These results indicate that Robo1 mutants have distinct phenotypes, some of which are different from those described in Slit mutants, suggesting that additional ligands, receptors or receptor partners are likely to be involved in Slit/Robo signalling.

Emerging viral diseases of South-East Asia and the Western Pacific: A brief review

Over the past 6 years, a number of zoonotic and vectorborne viral diseases have emerged in Southeast Asia and the Western Pacific. Vectorborne disease agents discussed in this article include Japanese encephalitis, Barmah Forest, Ross River, and Chikungunya viruses. However, most emerging viruses have been zoonotic, with fruit bats, including flying fox species as the probable wildlife hosts, and these will be discussed as well. The first of these disease agents to emerge was Hendra virus, formerly called equine morbillivirus. This was followed by outbreaks caused by a rabies-related virus, Australian bat lyssavirus, and a virus associated with porcine stillbirths and malformations, Menangle virus. Nipah virus caused an outbreak of fatal pneumonia in pigs and encephalitis in humans in the Malay Peninsula. Most recently, Tioman virus has been isolated from flying foxes, but it has not yet been associated with animal or human disease. Of nonzoonotic viruses, the most important regionally have been enterovirus 71 and HIV.

L’imparfait dans la narration chez Simenon:une dérive aspectuelle?

Cette étude s’intéressera à deux questions majeures : 1. Dans quel cotexte trouve-t-on ce type d’IMP ? Quelles sont les marques syntaxiques, lexicales voire pragmatiques qui régissent cet emploi ? On passera en revue les critères répertoriés dans Labeau (à paraître) et on tentera de voir si d’autres peuvent être identifiés. 2. Comment la forme est-elle traduite en anglais ? Recourt-on principalement au simple past (Chuquet, 2000), ce qui suggèrerait peut-être une perfectivisation de la forme puisque l’IMP serait perçu équivalent à des formes perfectives ? D’autres équivalences sont-elles proposées ? Compte tenu de la fréquence présumée de l’IMP en contexte narratif dans les romans policiers de Simenon, notre corpus bilingue comprendra deux Maigret: L’Affaire Saint-Fiacre (SF) et Le chien jaune (CJ). Pour tester si cet emploi est restreint au genre policier, nous prendrons en compte deux autres romans du même auteur racontant une histoire d’adultère : Le train (LT) et La chambre bleue (CB).

Prenatal environmental exposure and neurodevelopmentally important gene expression in malformed brain tissue from pediatric intractable epilepsy patients

The primary objective of this proposal was to determine whether mitochondrial oxidative stress and variation in a particular mtDNA lineage contribute to the risk of developing cortical dysplasia and are potential contributing factors in epileptogenesis in children. The occurrence of epilepsy in children is highly associated with malformations of cortical development (MCD). It appears that MCD might arise from developmental errors due to environmental exposures in combination with inherited variation in response to environmental exposures and mitochondrial function. Therefore, it is postulated that variation in a particular mtDNA lineage of children contributes to the effects of mitochondrial DNA damage on MCD phenotype. Quantitative PCR and dot blot were used to examine mitochondrial oxidative damage and single nucleotide polymorphism (SNP) in the mitochondrial genome in brain tissue from 48 pediatric intractable epilepsy patients from Miami Children’s Hospital and 11 control samples from NICHD Brain and Tissue Bank for Developmental Disorders. Epilepsy patients showed higher mtDNA copy number compared to normal health subjects (controls). Oxidative mtDNA damage was lower in non-neoplastic but higher in neoplastic epilepsy patients compared to controls. There was a trend of lower mtDNA oxidative damage in the non-neoplastic (MCD) patients compared to controls, yet, the reverse was observed in neoplastic (MCD and Non-MCD) epilepsy patients. The presence of mtDNA SNP and haplogroups did not show any statistically significant relationships with epilepsy phenotypes. However, SNPs G9804A and G9952A were found in higher frequencies in epilepsy samples. Logistic regression analysis showed no relationship between mtDNA oxidative stress, mtDNA copy number, mitochondrial haplogroups and SNP variations with epilepsy in pediatric patients. The levels of mtDNA copy number and oxidative mtDNA damage and the SNPs G9952A and T10010C predicted neoplastic epilepsy, however, this was not significant due to a small sample size of pediatric subjects. Findings of this study indicate that an increase in mtDNA content may be compensatory mechanisms for defective mitochondria in intractable epilepsy and brain tumor. Further validation of these findings related to mitochondrial genotypes and mitochondrial dysfunction in pediatric epilepsy and MCD may lay the ground for the development of new therapies and prevention strategies during embryogenesis.

Effects of ocean acidification on the swimming ability, development and biochemical responses of sand smelt larvae

Ocean acidification, recognized as a major threat to marine ecosystems, has developed into one of the fastest growing fields of research in marine sciences. Several studies on fish larval stages point to abnormal behaviours, malformations and increased mortality rates as a result of exposure to increased levels of CO2. However, other studies fail to recognize any consequence, suggesting species-specific sensitivity to increased levels of CO2, highlighting the need of further research. In this study we investigated the effects of exposure to elevated pCO2 on behaviour, development, oxidative stress and energy metabolism of sand smelt larvae, Atherina presbyter. Larvae were caught at Arrábida Marine Park (Portugal) and exposed to different pCO2 levels (control: 600 µatm, pH = 8.03; medium: 1000 µatm, pH = 7.85; high: 1800 µatm, pH = 7.64) up to 15 days, after which critical swimming speed (Ucrit), morphometric traits and biochemical biomarkers were determined. Measured biomarkers were related with: 1) oxidative stress-superoxide dismutase and catalase enzyme activities, levels of lipid peroxidation and DNA damage, and levels of superoxide anion production; 2) energy metabolism - total carbohydrate levels, electron transport system activity, lactate dehydrogenase and isocitrate dehydrogenase enzyme activities. Swimming speed was not affected by treatment, but exposure to increasing levels of pCO2 leads to higher energetic costs and morphometric changes, with larger larvae in high pCO2 treatment and smaller larvae in medium pCO2 treatment. The efficient antioxidant response capacity and increase in energetic metabolism only registered at the medium pCO2 treatment may indicate that at higher pCO2 levels the capacity of larvae to restore their internal balance can be impaired. Our findings illustrate the need of using multiple approaches to explore the consequences of future pCO2 levels on organisms.

Les mécanismes sous-jacents aux effets pathologiques cardiaques de l’angiotensine II dans le remodelage électrique et contractile entre les sexes

L’insuffisance cardiaque (IC) est associée à un taux de mortalité et d’hospitalisations élevé causant un fardeau économique important. Les deux causes majeures de décès de l’IC sont les arythmies ventriculaires létales et les sidérations myocardiques. Il est maintenant reconnu que l’angiotensine II (ANGII) est l'un des principaux médiateurs de l’IC. Ses effets délétères découlent de l’activation du récepteur de type 1 de l’ANGII (AT1) et entraînent le développement d’hypertrophie. Toutefois, son rôle dans la genèse d’arythmies demeure incompris. De ce fait, l'étude des mécanismes électriques et contractiles sous-jacents aux effets pathologiques de l’ANGII s’avère essentielle afin de mieux comprendre et soigner cette pathologie. Il est souvent perçu que les femmes sont protégées envers les maladies cardiovasculaires. Cependant, le nombre total de femmes décédant d’IC est plus grand que le nombre d’hommes. Également, l’impact des facteurs de risque diffère entre chaque sexe. Ces différences existent, mais les mécanismes sous-jacents sont encore peu connus. De plus, les femmes reçoivent fréquemment un diagnostic ou un traitement inapproprié en raison d’un manque d’information sur les différences entre les sexes dans la manifestation d’une pathologie. Ce manque de données peut découler du fait que les sujets de sexe féminin sont souvent sous-représentés dans les essais cliniques ou la recherche fondamentale ce qui a grandement limité l’avancement de nos connaissances sur ~50 % de la population. Ainsi, il semble plus que nécessaire d’approfondir notre compréhension des différences entre les sexes, notamment dans la progression de l’IC. L’utilisation d’un modèle de souris transgénique surexprimant le récepteur AT1 (souris AT1R) a permis d’étudier les changements électriques, structurels et contractiles avant et après le développement d’hypertrophie. Premièrement, chez les souris AT1R mâles, un ralentissement de la conduction ventriculaire a été observé indépendamment de l’hypertrophie. Ce résultat était expliqué par une réduction de la densité du courant Na+, mais pas de l’expression du canal. Ensuite, le rôle des protéines kinases C (PKC) dans la régulation du canal Na+ par l’ANGII a été exploré. Les évidences ont suggéré que la PKCα était responsable de la modulation de la diminution du courant Na+ chez les souris AT1R mâles et dans les cardiomyocytes humains dérivés de cellules souches induites pluripotentes (hiPSC-CM) en réponse à un traitement chronique à l’ANGII. Ensuite, les différences entre les sexes ont été comparées chez la souris AT1R. Une plus grande mortalité a été constatée chez les femelles AT1R suggérant qu’elles sont plus sensibles à la surexpression de AT1R. Le remodelage électrique ventriculaire a donc été comparé entre les souris AT1R des deux sexes. Les courants ioniques étaient altérés de façon similaire entre les sexes excluant ainsi leur implication dans la mortalité plus élevée chez les femelles. Ensuite, l’homéostasie calcique et la fonction cardiaque ont été étudiées. Il a été démontré que les femelles développaient une hypertrophie et une dilatation ventriculaire plus sévère que les mâles. De plus, les femelles AT1R avaient de petits transitoires calciques, une extrusion du Ca2+ plus lente ainsi qu’une augmentation de la fréquence des étincelles Ca2+ pouvant participer à des troubles contractiles et à la venue de post-dépolarisations précoces. En conclusion, l’ANGII est impliquée dans le remodelage électrique, structurel et calcique associé à l'émergence de l’IC. De surcroît, ces altérations affectent plus sévèrement les femelles soulignant la présence de différences entre les sexes dans le développement de l’IC.

Les coalitions politiques et l'orientation du changement économique et politique aux États-Unis : la Grande Dépression et la Grande Récession comparées

Ce mémoire s’intéresse au concept de crise, économique et politique, comme source de changement idéologique et politique. Au travers de l’étude de l’austérité économique, il sera possible d’identifier des différences majeures entre deux épisodes de troubles économiques importants, la Grande Dépression et la Grande Récession. Alors que la Grande Dépression est caractérisée par une double crise, économique et politique, la Grande Récession, elle, demeure un choc essentiellement économique. L’absence de contagion dans le système politique explique la ténacité d’une idée comme l’austérité, de retour depuis la révolution néolibérale des années 80. L’austérité économique s’est adaptée et s’aligne maintenant aux intérêts d’une frange importante de la coalition démocrate. La persistance de l’allure des coalitions politiques depuis le dernier grand réalignement témoigne de l’absence de transformation majeure du mode d’action étatique, ce qui constitue une différence importante entre les deux crises.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Developmental exposure to a complex PAH mixture causes persistent behavioral effects in naive Fundulus heteroclitus (killifish) but not in a population of PAH-adapted killifish.

Acute exposures to some individual polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and complex PAH mixtures are known to cause cardiac malformations and edema in the developing fish embryo. However, the heart is not the only organ impacted by developmental PAH exposure. The developing brain is also affected, resulting in lasting behavioral dysfunction. While acute exposures to some PAHs are teratogenically lethal in fish, little is known about the later life consequences of early life, lower dose subteratogenic PAH exposures. We sought to determine and characterize the long-term behavioral consequences of subteratogenic developmental PAH mixture exposure in both naive killifish and PAH-adapted killifish using sediment pore water derived from the Atlantic Wood Industries Superfund Site. Killifish offspring were embryonically treated with two low-level PAH mixture dilutions of Elizabeth River sediment extract (ERSE) (TPAH 5.04 μg/L and 50.4 μg/L) at 24h post fertilization. Following exposure, killifish were raised to larval, juvenile, and adult life stages and subjected to a series of behavioral tests including: a locomotor activity test (4 days post-hatch), a sensorimotor response tap/habituation test (3 months post hatch), and a novel tank diving and exploration test (3months post hatch). Killifish were also monitored for survival at 1, 2, and 5 months over 5-month rearing period. Developmental PAH exposure caused short-term as well as persistent behavioral impairments in naive killifish. In contrast, the PAH-adapted killifish did not show behavioral alterations following PAH exposure. PAH mixture exposure caused increased mortality in reference killifish over time; yet, the PAH-adapted killifish, while demonstrating long-term rearing mortality, had no significant changes in mortality associated with ERSE exposure. This study demonstrated that early embryonic exposure to PAH-contaminated sediment pore water caused long-term locomotor and behavioral alterations in killifish, and that locomotor alterations could be observed in early larval stages. Additionally, our study highlights the resistance to behavioral alterations caused by low-level PAH mixture exposure in the adapted killifish population. Furthermore, this is the first longitudinal behavioral study to use killifish, an environmentally important estuarine teleost fish, and this testing framework can be used for future contaminant assessment.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Seawater carbonate chemistry and shell length of Mediterranean pteropod Cavolinia inflexa larvae during experiments

Larvae of the Mediterranean pteropod Cavolinia inflexa were maintained at controlled pHT values of 8.1, 7.82 and 7.51, equivalent respectively to pCO2 levels of 380, 857 and 1713 µatm. At pHT 7.82 larvae exhibited malformations and lower shell growth, compared to the control condition. At pHT 7.51 the larvae did not make shells but were viable and showed a normal development. However, smaller shells or no shells will have both ecological (food web) and biogeochemical (export of carbon and carbonate) consequences. These results confirm that 1pteropods, as well as the species dependent upon them as a food resource, will be severely impacted by ocean acidification.

EXAMINATION OF THE EFFECTS OF VALPROIC ACID EXPOSURE OR P300 PROTEIN INHIBITION ON THE BALANCE OF APOPTOSIS AND PROLIFERATION IN P19 EMBRYONAL CARCINOMA CELLS

Valproic acid (VPA), a commonly-used anticonvulsant drug, is associated with increased risk of fetal malformations, including neural tube defects (NTDs). Previous in vivo studies determined that VPA-exposed embryos with a NTD had altered expression of several proteins regulated by p300, a histone acetyltransferase (HAT) protein. p300 is capable of acetylating histones and non-histone proteins through its HAT activity, allowing it to transcriptionally regulate genes as well as modulate the stability and activity of specific proteins. NFκB, Stat3 and Egr1, all of which function as transcription factors, are regulated by p300 through its HAT activity. Together, these proteins all play an important role in maintaining the balance of apoptosis, proliferation and differentiation, the regulation of which is extremely important for proper embryonic development. The studies in this thesis utilized P19 embryonal carcinoma (EC) cells in order to determine the effects of VPA exposure on the expression of p300 and the aforementioned transcription factors, as well as apoptosis and proliferation, in vitro. P19 EC cells were exposed to C646, a selective p300 inhibitor, in order to assess whether the effects observed as a result of VPA exposure were due to p300 protein degradation. It was found that VPA exposure for 24 hours in P19 EC cells in vitro resulted in a significant decrease in p300 protein expression. VPA exposure also significantly decreased NFκB protein expression, while resulting in increased Stat3 protein expression. However, Stat3 acetylation and phosphorylation, which both contribute to Stat3 activation, were significantly decreased as a result of VPA exposure. p300 inhibition resulted in a significant decrease in NFκB, similar to what was observed as a result of VPA exposure, which suggests that VPA-mediated degradation of p300 may play a role in reduced NFκB protein expression following VPA exposure. Conversely, Stat3 protein expression, acetylation and phosphorylation were not significantly changed as a result of p300 inhibition, suggesting that p300 degradation does not play a role in VPA’s effects on Stat3 protein expression and activation. VPA exposure also resulted in a significant increase in apoptosis, while p300 inhibition did not significantly increase apoptosis. These data suggest that p300 degradation plays a role in VPA-mediated teratogenicity, and that VPA may target other cellular mechanisms in order to exert its teratogenic effects.

EXAMINATION OF VALPROIC ACID-INDUCED PERTURBATIONS TO DNA REPAIR, NF-ΚB SIGNALING AND CBP/P300 TRANSCRIPTIONAL CO-ACTIVATORS

Exposure to the antiepileptic drug valproic acid (VPA) is associated with an increased risk of congenital malformations including heart, skeletal and most frequently neural tube defects. Although the mechanisms contributing to its teratogenesis are not well understood, VPA was previously shown to increase homologous recombination (HR)-mediated DNA repair and decrease protein expression of the transcription factor NF-κB/p65. The studies in this thesis utilized in vivo and in vitro models to evaluate the expression of HR mediators, investigate the implications of decreased p65 including DNA binding and transcriptional activation, and the expression and histone acetyltransferase activity of Cbp/p300 with an aim to provide mechanistic insight into VPA-mediated alterations. The first study demonstrated that following maternal administration of VPA, mouse embryonic mRNA expression of HR mediators Rad51, Brca1 and Brca2 exhibited temporal and tissue-specific alterations. Protein expression of Rad51 was similarly altered and preceded increased cleavage of caspase-3 and PARP; indicative of apoptosis. The second study confirms previous findings of decreased total cellular p65 protein using P19 cells, but is the first to demonstrate that nuclear p65 protein is unchanged. NF-κB DNA binding was decreased following VPA exposure and maybe mediated by decreased p50 protein, which dimerizes with p65 prior to DNA binding. Transcriptional activity of NF-κB was also increased with VPA exposure which was not due to increased p65 phosphorylation at Ser276. Furthermore, the transcriptional activation capacity was unaffected by VPA exposure as combined exposure to VPA and TNFα additively increased NF-κB activity. The third study demonstrated that VPA exposure in P19 cells decreased Cbp/p300 total cellular and nuclear protein attributed primarily to ubiquitin proteasome-mediated degradation. Histone acetyltransferase (HAT) activity of p300 was decreased proportionately to nuclear protein following VPA exposure. Inhibition of Cbp/p300 HAT activity decreased p65 total cellular protein, increased caspase-3 cleavage and ROS similar to VPA exposures. Furthermore, pre-treatment with the antioxidant enzyme catalase attenuated the increase in caspase-3 cleavage, but not p65 protein. Overall, this thesis demonstrates that VPA exposure impacts the expression and activity of the transcription factor NF-κB and transcriptional co-activators/HATs Cbp/p300, which has implications for downstream VPA targets including Rad51, Brca1 and Brca2.

Temperature affects the morphology and calcification of Emiliania huxleyi strains

The global warming debate has sparked an unprecedented interest in temperature effects on coccolithophores. The calcification response to temperature changes reported in the literature, however, is ambiguous. The two main sources of this ambiguity are putatively differences in experimental setup and strain specificity. In this study we therefore compare three strains isolated in the North Pacific under identical experimental conditions. Three strains of Emiliania huxleyi type A were grown under non-limiting nutrient and light conditions, at 10, 15, 20 and 25 °C. All three strains displayed similar growth rate versus temperature relationships, with an optimum at 20–25 °C. Elemental production (particulate inorganic carbon (PIC), particulate organic carbon (POC), total particulate nitrogen (TPN)), coccolith mass, coccolith size, and width of the tube element cycle were positively correlated with temperature over the sub-optimum to optimum temperature range. The correlation between PIC production and coccolith mass/size supports the notion that coccolith mass can be used as a proxy for PIC production in sediment samples. Increasing PIC production was significantly positively correlated with the percentage of incomplete coccoliths in one strain only. Generally, coccoliths were heavier when PIC production was higher. This shows that incompleteness of coccoliths is not due to time shortage at high PIC production. Sub-optimal growth temperatures lead to an increase in the percentage of malformed coccoliths in a strain-specific fashion. Since in total only six strains have been tested thus far, it is presently difficult to say whether sub-optimal temperature is an important factor causing malformations in the field. The most important parameter in biogeochemical terms, the PIC : POC ratio, shows a minimum at optimum growth temperature in all investigated strains. This clarifies the ambiguous picture featuring in the literature, i.e. discrepancies between PIC : POC–temperature relationships reported in different studies using different strains and different experimental setups. In summary, global warming might cause a decline in coccolithophore's PIC contribution to the rain ratio, as well as improved fitness in some genotypes due to fewer coccolith malformations.