Dissection of hormone-responsive plasma membrane to nucleus signaling of Bravis Radix : its role in vascular differentiation and root meristem growth

AbstractPlants continuously grow during their complete life span and understanding the mechanisms that qualitatively regulate their traits remains a challenging topic in biology. The hormone auxin has been identified as a crucial molecule for shaping plant growth, as it has a role in most developmental processes. In the root, the directional, so-called polar transport of auxin generates a peak of concentration that specifies and maintains the stem cell niche and a subsequent gradient of decreasing concentration that also regulates cell proliferation and differentiation. For these reasons, auxin is considered the main morphogen of the root, as it is fundamental for its organization and maintenance. Recently, in Arabidopsis thaliana, a natural variation screen allowed the discovery of BREVIS RADIX (BRX) gene as a limiting factor for auxin responsive gene expression and thus for root growth.In this study, we discovered that BRX is a direct target of auxin that positively feeds back on auxin signaling, as a transcriptional co-regulator, through interaction with the Auxin Response Factor (ARF) MONOPTEROS (MP), modulating the auxin gene response magnitude during the transition between division and differentiation in the root meristem. Moreover, we provide evidence that BRX is activated at the plasma membrane level as an associated protein before moving into the nucleus to modulate cellular growth.To investigate the discrepancy between the auxin concentration and the expression pattern of its downstream targets, we combined experimental and computational approaches. Expression profiles deviating from the auxin gradient could only be modeled after intersection of auxin activity with the observed differential endocytosis pattern and with positive auto- regulatory feedback through plasma- membrane-to-nucleus transfer of BRX. Because BRX is required for expression of certain auxin response factor targets, our data suggest a cell-type-specific endocytosis-dependent input into transcriptional auxin perception. This input sustains expression of a subset of auxin-responsive genes across the root meristem's division and transition zones and is essential for meristem growth. Thus, the endocytosis pattern provides specific positional information to modulate auxin response. RésuméLes plantes croissent continuellement tout au long de leur cycle de vie. Comprendre et expliquer les mécanismes impliqués dans ce phénomène reste à l'heure actuelle, un défi. L'hormone auxine a été identifiée comme une molécule essentielle à la régulation de la croissance des plantes, car impliquée dans la plupart des processus développementaux. Dans la racine, le transport polaire de l'auxine, par la génération d'un pic de concentration, spécifie et maintient la niche de cellules souches, et par la génération d'un gradient de concentration, contrôle la prolifération et la différentiation cellulaire. Puisque l'auxine est essentielle pour l'organisation et la maintenance du système racinaire, il est considéré comme son principal morphogène. Récemment, dans la plante modèle, Arabidopsis thalinana, un criblage des variations génétique a permis d'identifier le gène Brevis radix (BRX) comme facteur limitant l'expression des gènes de réponse à l'auxine et par là même, la croissance de la racine.Dans ce travail, nous avons découvert que BRX est une cible direct de l'auxine qui rétroactive positivement le signalement de l'hormone, agissant ainsi comme un régulateur transcriptionnel à travers l'interaction avec la protéine Monopteros (MP) de la famille des facteurs de réponse à l'auxine (Auxin Responsive Factor, ARF), et modulant ainsi la magnitude de la réponse des gènes reliés à l'auxine durant la division et la différentiation cellulaire dans le méristème de la racine. De plus, nous fournissons des preuves que BRX est activées au niveau de la membrane plasmique, tel une protéine associée se déplaçant à l'intérieur du noyau et modulant la croissance cellulaire.Pour mener à bien l'investigation des divergences entre la concentration de l'auxine et les schémas d'expression de ses propres gènes cibles, nous avons combiné les approches expérimentales et computationnelles. Les profiles d'expressions déviant du gradient d'auxine pourraient seulement être modéliser après intersection de l'activité de l'auxine avec les schémas différentiels d'endocytose observés et les boucles de rétroaction positives et autorégulatrices par le transfert de BRX de la membrane plasmique au noyau. Puisque BRX est requis pour l'expression de certains gènes cibles des facteurs de réponse à l'auxine, nos données suggèrent une contribution dépendante d'une endocytose spécifique au type de cellule dans la perception transcriptionnelle à l'auxine Cette contribution soutient l'expression d'un sous-set de gène de réponse à l'auxine dans la division du méristème racinaire et la zone de transition, et par conséquent, est essentielle pour la croissance méristematique. Ainsi, le schéma d'endocytose fournit des informations positionnelles spécifiques à la modulation de la réponse à l'auxine.

Proteomics of methylene blue photo-treated plasma before and after removal of the dye by an absorbent filter.

Methylene blue (MB) and light are used for virus inactivation of plasma for transfusion. However, the presence of MB has been the subject of concern, and efforts have been made to efficiently remove the dye after photo-treatment. For this study, plasma was collected by apheresis from 10 donors (group A), then treated using the MacoPharma THERAFLEX procedure (MB; 1 microM, and light exposure; 180 J/cm(2)) (group B), and finally filtered in order to remove the dye (group C). Proteins were analyzed by two-dimensional electrophoresis, and peptides showing modifications were characterized by mass spectrometry. Clottable and antigenic fibrinogen levels, as well as fibrin polymerization time were measured. Analyses of the gels focused on a region corresponding to pI between 4.5 and 6.5, and M(r) from 7000 to 58 000. In this area, 387 +/- 47 spots matched, and four of these spots presented significant modifications. They corresponded to changes of the gamma-chain of fibrinogen, of transthyretin, and of apolipoprotein A-I, respectively. A decrease of clottable fibrinogen and a prolongation of fibrin polymerization time were observed in groups B and C. Removal of MB by filtration was not responsible for additional protein alterations. The effect of over-treatment of plasma by very high concentrations of MB (50 microM) in association with prolonged light exposure (3 h) was also analyzed, and showed complex alterations of most of the plasma proteins, including fibrinogen gamma-chain, transthyretin, and apolipoprotein A-I. Our data indicates that MB treatment at high concentration and prolonged illumination severely injure plasma proteins. By contrast, at the MB concentration used to inactivate viruses, damages are apparently very restricted.

Plasma levels of luteinizing hormone and gonadal maturation of lambari females under different photoperiods

The objective of this work was to evaluate the effect of photoperiod on luteinizing hormone (LH) plasma levels and gonadal maturation of lambari females. One hundred and twenty adult lambaris, distributed into 12 aquaria of 20 L each, were randomly subjected to three different treatments, in a completely randomized design, and four replicates. Treatments were photoperiods in hours of light (L) and darkness (D): T1, 0 L:24 D; T2, 12 L:12 D; T3, 24 L:0 D. After 40 days, fish were subjected to fasting for 24 hours and, then, anesthetized. Immediately after slaughter, fish were weighed, and their gonads and livers were removed and weighed. Ovaries were weighed and immersed in Bouin's fixative solution for 24 hours and, then, kept in 70% alcohol until processing the material. Subsequently, the oocyte developmental stage was determined. No significant differences were observed between treatments for final weight, ovary weight, gonadosomatic index (GSI), hepatosomatic index (HSI) and LH levels. In all treatments, lambari females showed maturing ovaries with prevalence of vitellogenic oocytes. Photoperiod does not affect the LH levels and ovarian maturation in lambari females.

Buprenorphine and norbuprenorphine quantification in human plasma by simple protein precipitation and ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry.

A highly sensitive ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (UHPLC-MS/MS) method was developed for the quantification of buprenorphine and its major metabolite norbuprenorphine in human plasma. In order to speed up the process and decrease costs, sample preparation was performed by simple protein precipitation with acetonitrile. To the best of our knowledge, this is the first application of this extraction technique for the quantification of buprenorphine in plasma. Matrix effects were strongly reduced and selectivity increased by using an efficient chromatographic separation on a sub-2μm column (Acquity UPLC BEH C18 1.7μm, 2.1×50mm) in 5min with a gradient of ammonium formate 20mM pH 3.05 and acetonitrile as mobile phase at a flow rate of 0.4ml/min. Detection was made using a tandem quadrupole mass spectrometer operating in positive electrospray ionization mode, using multiple reaction monitoring. The procedure was fully validated according to the latest Food and Drug Administration guidelines and the Société Française des Sciences et Techniques Pharmaceutiques. Very good results were obtained by using a stable isotope-labeled internal standard for each analyte, to compensate for the variability due to the extraction and ionization steps. The method was very sensitive with lower limits of quantification of 0.1ng/ml for buprenorphine and 0.25ng/ml for norbuprenorphine. The upper limit of quantification was 250ng/ml for both drugs. Trueness (98.4-113.7%), repeatability (1.9-7.7%), intermediate precision (2.6-7.9%) and internal standard-normalized matrix effects (94-101%) were in accordance with international recommendations. The procedure was successfully used to quantify plasma samples from patients included in a clinical pharmacogenetic study and can be transferred for routine therapeutic drug monitoring in clinical laboratories without further development.

Ultra-performance liquid chromatography mass spectrometry and sensitive bioassay methods for quantification of posaconazole plasma concentrations after oral dosing.

Posaconazole (POS) is a new antifungal agent for prevention and therapy of mycoses in immunocompromised patients. Variable POS pharmacokinetics after oral dosing may influence efficacy: a trough threshold of 0.5 ?g/ml has been recently proposed. Measurement of POS plasma concentrations by complex chromatographic techniques may thus contribute to optimize prevention and management of life-threatening infections. No microbiological analytical method is available. The objective of this study was to develop and validate a new simplified ultra-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) method and a sensitive bioassay for quantification of POS over the clinical plasma concentration range. The UPLC-MS/MS equipment consisted of a triple quadrupole mass spectrometer, an electrospray ionization (ESI) source, and a C(18) analytical column. The Candida albicans POS-hypersusceptible mutant (MIC of 0.002 ?g/ml) ?cdr1 ?cdr2 ?flu ?mdr1 ?can constructed by targeted deletion of multidrug efflux transporters and calcineurin genes was used for the bioassay. POS was extracted from plasma by protein precipitation with acetonitrile-methanol (75%/25%, vol/vol). Reproducible standard curves were obtained over the range 0.014 to 12 (UPLC-MS/MS) and 0.028 to 12 ?g/ml (bioassay). Intra- and interrun accuracy levels were 106% ± 2% and 103% ± 4% for UPLC-MS/MS and 102% ± 8% and 104% ± 1% for bioassay, respectively. The intra- and interrun coefficients of variation were 7% ± 4% and 7% ± 3% for UPLC-MS/MS and 5% ± 3% and 4% ± 2% for bioassay, respectively. An excellent correlation between POS plasma concentrations measured by UPLC-MS/MS and bioassay was found (concordance, 0.96). In 26 hemato-oncological patients receiving oral POS, 27/69 (39%) trough plasma concentrations were lower than 0.5 ?g/ml. The UPLC-MS/MS method and sensitive bioassay offer alternative tools for accurate and precise quantification of the plasma concentrations in patients receiving oral posaconazole.

Paired activation of two components within muscarinic M3 receptor dimers is required for recruitment of beta-arrestin-1 to the plasma membrane.

beta-Arrestins regulate the functioning of G protein-coupled receptors in a variety of cellular processes including receptor-mediated endocytosis and activation of signaling molecules such as ERK. A key event in these processes is the G protein-coupled receptor-mediated recruitment of beta-arrestins to the plasma membrane. However, despite extensive knowledge in this field, it is still disputable whether activation of signaling pathways via beta-arrestin recruitment entails paired activation of receptor dimers. To address this question, we investigated the ability of different muscarinic receptor dimers to recruit beta-arrestin-1 using both co-immunoprecipitation and fluorescence microscopy in COS-7 cells. Experimentally, we first made use of a mutated muscarinic M(3) receptor, which is deleted in most of the third intracellular loop (M(3)-short). Although still capable of activating phospholipase C, this receptor loses almost completely the ability to recruit beta-arrestin-1 following carbachol stimulation in COS-7 cells. Subsequently, M(3)-short was co-expressed with the M(3) receptor. Under these conditions, the M(3)/M(3)-short heterodimer could not recruit beta-arrestin-1 to the plasma membrane, even though the control M(3)/M(3) homodimer could. We next tested the ability of chimeric adrenergic muscarinic alpha(2)/M(3) and M(3)/alpha(2) heterodimeric receptors to co-immunoprecipitate with beta-arrestin-1 following stimulation with adrenergic and muscarinic agonists. beta-Arrestin-1 co-immunoprecipitation could be induced only when carbachol or clonidine were given together and not when the two agonists were supplied separately. Finally, we tested the reciprocal influence that each receptor may exert on the M(2)/M(3) heterodimer to recruit beta-arrestin-1. Remarkably, we observed that M(2)/M(3) heterodimers recruit significantly greater amounts of beta-arrestin-1 than their respective M(3)/M(3) or M(2)/M(2) homodimers. Altogether, these findings provide strong evidence in favor of the view that binding of beta-arrestin-1 to muscarinic M(3) receptors requires paired stimulation of two receptor components within the same receptor dimer.

Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

Determinación de compuestos fenólicos en plasma y HDL. Evaluación del efecto del consumo de aceites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos

El aceite de oliva es la principal fuente de grasa de la Dieta Mediterránea. Actualmente queda establecido su efecto preventivo y beneficioso sobre las enfermedades cardiovasculares (ECV), atribuyéndose en gran parte a sus compuestos fenólicos. Los aceites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos aparecen como una buena estrategia de alimento funcional, sin embargo se ha visto que un aporte único de una dosis muy alta de un tipo de antioxidante podría tener un efecto indeseado aumentando el estrés oxidativo. Además, los fenoles del aceite de oliva aportan un carácter amargo indeseado para los consumidores. Es por esto que se planteó el diseño de dos aceites funcionales, un aceite de oliva enriquecido con sus propios fenoles y otro con la misma dosis de fenoles pero complementado con otra fuente fenólica, concretamente tomillo. Uno de los principales factores a tener en cuenta es la determinación de la biodisponibilidad y metabolismo de los compuestos fenólicos del aceite de oliva y del tomillo, para, posteriormente, ejercer su efecto en diferentes tejidos diana. Una posible diana de los compuestos fenólicos y sus metabolitos son las lipoproteínas de alta densidad (HDL), de manera que la bioactividad de los fenoles del aceite de oliva y del tomillo podría ser debida, en parte, a la incorporación de sus metabolitos en las HDL.

Determinación de antioxidantes endógenos lipofílicos en plasma y HDL. Evaluación del efecto del consumo de acites de oliva enriquecidos en compuestos fenólicos

La Dieta Mediterránea posee un papel protector frente al riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares gracias a los alimentos que la constituyen, entre los que destaca el aceite de oliva como principal fuente de grasas. La hipótesis de la que se parte en el presente trabajo es que el aceite de oliva enriquecido en compuestos fenólicos podría actuar como nutracéutico modulando el sistema antioxidante endógeno, contribuyendo así en la defensa antioxidante del plasma y de las partículas HDL.