Polymorphism of the aryl-hydrocarbon receptor gene in intron 10 of human cancers

Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and related halogenated aromatic hydrocarbons (e.g., PCDFs), often called "dioxins", are ubiquitously present environmental contaminants. Some of them, notably 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), are among the most toxic synthetic compounds known. The biological effects of dioxins are mediated via the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Mutations in the AhR transactivation domain are linked to sensitivity to the acute lethality of TCDD. We present here a study of AhR gene polymorphism in normal and cancer human tissues affecting pre-mRNA splicing in the AhR gene-coding transactivation domain region (exon 10, intron 10, exon 11 region), previously shown to be associated with AhR dysfunction. We tested 126 pairs of normal and cancer tissue samples from liver, lung, stomach, kidney, mucous, breast, and pancreas of 49 males and 77 females (45-70 years of age). We used in vitro splicing assay, RT-PCR and sequencing methods. Our results showed that in an in vitro system it is possible to reconstitute cellular pre-mRNA splicing events. Tested cancer tissues did not contain mutations in the AhR transactivation domain region when the DNA sequences were compared with those from normal tissues. There were also no differences in AhR mRNA splice variants between normal and malignant breast tissues and no polymorphisms in the studied regions or cDNA.

MTP -493G/T gene polymorphism is associated with steatosis in hepatitis C-infected patients

The reduction of hepatic microsomal transfer protein (MTP) activity results in fatty liver, worsening hepatic steatosis and fibrosis in chronic hepatitis C (CHC). The G allele of the MTP gene promoter, -493G/T, has been associated with lower transcriptional activity than the T allele. We investigated this association with metabolic and histological variables in patients with CHC. A total of 174 untreated patients with CHC were genotyped for MTP -493G/T by direct sequencing using PCR. All patients were negative for markers of Wilson’s disease, hemochromatosis and autoimmune diseases and had current and past daily alcohol intake lower than 100 g/week. The sample distribution was in Hardy-Weinberg equilibrium. Among subjects with genotype 1, 56.8% of the patients with fibrosis grade 3+4 presented at least one G allele versus 34.3% of the patients with fibrosis grade 1+2 (OR = 1.8; 95%CI = 1.3-2.3). Logistic regression analysis with steatosis as the dependent variable identified genotypes GG+GT as independent protective factors against steatosis (OR = 0.4, 95%CI = 0.2-0.8; P = 0.01). The results suggest that the presence of the G allele of MTP -493G/T associated with lower hepatic MTP expression protects against steatosis in our CHC patients.

Association of MICA gene polymorphisms with liver fibrosis in schistosomiasis patients in the Dongting Lake region

Major histocompatibility complex class I chain-related A (MICA) is a highly polymorphic gene located within the MHC class I region of the human genome. Expressed as a cell surface glycoprotein, MICA modulates immune surveillance by binding to its cognate receptor on natural killer cells, NKG2D, and its genetic polymorphisms have been recently associated with susceptibility to some infectious diseases. We determined whether MICA polymorphisms were associated with the high rate of Schistosoma parasitic worm infection or severity of disease outcome in the Dongting Lake region of Hunan Province, China. Polymerase chain reaction-sequence specific priming (PCR-SSP) and sequencing-based typing (SBT) were applied for high-resolution allele typing of schistosomiasis cases (N = 103, age range = 36.2-80.5 years, 64 males and 39 females) and healthy controls (N = 141, age range = 28.6-73.3 years, 73 males and 68 females). Fourteen MICA alleles and five short-tandem repeat (STR) alleles were identified among the two populations. Three (MICA*012:01/02, MICA*017 and MICA*027) showed a higher frequency in healthy controls than in schistosomiasis patients, but the difference was not significantly correlated with susceptibility to S. japonicum infection (Pc > 0.05). In contrast, higher MICA*A5 allele frequency was significantly correlated with advanced liver fibrosis (Pc < 0.05). Furthermore, the distribution profile of MICA alleles in this Hunan Han population was significantly different from those published for Korean, Thai, American-Caucasian, and Afro-American populations (P < 0.01), but similar to other Han populations within China (P > 0.05). This study provides the initial evidence that MICA genetic polymorphisms may underlie the severity of liver fibrosis occurring in schistosomiasis patients from the Dongting Lake region.

Role of p53 codon 72 polymorphism in chromosomal aberrations and mitotic index in patients with chronic hepatitis B

Polymorphisms of the p53 gene, which participates in DNA repair, can affect the functioning of the p53 protein. The Arg and Pro variants in p53 codon 72 were shown to have different regulation properties of p53-dependent DNA repair target genes that can affect various levels of cytogenetic aberrations in chronic hepatitis B patients. The present study aimed to examine the frequency of chromosomal aberrations and the mitotic index in patients with chronic hepatitis B and their possible association with p53 gene exon 4 codon 72 Arg72Pro (Ex4+119 G>C; rs1042522) polymorphism. Fifty-eight patients with chronic hepatitis B and 30 healthy individuals were genotyped in terms of the p53 gene codon 72 Arg72Pro polymorphism by PCR-RFLP. A 72-h cell culture was performed on the same individuals and evaluated in terms of chromosomal aberrations and mitotic index. A high frequency of chromosomal aberrations and low mitotic index were detected in the patient group compared to the control group. A higher frequency of chromosomal aberrations was detected in both the patient and the control groups with a homozygous proline genotype (13 patients, 3 control subjects) compared to patients and controls with other genotypes [Arg/Pro (38 patients, 20 control subjects) and Arg/Arg (7 patients, 7 control subjects)]. We observed an increased frequency of cytogenetic aberrations in patients with chronic hepatitis B. In addition, a higher frequency of cytogenetic aberrations was observed in p53 variants having the homozygous proline genotype compared to variants having other genotypes both in patients and healthy individuals.

CHRNA5 polymorphism and susceptibility to lung cancer in a Chinese population

Polymorphisms in the nicotinic acetylcholine receptor subunit CHRNA5 gene have been associated with lung cancer positive susceptibility in European and American populations. In the present hospital-based, case-control study, we determined whether polymorphism in rs503464 of CHRNA5 is associated with lung cancer risk in Chinese individuals. A single nucleotide polymorphism in CHRNA5 rs503464, c.-166T>A (hereafter T>A), was identified using TaqMan-MGB probes with sequencing via PCR in 600 lung cancer cases and 600 healthy individuals. Genotype frequencies for rs503464 (T>A) were in Hardy-Weinberg equilibrium for the control population. However, genotype frequencies were significantly different between cases and controls (P < 0.05), while allele frequencies were not significantly different between groups. Compared to homozygous genotypes (TT or AA), the risk of lung cancer in those with the heterozygous genotype (TA) was significantly lower (OR = 0.611, 95%CI = 0.486-0.768, P = 0.001). Using genotype AA as a reference, the risk of lung cancer for those with genotype TA was increased 1.5 times (OR = 1.496, 95%CI = 1.120-1.997, P = 0.006). However, no difference in risk was observed between T allele carriers and A allele carriers (OR = 0.914, 95%CI = 0.779-1.073, P = 0.270). Stratification analysis showed that the protective effect of TA was more pronounced in those younger than 60 years, nonsmokers, or those without a family history of cancer, as well as in patients with adenocarcinoma or squamous cell carcinoma in clinical stages III or IV (P < 0.05). Therefore, the heterozygous genotype c.-166T>A at rs503464 of CHRNA5 may be associated with reduced risk of lung cancer, thus representing a susceptibility allele in Chinese individuals.

Correlation between interleukin-18promoter -607C/A polymorphism and susceptibility to ischemic stroke

Single nucleotide polymorphisms in the promoter region ofinterleukin-18 (IL-18), an inflammatory cytokine, have been linked to susceptibility to many diseases, including cancer and immune dysfunction. Here, we explored the potential association between theIL-18 -607C/A (rs1946518) promoter region polymorphism and susceptibility to ischemic stroke (IS). This locus was amplified from peripheral blood samples of 386 IS patients (cases) and 364 healthy individuals (controls) by the polymerase chain reaction with sequence-specific primers. Significant differences were observed by the χ2 test in the -607C/A (rs1946518) genotype and allele frequencies between cases and controls (P < 0.05). Furthermore, after excluding for age, gender, smoking status, and hypertension, logistic regression indicated that IS susceptibility of -607C carriers increased 1.6 times (OR = 1.601, 95%CI = 1.148-2.233, P = 0.006) compared to -607A carriers. Additionally, similar increases in IS risk were noted for male patients or patients less than 65 years old. In conclusion,IL-18 -607C/A (rs1946518) promoter polymorphism is associated with IS susceptibility, and the C allele may confer increased IS risk.

Genetic analysis of the ELOVL6 gene polymorphism associated with type 2 diabetes mellitus

Recent animal studies have indicated that overexpression of the elongation of long-chain fatty acids family member 6 (Elovl6) gene can cause insulin resistance and β-cell dysfunction. These are the major factors involved in the development of type 2 diabetes mellitus (T2DM). To identify the relationship between single nucleotide polymorphisms (SNP) ofELOVL6 and T2DM pathogenesis, we conducted a case-control study of 610 Han Chinese individuals (328 newly diagnosed T2DM and 282 healthy subjects). Insulin resistance and islet first-phase secretion function were evaluated by assessment of insulin resistance in a homeostasis model (HOMA-IR) and an arginine stimulation test. Three SNPs of the ELOVL6 gene were genotyped with polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism, with DNA sequencing used to confirm the results. Only genotypes TT and CT of the ELOVL6 SNP rs12504538 were detected in the samples. Genotype CC was not observed. The T2DM group had a higher frequency of the C allele and the CT genotype than the control group. Subjects with the CT genotype had higher HOMA-IR values than those with the TT genotype. In addition, no statistical significance was observed between the genotype and allele frequencies of the control and T2DM groups for SNPs rs17041272 and rs6824447. The study indicated that the ELOVL6 gene polymorphism rs12504538 is associated with an increased risk of T2DM, because it causes an increase in insulin resistance.

Single-nucleotide polymorphism analysis of GH, GHR, and IGF-1 genes in minipigs

Tibetan (TB) and Bama (BM) miniature pigs are two popular pig breeds that are used as experimental animals in China due to their small body size. Here, we analyzed single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in gene fragments that are closely related to growth traits [growth hormone (GH), growth hormone receptor (GHR), and insulin-like growth factor (IGF)-1)] in these pig breeds and a large white (LW) control pig breed. On the basis of the analysis of 100 BMs, 108 TBs, and 50 LWs, the polymorphic distribution levels of GH, GHR, and IGF-1 were significantly different among these three pig breeds. According to correlation analyses between SNPs and five growth traits - body weight (BW), body length (BL), withers height (WH), chest circumference (CC), and abdomen circumference (AC) - three SNP loci in BMs and four SNP loci in TBs significantly affected growth traits. Three SNP sites in BMs and four SNP sites in TBs significantly affected growth traits. SNPs located in the GH gene fragment significantly affected BL and CC at locus 12 and BL at locus 45 in BMs, and also BW, WH, CC, and AC at locus 45 and WH and CC at locus 93 in TBs. One SNP at locus 85 in the BM GHR gene fragment significantly affected all growth traits. All indices were significantly reduced with a mixture of alleles at locus 85. These results provide more information regarding the genetic background of these minipig species and indicate useful selection markers for pig breeding programs.

Melanosomal targeting sequences from gp100 are essential for MHC class II-restricted endogenous epitope presentation and mobilization to endosomal compartments

CD4+ T lymphocytes play an important role in CD8+ T cell-mediated responses against tumors. Considering that about 20% of melanomas express major histocompatibility complex (MHC) class II, it is plausible that concomitant antigenic presentation by MHC class I and class II complexes shapes positive (helper T cells) or negative (regulatory T cells) anti-tumor responses. Interestingly, gp100, a melanoma antigen, can be presented by both MHC class I and class II when expressed endogenously, suggesting that it can reach endosomal/MHC class II compartments (MIIC). Here, we demonstrated that the gp100 putative amino-terminal signal sequence and the last 70 residues in carboxy-terminus, are essential for MIIC localization and MHC class II presentation. Confocal microscopy analyses confirmed that gp100 was localized in LAMP-1+ endosomal/MIIC. Gp100-targeting sequences were characterized by deleting different sections in the carboxy-terminus (residues 590 to 661). Transfection in 293T cells, expressing MHC class I and class II molecules, revealed that specific deletions in carboxy-terminus resulted in decreased MHC class II presentation, without effects on MHC class I presentation, suggesting a role in MIIC trafficking for these deleted sections. Then, we used these gp100-targeting sequences to mobilize the green fluorescent protein (GFP) to endosomal compartments, and to allow MHC class II and class I presentation of minimal endogenous epitopes. Thus, we concluded that these specific sequences are MIIC targeting motifs. Consequently, these sequences could be included in expression cassettes for endogenously expressed tumor or viral antigens to promote MHC class II and class I presentation and optimize in vivo T cell responses, or as an in vitro tool for characterization of new MHC class II epitopes.

Étude du polymorphisme du gène majeur d’histocompatibilité de classe IIb (MHIIb) chez l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis)

Les molécules classiques du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMHII) sont des glycoprotéines de surface spécialisées dans la présentation de peptides, principalement dérivés de pathogènes extracellulaires, aux récepteurs des lymphocytes T CD4+ afin d’initier la réponse immunitaire adaptative. Elles sont encodées, avec celles du CMH de classe I, par les gènes les plus polymorphiques identifiés jusqu’à maintenant, avec plusieurs loci et une grande diversité allélique à chacun d’eux. De plus, le polymorphisme des gènes du CMHII n’est pas limité qu’aux séquences codantes. Il est également observé dans les promoteurs où on a démontré ses effets sur le niveau d’expression des gènes. La variation de la régulation d’un gène est considérée comme un facteur important et pour laquelle des modifications morphologiques, physiologiques et comportementales sont observées chez tous les organismes. Des séquences d’ADN répétées impliquées dans cette régulation ont été identifiées dans les régions non-codantes des génomes. D’un autre côté, la sélection par les pathogènes permettrait l’évolution et le maintien du polymorphisme des gènes du CMH chez les vertébrés. À ce sujet, plusieurs études ont montré l’implication de différents allèles du CMH dans la résistance ou la susceptibilité aux maladies. Cette étude avait pour objectifs de caractériser le polymorphisme du gène MHIIb chez l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis) et de documenter ses effets au niveau de la survie conférée par des allèles et/ou génotypes particuliers lors d’une infection, ainsi que sur la variation du niveau d’expression du gène dans différentes conditions. Dans une première partie, nous avons identifié un total de 6 allèles du gène MHIIb, désignés Safo-DAB*0101 à Safo-DAB*0601, qui montrent une grande similarité avec les séquences codantes provenant de poissons téléostéens et de l’humain. L’analyse des séquences du domaine b1 a permis de détecter l’effet d’une pression sélective positive pour maintenir le polymorphisme dans cette région de la molécule. Quatre de ces allèles ont été testés lors d’une expérience d’infection avec le pathogène Aeromonas salmonicida afin d’évaluer l’effet qu’ils pouvaient avoir sur la survie des poissons. Nous avons trouvé que l’allèle DAB*0101 était significativement associé à la résistance à la furonculose. En plus d’avoir été identifié chez les individus homozygotes pour cet allèle, l’effet a également été remarqué au niveau de la survie les poissons de génotype DAB*0101/*0201. À l’opposé, les facteurs de risque élevé obtenus pour les génotypes DAB*0201/*0301 et DAB*0301/*0401 suggèrent plutôt une association à la susceptibilité. Étant donné la faible fréquence à laquelle l’allèle DAB*0101 a été retrouvé dans la population, le modèle de la sélection dépendante de la fréquence pourrait expliquer l’avantage conféré par ce dernier et souligne l’importance de ce mécanisme pour le maintien du polymorphisme du gène MHIIb chez l’omble de fontaine. Dans une seconde partie, nous avons rapporté la présence d’un minisatellite polymorphique formé d’un motif de 32 nucléotides dans le second intron du gène MHIIb, et pour lequel un nombre exclusif de répétitions du motif a été associé à chaque allèle (69, 27, 20, 40, 19 et 25 répétitions pour les allèles DAB*0101 à DAB*0601 respectivement). L’expression relative de quatre allèles a été évaluée dans des poissons hétérozygotes aux températures de 6 ºC et 18 ºC. Les résultats indiquent que les allèles possédant un long minisatellite montrent une réduction de l’expression du gène d’un facteur 1,67 à 2,56 par rapport aux allèles qui en contiennent un court. De même, des allèles qui incluent des minisatellites de tailles similaires n’affichent pas de différence significative au niveau de l’abondance du transcrit aux deux températures. De plus, l’effet répressif associé aux longs minisatellites est amplifié à la température de 18 ºC dans des poissons de trois génotypes différents. Nous avons finalement observé une augmentation significative par un facteur 2,08 de l’expression totale du gène MHIIb à la température de 6 ºC. Ces résultats appuient l’implication des séquences d’ADN répétées dans la régulation de l’activité transcriptionnelle d’un gène et suggèrent qu’un minisatellite sensible aux différences de températures pourrait être soumis aux forces sélectives et jouer un rôle important dans l’expression de gènes et l’évolution des organismes poïkilothermes.

Identification des peptides du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I par spectrométrie de masse

L’immunité adaptive et la discrimination entre le soi et le non-soi chez les vertébrés à mâchoire reposent sur la présentation de peptides par les récepteurs d’histocompatibilité majeur de classe I. Les peptides antigéniques, présentés par les molécules du complexe d’histocompatibilité (CMH), sont scrutés par les lymphocytes T CD8 pour une réponse immunitaire appropriée. Le répertoire des peptides du CMH de classe I, aussi appelé immunopeptidome, est généré par la dégradation protéosomale des protéines endogènes, et a un rôle essentiel dans la régulation de l’immunité cellulaire. La composition de l’immunopeptidome dépend du type de cellule et peut présenter des caractéristiques liées à des maladies comme le cancer. Les peptides antigéniques peuvent être utilisés à des fins immunothérapeutiques notamment dans le traitement voire la prévention de certains cancers. La spectrométrie de masse est un outil de choix pour l’identification, le séquençage et la caractérisation de ces peptides. Cependant, la composition en acides aminés, la faible abondance et la diversité de ces peptides compliquent leur détection et leur séquençage. Nous avons développé un programme appelé StatPeaks qui permet de calculer un certains nombres de statistiques relatives à la fragmentation des peptides. À l’aide de ce programme, nous montrons sans équivoque que les peptides du CMH classe I, en mode de fragmentation par dissociation induite par collision (CID), fragmentent très différemment des peptides trypsiques communément utilisés en protéomique. Néanmoins, la fragmentation par décomposition induite par collision à plus haute énergie (HCD) proposée par le spectromètre LTQ-Orbitrap Velos améliore la fragmentation et fournit une haute résolution qui permet d’obtenir une meilleure confiance dans l’identification des peptides du CMH de classe I. Cet avantage permet d’effectuer le séquençage de novo pour identifier les variants polymorphes qui ne sont normalement pas identifiés par les recherches utilisant des bases de données. La comparaison des programmes de séquençage Lutefisk, pepNovo, pNovo, Vonode et Peaks met en évidence que le dernier permet d’identifier un plus grand nombre de peptides du CMH de classe I. Ce programme est intégré dans une chaîne de traitement de recherche d’antigènes mineurs d’histocompatibilité. Enfin, une base de données contenant les informations spectrales de plusieurs centaines de peptides du CMH de classe I accessible par Internet a été développée.

Développement de méthodes analytiques pour la protéomique et l'identification de peptides MHC I issus de cellules leucémiques

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Effect of the unfolded protein response on MHC class I antigen presentation

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Extent of intra-isolate genetic polymorphism in glomus etunicatum using a molecular genetic approach

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Enforcing dendritic cell vaccines by manipulating the MHC II antigen presentation pathway

Les vaccins à base de cellules dendritiques (DCs) constituent une avenue très populaire en immunothérapie du cancer. Alors que ces cellules peuvent présenter des peptides exogènes ajoutés au milieu, l’efficacité de chargement de ces peptides au le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II est limitée. En effet, la majorité des molécules du CMH II à la surface des DCs sont très stable et l’échange de peptide spontané est minime. Confinée aux vésicules endosomales, HLA-DM (DM) retire les peptides des molécules du CMH II en plus de leur accorder une conformation réceptive au chargement de peptides. Il est possible, cependant, de muter le signal de rétention de DM de façon à ce que la protéine s’accumule en surface. Nous avons émis l’hypothèse que ce mutant de DM (DMY) sera aussi fonctionnel à la surface que dans la voie endosomale et qu’il favorisera le chargement de peptides exogènes aux DCs. Nous avons utilisé un vecteur adénoviral pour exprimer DMY dans des DCs et avons montrer que la molécule augmente le chargement de peptides. L’augmentation du chargement peptidique par DMY est autant qualitatif que quantitatif. DMY améliore la réponse T auxiliaire (Th) du coté Th1, ce qui favorise l’immunité anti-cancer. Du côté qualitatif, le chargement de peptides résulte en des complexes peptide-CMHII (pCMH) d’une conformation supérieure (conformère). Ce conformère (Type A) est le préféré pour la vaccination et DMY édite avec succès les complexes pCMH à la surface en éliminant ceux de type B, lesquels sont indésirables. La fonction de DM est régulée par HLA-DO (DO). Ce dernier inhibe l’habilité de DM à échanger le peptide CLIP (peptide dérivée de la chaîne invariante) en fonction du pH, donc dans les endosomes tardifs. Mes résultats indiquent que la surexpression de DO influence la présentation des superantigènes (SAgs) dépendants de la nature du peptide. Il est probable que DO améliore indirectement la liaison de ces SAgs au pCMH dû à l’accumulation de complexe CLIP-CMH, d’autant plus qu’il neutralise la polarisation Th2 normalement observée par CLIP. Ensemble, ces résultats indiquent que DMY est un outil intéressant pour renforcer le chargement de peptides exogènes sur les DCs et ainsi générer des vaccins efficaces. Un effet inattendu de DO sur la présentation de certains SAgs a aussi été observé. Davantage de recherche est nécessaire afin de résoudre comment DMY et DO influence la polarisation des lymphocytes T auxiliaires. Cela conduira à une meilleure compréhension de la présentation antigénique et de son étroite collaboration avec le système immunitaire.