987 resultados para Biology, Molecular|Biology, Microbiology|Health Sciences, Pathology
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Kallikrein-related peptidases, in particular KLK4, 5, 6 and 7 (4-7), often have elevated expression levels in ovarian cancer. In OV-MZ-6 ovarian cancer cells, combined expression of KLK4-7 reduces cell adhesion and increases cell invasion and resistance to paclitaxel. The present work investigates how KLK4-7 shape the secreted proteome ("secretome") and proteolytic profile ("degradome") of ovarian cancer cells. The secretome comparison consistently identified >900 proteins in three replicate analyses. Expression of KLK4-7 predominantly affected the abundance of proteins involved in cell-cell communication. Among others, this includes increased levels of transforming growth factor β-1 (TGFβ-1). KLK4-7 co-transfected OV-MZ-6 cells share prominent features of elevated TGFβ-1 signaling, including increased abundance of neural cell adhesion molecule L1 (L1CAM). Augmented levels of TGFβ-1 and L1CAM upon expression of KLK4-7 were corroborated in vivo by an ovarian cancer xenograft model. The degradomic analysis showed that KLK4-7 expression mostly affected cleavage sites C-terminal to arginine, corresponding to the preference of kallikreins 4, 5 and 6. Putative kallikrein substrates include chemokines, such as growth differentiation factor 15 (GDF 15) and macrophage migration inhibitory factor (MIF). Proteolytic maturation of TGFβ-1 was also elevated. KLK4-7 have a pronounced, yet non-degrading impact on the secreted proteome, with a strong association between these proteases and TGFβ-1 signaling in tumor biology. © 2013 Federation of European Biochemical Societies.
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Computational models represent a highly suitable framework, not only for testing biological hypotheses and generating new ones but also for optimising experimental strategies. As one surveys the literature devoted to cancer modelling, it is obvious that immense progress has been made in applying simulation techniques to the study of cancer biology, although the full impact has yet to be realised. For example, there are excellent models to describe cancer incidence rates or factors for early disease detection, but these predictions are unable to explain the functional and molecular changes that are associated with tumour progression. In addition, it is crucial that interactions between mechanical effects, and intracellular and intercellular signalling are incorporated in order to understand cancer growth, its interaction with the extracellular microenvironment and invasion of secondary sites. There is a compelling need to tailor new, physiologically relevant in silico models that are specialised for particular types of cancer, such as ovarian cancer owing to its unique route of metastasis, which are capable of investigating anti-cancer therapies, and generating both qualitative and quantitative predictions. This Commentary will focus on how computational simulation approaches can advance our understanding of ovarian cancer progression and treatment, in particular, with the help of multicellular cancer spheroids, and thus, can inform biological hypothesis and experimental design.
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Until recently, the low-abundance (LA) range of the serum proteome was an unexplored reservoir of diagnostic information. Today it is increasingly appreciated that a diagnostic goldmine of LA biomarkers resides in the blood stream in complexed association with more abundant higher molecular weight carrier proteins such as albumin and immunoglobulins. As we now look to the possibility of harvesting these LA biomarkers more efficiently through engineered nano-scale particles, mathematical approaches are needed in order to reveal the mechanisms by which blood carrier proteins act as molecular 'mops' for LA diagnostic cargo, and the functional relationships between bound LA biomarker concentrations and other variables of interest such as biomarker intravasation and clearance rates and protein half-lives in the bloodstream. Here we show, by simple mathematical modeling, how the relative abundance of large carrier proteins and their longer half-lives in the bloodstream work together to amplify the total blood concentration of these tiny biomarkers. The analysis further suggests that alterations in the production of biomarkers lead to gradual rather than immediate changes in biomarker levels in the blood circulation. The model analysis also points to the characteristics of artificial nano-particles that would render them more efficient harvesters of tumor biomarkers in the circulation, opening up possibilities for the early detection of curable disease, rather than simply better detection of advanced disease.
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The fields of molecular biology and cell biology are being flooded with complex genomic and proteomic datasets of large dimensions. We now recognize that each molecule in the cell and tissue can no longer be viewed as an isolated entity. Instead, each molecule must be considered as one member of an interacting network. Consequently, there is an urgent need for mathematical models to understand the behavior of cell signaling networks in health and in disease.
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The ubiquitin-proteasome system targets many cellular proteins for degradation and thereby controls most cellular processes. Although it is well established that proteasome inhibition is lethal, the underlying mechanism is unknown. Here, we show that proteasome inhibition results in a lethal amino acid shortage. In yeast, mammalian cells, and flies, the deleterious consequences of proteasome inhibition are rescued by amino acid supplementation. In all three systems, this rescuing effect occurs without noticeable changes in the levels of proteasome substrates. In mammalian cells, the amino acid scarcity resulting from proteasome inhibition is the signal that causes induction of both the integrated stress response and autophagy, in an unsuccessful attempt to replenish the pool of intracellular amino acids. These results reveal that cells can tolerate protein waste, but not the amino acid scarcity resulting from proteasome inhibition.
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Carcinoma ex pleomorphic adenoma (Ca ex PA) is a carcinoma arising from a primary or recurrent benign pleomorphic adenoma. It often poses a diagnostic challenge to clinicians and pathologists. This study intends to review the literature and highlight the current clinical and molecular perspectives about this entity. The most common clinical presentation of CA ex PA is of a firm mass in the parotid gland. The proportion of adenoma and carcinoma components determines the macroscopic features of this neoplasm. The entity is difficult to diagnose pre-operatively. Pathologic assessment is the gold standard for making the diagnosis. Treatment for Ca ex PA often involves an ablative surgical procedure which may be followed by radiotherapy. Overall, patients with Ca ex PA have a poor prognosis. Accurate diagnosis and aggressive surgical management of patients presenting with Ca ex PA can increase their survival rates. Molecular studies have revealed that the development of Ca ex PA follows a multi-step model of carcinogenesis, with the progressive loss of heterozygosity at chromosomal arms 8q, then 12q and finally 17p. There are specific candidate genes in these regions that are associated with particular stages in the progression of Ca ex PA. In addition, many genes which regulate tumour suppression, cell cycle control, growth factors and cell-cell adhesion play a role in the development and progression of Ca ex PA. It is hopeful that these molecular data can give clues for the diagnosis and management of the disease.
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Nucleopolyhedrovirus (NPV) has become an integral part of integrated pest management (IPM) in many Australian agricultural and horticultural crops. This is the culmination of years of work conducted by researchers at the Queensland Department of Primary Industries and Fisheries (QDPI&F) and Ag Biotech Australia Pty Ltd. In the early 1970’s researchers at QDPI&F identified and isolated a virus in Helicoverpa armigera populations in the field. This NPV was extensively studied and shown to be highly specific to Helicoverpa and Heliothis species. Further work showed that when used appropriately the virus could be used effectively to manage these insects in crops such as sorghum, cotton, chickpea and sweet corn. A similar virus was first commercially produced in the USA in the 1970’s. This product, Elcar®, was introduced into Australia in the late 1970’s by Shell Chemicals with limited success. A major factor contributing to the poor adoption of Elcar was the concurrent enormous success of the synthetic pyrethroids. The importance of integrated pest management was probably also not widely accepted at that time. Gradual development of insect resistance to synthetic pyrethroids and other synthetic insecticides in Australia and the increased awareness of the importance of IPM meant that researchers once again turned their attentions to environmentally friendly pest management tools such NPV and beneficial insects. In the 1990’s a company called Rhone-Poulenc registered an NPV for use in Australian sorghum, chickpea and cotton. This product, Gemstar®, was imported from the USA. In 2000 Ag Biotech Australia established an in-vivo production facility in Australia to produce commercial volumes of a product similar to the imported product. This product was branded, ViVUS®, and was first registered and sold commercially in Australia in 2003. The initial production of ViVUS used a virus identical to the American product but replicating it in an Australian Helicoverpa species, H. armigera. Subsequent research collaboration between QDPI&F and Ag Biotech reinvigorated interest in the local virus strain. This was purified and the production system adapted to produce it on a commercial scale. This new version of ViVUS, which was branded ViVUS Gold®, was first registered and sold commercially in 2004. Widespread insect resistance to insecticides and a greater understanding of integrated pest management is leading to increased adoption of technologies such NPV in Australian agriculture.
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Deoxyribonucleic acid (DNA) extraction has considerably evolved since it was initially performed back in 1869. It is the first step required for many of the available downstream applications used in the field of molecular biology. Whole blood samples are one of the main sources used to obtain DNA, and there are many different protocols available to perform nucleic acid extraction on such samples. These methods vary from very basic manual protocols to more sophisticated methods included in automated DNA extraction protocols. Based on the wide range of available options, it would be ideal to determine the ones that perform best in terms of cost-effectiveness and time efficiency. We have reviewed DNA extraction history and the most commonly used methods for DNA extraction from whole blood samples, highlighting their individual advantages and disadvantages. We also searched current scientific literature to find studies comparing different nucleic acid extraction methods, to determine the best available choice. Based on our research, we have determined that there is not enough scientific evidence to support one particular DNA extraction method from whole blood samples. Choosing a suitable method is still a process that requires consideration of many different factors, and more research is needed to validate choices made at facilities around the world.
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The psychrotrophic Antarctic alga, Chlorella vulgaris NJ-7, grows under an extreme environment of low temperature and high salinity. In an effort to better understand the correlation between fatty acid metabolism and acclimation to Antarctic environment, we analyzed its fatty acid compositions. An extremely high amount of Delta(12) unsaturated fatty acids was identified which prompted us to speculate about the involvement of Delta(12) fatty acid desaturase in the process of acclimation. A full-length cDNA sequence, designated CvFAD2, was isolated from C. vulgaris NJ-7 via reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and RACE methods. Sequence alignment and phylogenetic analysis showed that the gene was homologous to known microsomal Delta(12)-FADs with the conserved histidine motifs. Heterologous expression in yeast was used to confirm the regioselectivity and the function of CvFAD2. Linoleic acid (18:2), normally not present in wild-type yeast cells, was detected in transformants of CvFAD2. The induction of CvFAD2 at an mRNA level under cold stress and high salinity is detected by real-time PCR. The results showed that both temperature and salinity motivated the upregulation of CvFAD2 expression. The accumulation of CvFAD2 increased 2.2-fold at 15A degrees C and 3.9-fold at 4A degrees C compared to the alga at 25A degrees C. Meanwhile a 1.7- and 8.5-fold increase at 3 and 6% NaCl was detected. These data suggest that CvFAD2 is the enzyme responsible for the Delta(12) fatty acids desaturation involved in the adaption to cold and high salinity for Antarctic C. vugaris NJ-7.
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Thesis (Master's)--University of Washington, 2015
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Il est reconnu, depuis une centaine d’années, que des désordres de la coagulation, regroupés sous le terme de coagulopathies, sont souvent associés au développement néoplasique. Pendant de nombreuses années, ces coagulopathies furent souvent reconnues comme une simple conséquence du développement du cancer. D’ailleurs, pour les cliniciens, l’apparition de ces anomalies sanguines constitue souvent le premier signe clinique d’un cancer occulte. Toutefois, l’étude approfondie du lien existant entre le système hémostatique et le cancer indique que différents facteurs hémostatiques vont interagir avec soit l’environnement tumoral ou soit la tumeur elle-même et influencer le développement du cancer. Au cours de nos travaux, nous avons porté une attention particulière à deux protéines jouant un rôle primordial dans l’hémostase. Le facteur tissulaire (TF) et l’inhibiteur du facteur tissulaire (TFPI) peuvent jouer des rôles pro- ou anti-néoplasique, et ce indépendamment de leurs fonctions hémostatiques normales. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons étudié les propriétés antiangiogéniques de TFPI. L’angiogenèse, soit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir du réseau pré-existant, est reconnue comme étant une étape clée du développement tumoral. D’après nos travaux, le TFPI peut inhiber la formation de structures de type capillaire des cellules endothéliales (CEs) de la veine ombilicale humaine (HUVEC), et ce à une IC 50 de 5 nM, soit la concentration physiologique de l’inhibiteur. De plus, le TFPI bloque la migration des cellules endothéliales lorsque ces dernières sont stimulées par la sphingosine-1-phosphate (S1P), une molécule relâchée lors de l’activation des plaquettes sanguines. Cette inhibition de la migration cellulaire s’explique par l’effet du TFPI sur l’adhésion des CEs. En effet, TFPI inhibe la phosphorylation de deux protéines clées participant à la formation des complexes d’adhésion focales soit FAK (focal adhesion kinase) et PAX (paxilin). L’inhibition de ces deux protéines suggère qu’il y ait une réorganisation des complexes focaux, pouvant expliquer la perte d’adhérence. Finalement, des études de microscopie confocale démontrent que les cellules traitées au TFPI changent de morphologie au niveau du cytosquelette d’actine provoquant une désorganisation des structures migratoires (pseudopodes). Les effets du TFPI au niveau de la migration, de l’adhésion et de la morphologie cellulaire sont strictement spécifiques aux cellules endothéliales humaines, puisque aucun n’effet n’est observé en traitant des cellules cancéreuses de glioblastomes (GB) humains, qui sont normalement des tumeurs hautement vascularisées. En résumé, cette première étude démontre que le TFPI est un inhibiteur de l’angiogenèse. Dans le second volet de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux différents rôles de TF, le principal activateur de la coagulation. Cette protéine est également impliquée dans le développement néoplasique et notamment celui des médulloblastomes (MB) chez l’enfant via des fonctions hémostatiques et non-hémostatiques. Nos travaux démontrent que l’expression de TF est induite par la voie de signalisation de HGF (hepatocyte growth factor) et de son récepteur Met. Cet effet de HGF/Met semble spécifique aux MB puisque HGF ne peut stimuler l’expression de TF au niveau des cellules cancéreuses de glioblastomes. TF, exprimé à la surface des cellules médulloblastiques (DAOY), est responsable de l’activité pro-thrombogénique de ces cellules, ainsi qu’un acteur important de la migration de ces cellules en réponse au facteur VIIa (FVIIa). De plus, en étudiant 18 spécimens cliniques de MB, nous avons établi un lien entre l’intensité d’expression de TF et de Met. L’importance de cette corrélation est également suggérée par l’observation que les cellules exprimant les plus forts taux de TF et de Met sont également les plus agressives en termes d’index de prolifération et de dissémination métastatiques. En résumé, ces travaux représentent le point de départ pour la mise au point de TF comme un marqueur diagnostique clinique dans les cas de tumeurs du cerveau pédiatriques. De plus, l’élucidation de la voie de signalisation moléculaire responsable de l’expression de TF permet de mieux comprendre la biologie et le fonctionnement de ces tumeurs et de relier le profil d’expression de TF aux phénotypes agressifs de la maladie. Il est reconnu que HGF peut également jouer un rôle protecteur contre l’apoptose. Dans le troisième volet de cette thèse, nous avons remarqué que cette protection est corrélée à l’expression de TF. En réduisant à néant l’expression de TF à l’aide de la technologie des ARN silencieux (siRNA), nous démontrons que HGF ne protège plus les cellules contre l’apoptose. Donc, TF médie l’activité anti-apoptotique de HGF. TF assume cette protection en inactivant la phosphorylation de p53 sur la sérine 15, empêchant ainsi la translocation de p53 au noyau. Finalement, l’expression de TF et son interaction avec le FVIIa, au niveau des cellules médulloblastiques favorise la survie de ces dernières et ce même si elles sont soumises à de fortes concentrations de médicaments couramment utilisées en cliniques. Ce troisième et dernier volet démontre l’implication de TF en tant que facteur impliqué dans la survie des cellules cancéreuses, favorisant ainsi le développement de la tumeur. Dans son ensemble, cette thèse vise à démontrer que les facteurs impliqués normalement dans des fonctions hémostatiques (TFPI et TF) peuvent contribuer à réguler le développement tumoral. Tout système physiologique et pathologique est dépendant d’un équilibre entre activateur et inhibiteur et la participation de TF et de TFPI à la régulation du développement néoplasique illustre bien cette balance délicate. Par sa contribution anti- ou pro-néoplasique le système hémostatique constitue beaucoup plus qu’une simple conséquence du cancer; il fait partie par l’action de TF des stratégies élaborées par les cellules cancéreuses pour assurer leur croissance, leur déplacement et leur survie, alors que TFPI tente de limiter la croissance tumorale en diminuant la vascularisation.
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La phagocytose est un processus cellulaire par lequel de larges particules sont internalisées dans une vésicule, le phagosome. Lorsque formé, le phagosome acquiert ses propriétés fonctionnelles à travers un processus complexe de maturation nommé la biogénèse du phagolysosome. Cette voie implique une série d’interactions rapides avec les organelles de l’appareil endocytaire permettant la transformation graduelle du phagosome nouvellement formé en phagolysosome à partir duquel la dégradation protéolytique s’effectue. Chez l’amibe Dictyostelium discoideum, la phagocytose est employée pour ingérer les bactéries de son environnement afin de se nourrir alors que les organismes multicellulaires utilisent la phagocytose dans un but immunitaire, où des cellules spécialisées nommées phagocytes internalisent, tuent et dégradent les pathogènes envahissant de l’organisme et constitue la base de l’immunité innée. Chez les vertébrés à mâchoire cependant, la transformation des mécanismes moléculaires du phagosome en une organelle perfectionnée pour l’apprêtement et la présentation de peptides antigéniques place cette organelle au centre de l’immunité innée et de l’immunité acquise. Malgré le rôle crucial auquel participe cette organelle dans la réponse immunitaire, il existe peu de détails sur la composition protéique et l’organisation fonctionnelles du phagosome. Afin d’approfondir notre compréhension des divers aspects qui relient l’immunité innée et l’immunité acquise, il devient essentiel d’élargir nos connaissances sur les fonctions moléculaire qui sont recrutées au phagosome. Le profilage par protéomique à haut débit de phagosomes isolés fut extrêmement utile dans la détermination de la composition moléculaire de cette organelle. Des études provenant de notre laboratoire ont révélé les premières listes protéiques identifiées à partir de phagosomes murins sans toutefois déterminer le ou les rôle(s) de ces protéines lors du processus de la phagocytose (Brunet et al, 2003; Garin et al, 2001). Au cours de la première étude de cette thèse (Stuart et al, 2007), nous avons entrepris la caractérisation fonctionnelle du protéome entier du phagosome de la drosophile en combinant diverses techniques d’analyses à haut débit (protéomique, réseaux d’intéractions protéique et ARN interférent). En utilisant cette stratégie, nous avons identifié 617 protéines phagosomales par spectrométrie de masse à partir desquelles nous avons accru cette liste en construisant des réseaux d’interactions protéine-protéine. La contribution de chaque protéine à l’internalisation de bactéries fut ensuite testée et validée par ARN interférent à haut débit et nous a amené à identifier un nouveau régulateur de la phagocytose, le complexe de l’exocyst. En appliquant ce modèle combinatoire de biologie systémique, nous démontrons la puissance et l’efficacité de cette approche dans l’étude de processus cellulaire complexe tout en créant un cadre à partir duquel il est possible d’approfondir nos connaissances sur les différents mécanismes de la phagocytose. Lors du 2e article de cette thèse (Boulais et al, 2010), nous avons entrepris la caractérisation moléculaire des étapes évolutives ayant contribué au remodelage des propriétés fonctionnelles de la phagocytose au cours de l’évolution. Pour ce faire, nous avons isolé des phagosomes à partir de trois organismes distants (l’amibe Dictyostelium discoideum, la mouche à fruit Drosophila melanogaster et la souris Mus musculus) qui utilisent la phagocytose à des fins différentes. En appliquant une approche protéomique à grande échelle pour identifier et comparer le protéome et phosphoprotéome des phagosomes de ces trois espèces, nous avons identifié un cœur protéique commun à partir duquel les fonctions immunitaires du phagosome se seraient développées. Au cours de ce développement fonctionnel, nos données indiquent que le protéome du phagosome fut largement remodelé lors de deux périodes de duplication de gènes coïncidant avec l’émergence de l’immunité innée et acquise. De plus, notre étude a aussi caractérisée en détail l’acquisition de nouvelles protéines ainsi que le remodelage significatif du phosphoprotéome du phagosome au niveau des constituants du cœur protéique ancien de cette organelle. Nous présentons donc la première étude approfondie des changements qui ont engendré la transformation d’un compartiment phagotrophe à une organelle entièrement apte pour la présentation antigénique.
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réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar.
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Les métaux lourds (ML) s’accumulent de plus en plus dans les sols à l’échelle mondiale, d’une part à cause des engrais minéraux et divers produits chimiques utilisés en agriculture intensive, et d’autre part à cause des activités industrielles. Toutes ces activités génèrent des déchets toxiques qui s’accumulent dans l’environnement. Les ML ne sont pas biodégradables et leur accumulation cause donc des problèmes de toxicité des sols et affecte la biodiversité des microorganismes qui y vivent. La fertilisation en azote (N) est une pratique courante en agriculture à grande échelle qui permet d’augmenter la fertilité des sols et la productivité des cultures. Cependant, son utilisation à long terme cause plusieurs effets néfastes pour l'environnement. Par exemple, elle augmente la quantité des ML dans les sols, les nappes phréatiques et les plantes. En outre, ces effets néfastes réduisent et changent considérablement la biodiversité des écosystèmes terrestres. La structure des communautés des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) a été étudiée dans des sols contaminés par des ML issus de la fertilisation à long terme en N. Le rôle des différentes espèces de CMA dans l'absorption et la séquestration des ML a été aussi investigué. Dans une première expérience, la structure des communautés de CMA a été analysée à partir d’échantillons de sols de sites contaminés par des ML et de sites témoins non-contaminés. Nous avons constaté que la diversité des CMA indigènes a été plus faible dans les sols et les racines des plantes récoltées à partir de sites contaminés par rapport aux sites noncontaminés. Nous avons également constaté que la structure de la communauté d'AMF a été modifiée par la présence des ML dans les sols. Certains ribotypes des CMA ont été plus souvent associés aux sites contaminés, alors que d’autres ribotypes ont été associés aux sites non-contaminés. Cependant, certains ribotypes ont été observés aussi bien dans les sols pollués que non-pollués. Dans une deuxième expérience, les effets de la fertilisation organique et minérale (N) sur les différentes structures des communautés des CMA ont été étudiés. La variation de la structure de la communauté de CMA colonisant les racines a été analysée en fonction du type de fertilisation. Certains ribotypes de CMA étaient associés à la fertilisation organique et d'autres à la fertilisation minérale. En revanche, la fertilisation minérale a réduit le nombre de ribotypes de CMA alors que la fertilisation organique l’a augmenté. Dans cette expérience, j’ai démontré que le changement de structure des communautés de CMA colonisant des racines a eu un effet significatif sur la productivité des plantes. Dans une troisième expérience, le rôle de deux espèces de CMA (Glomus irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du cadmium (Cd) par des plants de tournesol cultivés dans des sols amendés avec trois niveaux différents de Cd a été évalué. J’ai démontré que les deux espèces de CMA affectent différemment l’absorption ou la séquestration de ce ML par les plants de tournesol. Cette expérience a permis de mieux comprendre le rôle potentiel des CMA dans l'absorption des ML selon la concentration de cadmium dans le sol et les espèces de CMA. Mes recherches de doctorat démontrent donc que la fertilisation en N affecte la structure des communautés des CMA dans les racines et le sol. Le changement de structure de la communauté de CMA colonisant les racines affecte de manière significative la productivité des plantes. J’ai aussi démontré que, sous nos conditions expériemntales, l’espèce de CMA G. irregulare a été observée dans tous les sites (pollués et non-pollués), tandis que le G. mosseae n’a été observé en abondance que dans les sites contaminés. Par conséquent, j’ai étudié le rôle de ces deux espèces (G. irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du Cd par le tournesol cultivé dans des sols amendés avec trois différents niveaux de Cd en serre. Les résultats indiquent que les espèces de CMA ont un potentiel différent pour atténuer la toxicité des ML dans les plantes hôtes, selon le niveau de concentration en Cd. En conclusion, mes travaux suggèrent que le G. irregulare est une espèce potentiellement importante pour la phytoextration du Cd, alors que le G. mosseae pourrait être une espèce appropriée pour phytostabilisation du Cd et du Zn.