934 resultados para ATP-diphosphohydrolase
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Résumé au large public Notre corps est constitué de différents types de cellules. La condition minimale ou primordiale pour la survie des cellules est d'avoir de l'énergie. Cette tâche est assumée en partie par une protéine qui se situe dans la membrane de chaque cellule. Nommé Na, K¬ATPase ou pompe à sodium, c'est une protéine pressente dans toutes les cellules chez les mammifères est composée de deux sous-unités, α et β. En transportant 3 ions de sodium hors de la cellule et 2 ions de potassium à l'intérieur de la cellule, elle transforme l'énergie chimique sous forme de l'ATP en énergie motrice, qui permet aux cellules par la suite d'échanger des matériaux entre l'espace intracellulaire et extracellulaire ainsi que d'ingérer des nutriments provenant de son environnement. Le manque de cette protéine chez la souris entraîne la mort de l'embryon. Des défauts fonctionnels de cette protéine sont responsables de plusieurs maladies humaines comme par exemple, un type de migraine. En dehors de sa fonction vitale, cette protéine est également engagée dans diverses activités physiologiques comme la contractilité musculaire, l'activité nerveuse et la régulation du volume sanguin. Vue l'importance de cette protéine, sa découverte par Jens C. Skou en 1957 a été honorée d'un Prix Noble de chimie quarante ans plus tard. Depuis lors, nous connaissons de mieux en mieux les mécanismes de fonctionnement de la Na, K-ATPase. Entre autre, sa régulation par une famille de protéines appelées protéines FXYD. Cette famille contient 7 membres (FXYD 1-7). L'un d'entre eux nommé FXYD 2 est lié à une maladie héréditaire connue sous le nom de hypomagnesemia. Nous disposons actuellement d'informations concernant les conséquences de la régulation par les protéines FXYD sur activité de la Na, K-ATPase, mais nous savons très peu sur le mode d'interaction entre les protéines FXYD et la Na, K-ATPase. Dans ce travail de thèse, nous avons réussi à localiser des zones d'interaction dans la sous- unité a de la Na, K-ATPase et dans FXYD 7. En même temps, nous avons déterminé un 3ème site de liaison spécifique au sodium de la Na, K-ATPase. Une partie de ce site se situe à l'intérieur d'un domaine protéique qui interagit avec les protéines FXYD. De plus, ce site a été démontré comme responsable d'un mécanisme de transport de la Na, K-ATPase caractérisé par un influx ionique. En conclusion, les résultats de ce travail de thèse fournissent de nouvelles preuves sur les régions d'interaction entre la Na, K-ATPase et les protéines FXYD. La détermination d'un 3ème site spécifique au sodium et sa relation avec un influx ionique offrent la possibilité 1) d'explorer les mécanismes avec lesquels les protéines FXYD régulent l'activité de la Na, ATPase et 2) de localiser un site à sodium qui est essentielle pour mieux comprendre l'organisation et le fonctionnement de la Na, K-ATPase. Résumé Les gradients de concentration de Na+ et de K+ à travers la membrane plasmatique des cellules animales sont cruciaux pour la survie et l'homéostasie de cellules. De plus, des fonctions cellulaires spécifiques telles que la reabsorption de Na dans le rein et le côlon, la contraction musculaire et l'excitabilité nerveuse dépendent de ces gradients. La Na, K¬ATPase ou pompe à sodium est une protéine membranaire ubiquitaire. Elle crée et maintient ces gradients en utilisant l'énergie obtenu par l'hydrolyse de l'adénosine triphosphate. L'unité fonctionnelle minimale de cette protéine se compose d'une sous-unité catalytique α et d'une sous-unité régulatrice β. Récemment, il a été montré que des membres de la famille FXYD, sont des régulateurs tissu-spécifiques de la Na, K-ATPase qui influencent ses propriétés de transport. Cependant, on connaît peu de chose au sujet de la nature moléculaire de l'interaction entre les protéines FXYD et la Na, K-ATPase. Dans cette étude, nous fournissons, pour la première fois, l'évidence directe que des résidus du domaine transmembranaire (TM) 9 de la sous-unité α de la Na, K-ATPase sont impliqués dans l'interaction fonctionnelle et structurale avec les protéines FXYD. De plus nous avons identifié des régions dans le domaine transmembranaire de FXYD 7 qui sont importantes pour l'association stable avec la Na, K-ATPase et une série de résidus responsables des régulations fonctionnelles. Nous avons aussi montré les contributions fonctionnelles du TM 9 de la Na, K-ATPase à la translocation de Na + en déterminant un 3ème site spécifique au Na+. Ce site se situe probablement dans un espace entre TM 9, TM 6 et TM 5 de la sous-unité α de la pompe à sodium. De plus, nous avons constaté que le 3ème site de Na + est fonctionnellement lié à un courant entrant de la pompe sensible à l'ouabaïne et activé par le pH acide. En conclusion, ce travail donne de nouvelles perspectives de l'interaction structurale et fonctionnelle entre les protéines FXYD et la Na, K-ATPase. En outre, les contributions fonctionnelles de TM 9 offrent de nouvelles possibilités pour explorer le mécanisme par lequel les protéines FXYD régulent les propriétés fonctionnelles de la Na, K-ATPase. La détermination du 3ème site au Na + fournit une compréhension avancée du site spécifique au Na + de la Na, K-ATPase et du mécanisme de transport de la Na, K-ATPase. Summary The Na+ and K+ gradients across the plasma membrane of animal cells are crucial for cell survival and homeostasis. Moreover, specific tissue functions such as Na+ reabsorption in kidney and colon, muscle contraction and nerve excitability depend on the maintenance of these gradients. Na, K-ATPase or sodium pump, an ubiquitous membrane protein, creates and maintains these gradients by using the energy from the hydrolysis of ATP. The minimal functional unit of this protein is composed of a catalytic α subunit and a regulatory β subunit. Recently, members of the FXYD family, have been reported to be tissue-specific regulators of Na, K-ATPase by influencing its transport properties. However, little is known about the molecular nature of the interaction between FXYD proteins and Na, K-ATPase. In this study, we provide, for the first time, direct evidence that residues from the transmembrane (TM) domain 9 of the α subunit of Na, K-ATPase are implicated in the functional and structural interaction with FXYD proteins. Moreover, we have identified regions in the TM domain of FXYD 7 important for the stable association with Na, K-ATPase and a stretch of residues responsible for the functional regulations. We have further revealed the functional contributions of TM 9 of the Na, K-ATPase α subunit to the Na+ translocation by determining a 3rd Na+-specific cation binding site. This site is likely in a space between TM 9, TM 6 and TM 5 of the a subunit of the sodium pump. Moreover, we have found that the 3rd Na+ binding site is functionally linked to an acidic pH- activated ouabain-sensitive inward pump current. In conclusion, this work gives new insights into the structural and functional interaction between FXYD proteins and Na, K-ATPase. Functional contributions of TM 9 offer new possibilities to explore the mechanism by which FXYD proteins regulate functional properties of Na, K-ATPase. The determination of the 3rd Na+ binding site provides an advanced understanding concerning the Na+ -specific binding site of Na, K-ATPase and the 3rd Na+ site related transport mechanism.
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Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.
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SUMMARY Following the complete sequencing of the human genome, the field of nutrition has begun utilizing this vast quantity of information to comprehensively explore the interactions between diet and genes. This approach, coined nutrigenomics, aims to determine the influence of common dietary ingredients on the genome, and attempts to relate the resulting different phenotypes to differences in the cellular and/or genetic response of the biological system. However, complementary to defining the biological outcomes of dietary ingredients, we must also understand the influence of the multiple factors (such as the microbiota, bile, and function of transporters) that may contribute to the bioavailability, and ultimately bioefficacy, of these ingredients. The gastrointestinal tract (GIT) is the body's foremost tissue boundary, interacting with nutrients, exogenous compounds and microbiota, and whose condition is influenced by the complex interplay between these environmental factors and genetic elements. In order to understand GIT nutrient-gene interactions, our goal was to comprehensively elucidate the region-specific gene expression underlying intestinal functions. We found important regional differences in the expression of members of the ATP-binding cassette family of transporters in the mouse intestine, suggesting that absorption of dietary compounds may vary along the GIT. Furthermore, the influence of the microbiota on host gene expression indicated that this luminal factor predominantly influences immune function and water transport throughout the GIT; however, the identification of region-specific functions suggest distinct host-bacterial interactions along the GIT. Thus, these findings reinforce that to understand nutrient bioavailability and GIT function, one must consider the physiologically distinct regions of the gut. Nutritional molecules absorbed by the enterocytes of the GIT enter circulation and will be selectively absorbed and metabolised by tissues throughout the body; however, their bioefficacy in the body will depend on the unique and shared molecular mechanisms of the various tissues. Using a nutrigenomic approach, the biological responses of the liver and hippocampus of mice fed different long chain-polyunsaturated fatty acids diets revealed tissue-specific responses. Furthermore, we identified stearoyl-CoA desaturase as a hepatic target for arachidonic acid, suggesting a potentially novel molecular mechanism that may protect against diet-induced obesity. In summary, this work begins to unveil the fundamentally important role that nutrigenomics will play in unravelling the molecular mechanisms, and those exogenous factors capable of influencing these mechanisms, that regulate the bioefficacy of nutritional molecules. RÉSUMÉ Suite au séquençage complet du génome humain, le domaine de la nutrition a commencé à utiliser cette vaste quantité d'information pour explorer de manière globale les interactions entre la nourriture et les gènes. Cette approche, appelée « nutrigenomics », a pour but de déterminer l'influence d'ingrédients couramment utilisés dans l'alimentation sur le génome, et d'essayer de relier ces différents phénotypes, ainsi révélés, à des différences de réponses cellulaires et/ou génétiques. Cependant, en plus de définir les effets biologiques d'ingrédients alimentaires, il est important de comprendre l'influence des multiples facteurs (telle que la microflore, la bile et la fonction des transporteurs) pouvant contribuer à la bio- disponibilité et par conséquent à l'efficacité de ces ingrédients. Le tractus gastro-intestinal (TGI), qui est la première barrière vers les tissus, interagit avec les nutriments, les composés exogènes et la microflore. La fonction de cet organe est influencée par les interactions complexes entre les facteurs environnementaux et les éléments génétiques. Dans le but de comprendre les interactions entre les nutriments et les gènes au niveau du TGI, notre objectif a été de décrire de manière globale l'expression génique spécifique de chaque région de l'intestin définissant leurs fonctions. Nous avons trouvé d'importantes différences régionales dans l'expression des transporteurs de la famille des « ATP-binding cassette transporter » dans l'intestin de souris, suggérant que l'absorption des composés alimentaires puisse varier le long de l'intestin. De plus, l'étude des effets de la microflore sur l'expression des gènes hôtes a indiqué que ce facteur de la lumière intestinale influence surtout la fonction immunitaire et le transport de l'eau à travers l'intestin. Cependant, l'identification des fonctions spécifiques de chaque région suggère des interactions distinctes entre l'hôte et les bactéries le long de l'intestin. Ainsi, ces résultats renforcent l'idée que la compréhension de la bio-disponibilité des nutriments, et par conséquent la fonction du TGI, doit prendre en considération les différences régionales. Les molécules nutritionnelles transportées par les entérocytes jusqu'à la circulation sanguine, sont ensuite sélectivement absorbées et métabolisées par les différents tissus de l'organisme. Cependant, leur efficacité biologique dépendra du mécanisme commun ou spécifique de chaque tissu. En utilisant une approche « nutriogenomics », nous avons pu mettre en évidence les réponses biologiques spécifiques du foie et de l'hippocampe de souris nourris avec des régimes supplémentés avec différents acides gras poly-insaturés à chaîne longue. De plus, nous avons identifié la stearoyl-CoA desaturase comme une cible hépatique pour l'acide arachidonique, suggérant un nouveau mécanisme moléculaire pouvant potentiellement protéger contre le développement de l'obésité. En résumé, ce travail a permis de dévoiler le rôle fondamental qu'une approche telle que la « nutrigenomics » peut jouer dans le décryptage des mécanismes moléculaires et de leur régulation par des facteurs exogènes, qui ensemble vont contrôler l'efficacité biologique des nutriments.
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Mutations in the cyclin-dependent kinase-like 5 gene (CDKL5) have been described in epileptic encephalopathies in females with infantile spasms with features that overlap with Rett syndrome. With more than 80 reported patients, the phenotype of CDKL5-related encephalopathy is well-defined. The main features consist of seizures starting before 6 months of age, severe intellectual disability with absent speech and hand stereotypies and deceleration of head growth, which resembles Rett syndrome. However, some clinical discrepancies suggested the influence of genetics and/or environmental factors. No genotype-phenotype correlation has been defined and thus there is a need to examine individual mutations. In this study, we analyzed eight recurrent CDKL5 mutations to test whether the clinical phenotype of patients with the same mutation is similar and whether patients with specific CDKL5 mutations have a milder phenotype than those with other CDKL5 mutations. Patients bearing missense mutations in the ATP binding site such as the p.Ala40Val mutation typically walked unaided, had normocephaly, better hand use ability, and less frequent refractory epilepsy when compared to girls with other CDKL5 mutations. In contrast, patients with mutations in the kinase domain (such as p.Arg59X, p.Arg134X, p.Arg178Trp/Pro/Gln, or c.145 + 2T > C) and frameshift mutations in the C-terminal region (such as c.2635_2636delCT) had a more severe phenotype with infantile spasms, refractory epileptic encephalopathy, absolute microcephaly, and inability to walk. It is important for clinicians to have this information when such patients are diagnosed. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.
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BACKGROUND AND AIMS Flawed ABC transporter functions may contribute to increased risk of drug-induced liver injury (DILI). We aimed to analyse the influence of genetic variations in ABC transporters on the risk of DILI development and clinical presentations in a large Spanish DILI cohort. METHODS A total of ten polymorphisms in ABCB1 (1236T>C, 2677G>T,A, 3435T>C), ABCB4 (1954A>G) and ABCC2 (-1774G>del, -1549A>G, -24C>T, 1249G>A, 3972C>T and 4544G>A) were genotyped using Taqman 5' allelic discrimination assays or sequencing in 141 Spanish DILI patients and 161 controls. The influence of specific genotypes, alleles and haplotypes on the risk of DILI development and clinical presentations was analysed. RESULTS None of the individual polymorphisms or haplotypes was found to be associated with DILI development. Carriers homozygous for the ABCC2 -1774del allele were however only found in DILI patients. Hence, this genotype could potentially be associated with increased risk, though its low frequency in our Spanish cohort prevented a final conclusion. Furthermore, carriers homozygous for the ABCC2 -1774G/-1549A/-24T/1249G/3972T/4544G haplotype were found to have a higher propensity for total bilirubin elevations when developing DILI. CONCLUSIONS Our findings do not support a role for the analysed polymorphisms in the ABCB1, ABCB4 and ABCC2 transporter genes in DILI development in Spanish patients. The ABCC2 -1774deldel genotype was however restricted to DILI cases and could potentially contribute to enhanced DILI susceptibility.
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Candida glabrata is an emerging opportunistic pathogen that is known to develop resistance to azole drugs due to increased drug efflux. The mechanism consists of CgPDR1-mediated upregulation of ATP-binding cassette transporters. A range of gain-of-function (GOF) mutations in CgPDR1 have been found to lead not only to azole resistance but also to enhanced virulence. This implicates CgPDR1 in the regulation of the interaction of C. glabrata with the host. To identify specific CgPDR1-regulated steps of the host-pathogen interaction, we investigated in this work the interaction of selected CgPDR1 GOF mutants with murine bone marrow-derived macrophages and human acute monocytic leukemia cell line (THP-1)-derived macrophages, as well as different epithelial cell lines. GOF mutations in CgPDR1 did not influence survival and replication within macrophages following phagocytosis but led to decreased adherence to and uptake by macrophages. This may allow evasion from the host's innate cellular immune response. The interaction with epithelial cells revealed an opposite trend, suggesting that GOF mutations in CgPDR1 may favor epithelial colonization of the host by C. glabrata through increased adherence to epithelial cell layers. These data reveal that GOF mutations in CgPDR1 modulate the interaction with host cells in ways that may contribute to increased virulence.
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Benznidazole (BZ) is one of the two drugs used for Chagas disease treatment. Nevertheless therapeutic failures of BZ have been reported, which were mostly attributed to variable drug susceptibility among Trypanosoma cruzistrains. ATP-binding cassette (ABC) transporters are involved in a variety of translocation processes and some members have been implicated in drug resistance. Here we report the characterisation of the first T. cruzi ABCG transporter gene, named TcABCG1, which is over-expressed in parasite strains naturally resistant to BZ. Comparison ofTcABCG1 gene sequence of two TcI BZ-resistant strains with CL Brener BZ-susceptible strain showed several single nucleotide polymorphisms, which determined 11 amino acid changes. CL Brener transfected with TcI transporter genes showed 40-47% increased resistance to BZ, whereas no statistical significant increment in drug resistance was observed when CL Brener was transfected with the homologous gene. Only in the parasites transfected with TcI genes there was 2-2.6-fold increased abundance of TcABCG1transporter protein. The analysis in wild type strains also suggests that the level of TcABCG1transporter is related to BZ natural resistance. The characteristics of untranslated regions of TcABCG1genes of BZ-susceptible and resistant strains were investigated by computational tools.
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Mitochondria in intact cells maintain low Na(+) levels despite the large electrochemical gradient favoring cation influx into the matrix. In addition, they display individual spontaneous transient depolarizations. The authors report here that individual mitochondria in living astrocytes exhibit spontaneous increases in their Na(+) concentration (Na(mit)(+) spiking), as measured using the mitochondrial probe CoroNa Red. In a field of view with approximately 30 astrocytes, up to 1,400 transients per minute were typically detected under resting conditions. Na(mit)(+) spiking was also observed in neurons, but was scarce in two nonneural cell types tested. Astrocytic Na(mit)(+) spikes averaged 12.2 +/- 0.8 s in duration and 35.5 +/- 3.2 mM in amplitude and coincided with brief mitochondrial depolarizations; they were impaired by mitochondrial depolarization and ruthenium red pointing to the involvement of a cation uniporter. Na(mit)(+) spiking activity was significantly inhibited by mitochondrial Na(+)/H(+) exchanger inhibition and sensitive to cellular pH and Na(+) concentration. Ca(2+) played a permissive role on Na(mit)(+) spiking activity. Finally, the authors present evidence suggesting that Na(mit)(+) spiking frequency was correlated with cellular ATP levels. This study shows that, under physiological conditions, individual mitochondria in living astrocytes exhibit fast Na(+) exchange across their inner membrane, which reveals a new form of highly dynamic and localized functional regulation.
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We investigated the mechanisms of resistance to carbapenems, aminoglycosides, glycylcyclines, tetracyclines, and quinolones in 90 multiresistant clinical strains of Acinetobacter baumannii isolated from two genetically unrelated A. baumannii clones: clone PFGE-ROC-1 (53 strains producing the OXA-58 β-lactamase enzyme and 18 strains with the OXA-24 β-lactamase) and clone PFGE-HUI-1 (19 strains susceptible to carbapenems). We used real-time reverse transcriptase PCR to correlate antimicrobial resistance (MICs) with expression of genes encoding chromosomal β-lactamases (AmpC and OXA-51), porins (OmpA, CarO, Omp33, Dcap-like, OprB, Omp25, OprC, OprD, and OmpW), and proteins integral to six efflux systems (AdeABC, AdeIJK, AdeFGH, CraA, AbeM, and AmvA). Overexpression of the AdeABC system (level of expression relative to that by A. baumannii ATCC 17978, 30- to 45-fold) was significantly associated with resistance to tigecycline, minocycline, and gentamicin and other biological functions. However, hyperexpression of the AdeIJK efflux pump (level of expression relative to that by A. baumannii ATCC 17978, 8- to 10-fold) was significantly associated only with resistance to tigecycline and minocycline (to which the TetB efflux system also contributed). TetB and TetA(39) efflux pumps were detected in clinical strains and were associated with resistance to tetracyclines and doxycycline. The absence of the AdeABC system and the lack of expression of other mechanisms suggest that tigecycline-resistant strains of the PFGE-HUI-1 clone may be associated with a novel resistance-nodulation-cell efflux pump (decreased MICs in the presence of the inhibitor Phe-Arg β-naphthylamide dihydrochloride) and the TetA(39) system.
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The role of ATP hydrolysis during the RecA-mediated recombination reaction is addressed in this paper. Recent studies indicated that the RecA-promoted DNA strand exchange between completely homologous double- and single-stranded DNA can be very efficient in the absence of ATP hydrolysis. In this work we demonstrate that the energy derived from the ATP hydrolysis is strictly needed to drive the DNA strand exchange through the regions where the interacting DNA molecules are not in a homologous register. Therefore, in addition to the role of the ATP hydrolysis in promoting the dissociation of RecA from the products of the recombination reaction, as described earlier, ATP hydrolysis also plays a crucial role in the actual process of strand exchange, provided that the lack of homologous register obstructs the process of branch migration.
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During mild heat-stress, a native thermolabile polypeptide may partially unfold and transiently expose water-avoiding hydrophobic segments that readily tend to associate into a stable misfolded species, rich in intra-molecular non-native beta-sheet structures. When the concentration of the heat-unfolded intermediates is elevated, the exposed hydrophobic segments tend to associate with other molecules into large stable insoluble complexes, also called "aggregates." In mammalian cells, stress- and mutation-induced protein misfolding and aggregation may cause degenerative diseases and aging. Young cells, however, effectively counteract toxic protein misfolding with a potent network of molecular chaperones that bind hydrophobic surfaces and actively unfold otherwise stable misfolded and aggregated polypeptides. Here, we followed the behavior of a purified, initially mostly native thermolabile luciferase mutant, in the presence or absence of the Escherichia coli DnaK-DnaJ-GrpE chaperones and/or of ATP, at 22 °C or under mild heat-stress. We concomitantly measured luciferase enzymatic activity, Thioflavin-T fluorescence, and light-scattering to assess the effects of temperature and chaperones on the formation, respectively, of native, unfolded, misfolded, and/or of aggregated species. During mild heat-denaturation, DnaK-DnaJ-GrpE+ATP best maintained, although transiently, high luciferase activity and best prevented heat-induced misfolding and aggregation. In contrast, the ATP-less DnaK and DnaJ did not maintain optimal luciferase activity and were less effective at preventing luciferase misfolding and aggregation. We present a model accounting for the experimental data, where native, unfolded, misfolded, and aggregated species spontaneously inter-convert, and in which DnaK-DnaJ-GrpE+ATP specifically convert stable misfolded species into unstable unfolded intermediates.
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The inflammatory prostaglandin E2 (PGE2) cytokine plays a key role in the development of colon cancer. Several studies have shown that PGE2 directly induces the growth of colon cancer cells and furthermore promotes tumor angiogenesis by increasing the production of the vascular endothelial growth factor (VEGF). The signaling intermediaries implicated in these processes have however not been fully characterized. In this report, we show that the mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) plays an important role in PGE2-induced colon cancer cell responses. Indeed, stimulation of LS174T cells with PGE2 increased mTORC1 activity as observed by the augmentation of S6 ribosomal protein phosphorylation, a downstream effector of mTORC1. The PGE2 EP4 receptor was responsible for transducing the signal to mTORC1. Moreover, PGE2 increased colon cancer cell proliferation as well as the growth of colon cancer cell colonies grown in matrigel and blocking mTORC1 by rapamycin or ATP-competitive inhibitors of mTOR abrogated these effects. Similarly, the inhibition of mTORC1 by downregulation of its component raptor using RNA interference blocked PGE2-induced LS174T cell growth. Finally, stimulation of LS174T cells with PGE2 increased VEGF production which was also prevented by mTORC1 inhibition. Taken together, these results show that mTORC1 is an important signaling intermediary in PGE2 mediated colon cancer cell growth and VEGF production. They further support a role for mTORC1 in inflammation induced tumor growth.
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Lignin is the defining constituent of wood and the second most abundant natural polymer on earth. Lignin is produced by the oxidative coupling of three monolignols: p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, and sinapyl alcohol. Monolignols are synthesized via the phenylpropanoid pathway and eventually polymerized in the cell wall by peroxidases and laccases. However, the mechanism whereby monolignols are transported from the cytosol to the cell wall has remained elusive. Here we report the discovery that AtABCG29, an ATP-binding cassette transporter, acts as a p-coumaryl alcohol transporter. Expression of AtABCG29 promoter-driven reporter genes and a Citrine-AtABCG29 fusion construct revealed that AtABCG29 is targeted to the plasma membrane of the root endodermis and vascular tissue. Moreover, yeasts expressing AtABCG29 exhibited an increased tolerance to p-coumaryl alcohol by excreting this monolignol. Vesicles isolated from yeasts expressing AtABCG29 exhibited a p-coumaryl alcohol transport activity. Loss-of-function Arabidopsis mutants contained less lignin subunits and were more sensitive to p-coumaryl alcohol. Changes in secondary metabolite profiles in abcg29 underline the importance of regulating p-coumaryl alcohol levels in the cytosol. This is the first identification of a monolignol transporter, closing a crucial gap in our understanding of lignin biosynthesis, which could open new directions for lignin engineering.
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We report on the medical history of a Caucasian smoker woman diagnosed with a stage IV NSCLC adenocarcinoma, characterized by a rare epidermal growth factor receptor (EGFR) point mutation in exon 21 codon 843 (p.V843I/c.2527G>A/COSMIC ID 85894). This genetic alteration revealed to be germline, after its presence was demonstrated in chondroblasts from the bone biopsy. While it is the first description of germline V843I mutation without concomitant additional known EGFR activating mutation, we modeled the EGFR ATP catalytic domain in complex with ATP, gefitinib and erlotinib using computer-aided approaches to estimate possible changes in affinity upon the V843I mutation.
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Genetic Epidemiology of Metabolic Syndrome is a multinational, family-based study to explore the genetic basis of the metabolic syndrome. Atherogenic dyslipidemia (defined as low plasma high-density lipoprotein cholesterol with elevated triglycerides (<25th and >75th percentile for age, gender, and country, respectively) identified affected subjects for the metabolic syndrome. This report examines the frequency at which atherogenic dyslipidemia predicts the metabolic syndrome of the National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III (ATP-III). One thousand four hundred thirty-six (854 men/582 women) affected patients by our criteria were compared with 1,672 (737 men/935 women) unaffected persons. Affected patients had more hypertension, obesity, and hyperglycemia, and they met a higher number of ATP-III criteria (3.2 +/- 1.1 SD vs 1.3 +/- 1.1 SD, p <0.001). Overall, 76% of affected persons also qualified for the ATP-III definition (Cohen's kappa 0.61, 95% confidence interval 0.59 to 0.64), similar to a separate group of 464 sporadic, unrelated cases (75%). Concordance increased from 41% to 82% and 88% for ages < or =35, 36 to 55, and > or =55 years, respectively. Affected status was also independently associated with waist circumference (p <0.001) and fasting glucose (p <0.001) but not systolic blood pressure (p = 0.43). Thus, the lipid-based criteria used to define affection status in this study substantially parallels the ATP-III definition of metabolic syndrome in subjects aged >35 years. In subjects aged <35 years, atherogenic dyslipidemia frequently occurs in the absence of other metabolic syndrome risk factors.