Identification of candidate genes for dyslexia susceptibility on chromosome 18

Six independent studies have identified linkage to chromosome 18 for developmental dyslexia or general reading ability. Until now, no candidate genes have been identified to explain this linkage. Here, we set out to identify the gene(s) conferring susceptibility by a two stage strategy of linkage and association analysis. Methodology/Principal Findings: Linkage analysis: 264 UK families and 155 US families each containing at least one child diagnosed with dyslexia were genotyped with a dense set of microsatellite markers on chromosome 18. Association analysis: Using a discovery sample of 187 UK families, nearly 3000 SNPs were genotyped across the chromosome 18 dyslexia susceptibility candidate region. Following association analysis, the top ranking SNPs were then genotyped in the remaining samples. The linkage analysis revealed a broad signal that spans approximately 40 Mb from 18p11.2 to 18q12.2. Following the association analysis and subsequent replication attempts, we observed consistent association with the same SNPs in three genes; melanocortin 5 receptor (MC5R), dymeclin (DYM) and neural precursor cell expressed, developmentally down-regulated 4-like (NEDD4L). Conclusions: Along with already published biological evidence, MC5R, DYM and NEDD4L make attractive candidates for dyslexia susceptibility genes. However, further replication and functional studies are still required.

Spatial organisation and behaviour of the parental chromosome sets in the nuclei of Saccharomyces cerevisiae × S. paradoxus hybrids

Peer reviewed

Spatial organisation and behaviour of the parental chromosome sets in the nuclei of Saccharomyces cerevisiae × S. paradoxus hybrids

Peer reviewed

mtDNA and Y‐chromosome diversity in Aymaras and Quechuas from Bolivia: Different stories and special genetic traits of the Andean Altiplano populations

Two Bolivian samples belonging to the two main Andean linguistic groups (Aymaras and Quechuas) were studied for mtDNA and Y-chromosome uniparental markers to evaluate sex-specific differences and give new insights into the demographic processes of the Andean region. mtDNA-coding polymorphisms, HVI-HVII control regions, 17 Y-STRs, and three SNPs were typed in two well-defined populations with adequate size samples. The two Bolivian samples showed more genetic differences for the mtDNA than for the Y-chromosome. For the mtDNA, 81% of Aymaras and 61% of Quechuas presented haplogroup B2. Native American Y-chromosomes were found in 97% of Aymaras (89% hg Q1a3a and 11% hg Q1a3*) and 78% of Quechuas (100% hg Q1a3a). Our data revealed high diversity values in the two populations, in agreement with other Andean studies. The comparisons with the available literature for both sets of markers indicated that the central Andean area is relatively homogeneous. For mtDNA, the Aymaras seemed to have been more isolated throughout time, maintaining their genetic characteristics, while the Quechuas have been more permeable to the incorporation of female foreigners and Peruvian influences. On the other hand, male mobility would have been widespread across the Andean region according to the homogeneity found in the area. Particular genetic characteristics presented by both samples support a past common origin of the Altiplano populations in the ancient Aymara territory, with independent, although related histories, with Peruvian (Quechuas) populations.

Integrase mutants defective for interaction with LEDGF/p75 are impaired in chromosome tethering and HIV-1 replication

The insertion of a DNA copy of its RNA genome into a chromosome of the host cell is mediated by the viral integrase with the help of mostly uncharacterized cellular cofactors. We have recently described that the transcriptional co-activator LEDGF/p75 strongly interacts with HIV-1 integrase. Here we show that interaction of HIV-1 integrase with LEDGF/p75 is important for viral replication. Using multiple approaches including two-hybrid interaction studies, random and directed mutagenesis, we could demonstrate that HIV-1 virus harboring a single mutation that disrupts integrase-LEDGF/p75 interaction, resulted in defective HIV-1 replication. Furthermore, we found that LEDGF/p75 tethers HIV-1 integrase to chromosomes and that this interaction may be important for the integration process and the replication of HIV-1.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Novel insights into mitotic chromosome condensation

The fidelity of mitosis is essential for life, and successful completion of this process relies on drastic changes in chromosome organization at the onset of nuclear division. The mechanisms that govern chromosome compaction at every cell division cycle are still far from full comprehension, yet recent studies provide novel insights into this problem, challenging classical views on mitotic chromosome assembly. Here, we briefly introduce various models for chromosome assembly and known factors involved in the condensation process (e.g. condensin complexes and topoisomerase II). We will then focus on a few selected studies that have recently brought novel insights into the mysterious way chromosomes are condensed during nuclear division.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

The bacterial chromosome segregation protein Spo0J spreads along DNA from parS nucleation sites

Regulation of chromosome inheritance is essential to ensure proper transmission of genetic information. To accomplish accurate genome segregation, cells organize their chromosomes and actively separate them prior to cytokinesis. In Bacillus subtilis the Spo0J protein is required for accurate chromosome segregation and it regulates the developmental switch from vegetative growth to sporulation. Spo0J is a DNA-binding protein that recognizes at least eight identified parS sites located near the origin of replication. As judged by fluorescence microscopy, Spo0J forms discrete foci associated with the oriC region of the chromosome throughout the cell cycle. In an attempt to determine the mechanisms utilized by Spo0J to facilitate productive chromosome segregation, we have investigated the DNA binding activity of Spo0J. In vivo we find Spo0J associates with several kilobases of DNA flanking its specific binding sites (parS) through a parS-dependent nucleation event that promotes lateral spreading of Spo0J along the chromosome. Using purified components we find that Spo0J has the ability to coat non-specific DNA substrates. These 'Spo0J domains' provide large structures near oriC that could potentially demark, organize or localize the origin region of the chromosome.

The Expanded Human Kallikrein (KLK) gene family : genomic organisation, tissue specific expression and potential functions

The tissue kallikreins are serine proteases encoded by highly conserved multigene families. The rodent kallikrein (KLK) families are particularly large, consisting of 13 26 genes clustered in one chromosomal locus. It has been recently recognised that the human KLK gene family is of a similar size (15 genes) with the identification of another 12 related genes (KLK4-KLK15) within and adjacent to the original human KLK locus (KLK1-3) on chromosome 19q13.4. The structural organisation and size of these new genes is similar to that of other KLK genes except for additional exons encoding 5 or 3 untranslated regions. Moreover, many of these genes have multiple mRNA transcripts, a trait not observed with rodent genes. Unlike all other kallikreins, the KLK4-KLK15 encoded proteases are less related (25–44%) and do not contain a conventional kallikrein loop. Clusters of genes exhibit high prostatic (KLK2-4, KLK15) or pancreatic (KLK6-13) expression, suggesting evolutionary conservation of elements conferring tissue specificity. These genes are also expressed, to varying degrees, in a wider range of tissues suggesting a functional involvement of these newer human kallikrein proteases in a diverse range of physiological processes.

Vibrational spectroscopy of phthalocyanine and naphthalocyanine in sandwich-type (na)phthalocyaninato and porphyrinato rare earth complexes : (Part 10) The infrared and Raman characteristics of phthalocyanine in heteroleptic bis(phthalocyaninato) rare earth complexes with decreased molecular symmetry

The infrared (IR) spectroscopic data for a series of eleven heteroleptic bis(phthalocyaninato) rare earth complexes MIII(Pc)[Pc(α-OC5H11)4] (M = Sm–Lu, Y) [H2Pc = unsubstituted phthalocyanine, H2Pc(α-OC5H11)4 = 1,8,15,22-tetrakis(3-pentyloxy)phthalocyanine] have been collected with 2 cm−1 resolution. Raman spectroscopic properties in the range of 500–1800 cm−1 for these double-decker molecules have also been comparatively studied using laser excitation sources emitting at 632.8 and 785 nm. Both the IR and Raman spectra for M(Pc)[Pc(α-OC5H11)4] are more complicated than those of homoleptic bis(phthalocyaninato) rare earth analogues due to the decreased molecular symmetry of these double-decker compounds, namely C4. For this series, the IR Pc√− marker band appears as an intense absorption at 1309–1317 cm−1, attributed to the pyrrole stretching. With laser excitation at 632.8 nm, Raman vibrations derived from isoindole ring and aza stretchings in the range of 1300–1600 cm−1 are selectively intensified. In contrast, when excited with laser radiation of 785 nm, the ring radial vibrations of isoindole moieties and dihedral plane deformations between 500 and 1000 cm−1 for M(Pc)[Pc(α-OC5H11)4] intensify to become the strongest scatterings. Both techniques reveal that the frequencies of pyrrole stretching, isoindole breathing, isoindole stretchings, aza stretchings and coupling of pyrrole and aza stretchings depend on the rare earth ionic size, shifting to higher energy along with the lanthanide contraction due to the increased ring-ring interaction across the series. The assignments of the vibrational bands for these compounds have been made and discussed in relation to other unsubstituted and substituted bis(phthalocyaninato) rare earth analogues, such as M(Pc)2 and M(OOPc)2 [H2OOPc = 2,3,9,10,16,17,23,24-octakis(octyloxy)phthalocyanine].