Identification of genes potentially involved in solute stress response in Sphingomonas wittichii RW1 by transposon mutant recovery.

The term water stress refers to the effects of low water availability on microbial growth and physiology. Water availability has been proposed as a major constraint for the use of microorganisms in contaminated sites with the purpose of bioremediation. Sphingomonas wittichii RW1 is a bacterium capable of degrading the xenobiotic compounds dibenzofuran and dibenzo-p-dioxin, and has potential to be used for targeted bioremediation. The aim of the current work was to identify genes implicated in water stress in RW1 by means of transposon mutagenesis and mutant growth experiments. Conditions of low water potential were mimicked by adding NaCl to the growth media. Three different mutant selection or separation method were tested which, however recovered different mutants. Recovered transposon mutants with poorer growth under salt-induced water stress carried insertions in genes involved in proline and glutamate biosynthesis, and further in a gene putatively involved in aromatic compound catabolism. Transposon mutants growing poorer on medium with lowered water potential also included ones that had insertions in genes involved in more general functions such as transcriptional regulation, elongation factor, cell division protein, RNA polymerase β or an aconitase.

Similar and Divergent Effects of ppGpp and DksA Deficiencies on Transcription in Escherichia coli.

The concerted action of ppGpp and DksA in transcription has been widely documented. In disparity with this model, phenotypic studies showed that ppGpp and DksA might also have independent and opposing roles in gene expression in Escherichia coli. In this study we used a transcriptomic approach to compare the global transcriptional patterns of gene expression in strains deficient in ppGpp (ppGpp0) and/or DksA ( dksA). Approximately 6 and 7% of all genes were significantly affected by more than twofold in ppGpp- and DksAdeficient strains, respectively, increasing to 13% of all genes in the ppGpp0 dksA strain. Although the data indicate that most of the affected genes were copositively or conegatively regulated by ppGpp and DksA, some genes that were independently and/or differentially regulated by the two factors were found. The large functional group of chemotaxis and flagellum synthesis genes were notably differentially affected, with all genes being upregulated in the DksA-deficient strain but 60% of them being downregulated in the ppGpp-deficient strain. Revealingly, mutations in the antipausing Gre factors suppress the upregulation observed in the DksA-deficient strain, emphasizing the importance of the secondary channel of the RNA polymerase for regulation and fine-tuning of gene expression in E. coli.

Similar and Divergent Effects of ppGpp and DksA Deficiencies on Transcription in Escherichia coli.

The concerted action of ppGpp and DksA in transcription has been widely documented. In disparity with this model, phenotypic studies showed that ppGpp and DksA might also have independent and opposing roles in gene expression in Escherichia coli. In this study we used a transcriptomic approach to compare the global transcriptional patterns of gene expression in strains deficient in ppGpp (ppGpp0) and/or DksA ( dksA). Approximately 6 and 7% of all genes were significantly affected by more than twofold in ppGpp- and DksAdeficient strains, respectively, increasing to 13% of all genes in the ppGpp0 dksA strain. Although the data indicate that most of the affected genes were copositively or conegatively regulated by ppGpp and DksA, some genes that were independently and/or differentially regulated by the two factors were found. The large functional group of chemotaxis and flagellum synthesis genes were notably differentially affected, with all genes being upregulated in the DksA-deficient strain but 60% of them being downregulated in the ppGpp-deficient strain. Revealingly, mutations in the antipausing Gre factors suppress the upregulation observed in the DksA-deficient strain, emphasizing the importance of the secondary channel of the RNA polymerase for regulation and fine-tuning of gene expression in E. coli.

Functional importance of cardiac enhancer-associated noncoding RNAs in heart development and disease.

The key information processing units within gene regulatory networks are enhancers. Enhancer activity is associated with the production of tissue-specific noncoding RNAs, yet the existence of such transcripts during cardiac development has not been established. Using an integrated genomic approach, we demonstrate that fetal cardiac enhancers generate long noncoding RNAs (lncRNAs) during cardiac differentiation and morphogenesis. Enhancer expression correlates with the emergence of active enhancer chromatin states, the initiation of RNA polymerase II at enhancer loci and expression of target genes. Orthologous human sequences are also transcribed in fetal human hearts and cardiac progenitor cells. Through a systematic bioinformatic analysis, we identified and characterized, for the first time, a catalog of lncRNAs that are expressed during embryonic stem cell differentiation into cardiomyocytes and associated with active cardiac enhancer sequences. RNA-sequencing demonstrates that many of these transcripts are polyadenylated, multi-exonic long noncoding RNAs. Moreover, knockdown of two enhancer-associated lncRNAs resulted in the specific downregulation of their predicted target genes. Interestingly, the reactivation of the fetal gene program, a hallmark of the stress response in the adult heart, is accompanied by increased expression of fetal cardiac enhancer transcripts. Altogether, these findings demonstrate that the activity of cardiac enhancers and expression of their target genes are associated with the production of enhancer-derived lncRNAs.

Detection of Pneumocystis in lungs of bats from Brazil by PCR amplification

Pneumocystis has been isolated from a wide range of unrelated mammalian hosts, including humans, domestic and wild animals. It has been demonstrated that the genome of Pneumocystis of one host differs markedly from that of other hosts. Also, variation in the chromosome and DNA sequence of Pneumocystis within a single host species has been observed. Since information about the occurrence and nature of infections in wild animals is still limited, the objective of this work was to detect the presence of Pneumocystis sp. in lungs of bats from two states from Brazil by Nested-PCR amplification. The bats, captured in caves and in urban areas, were obtained from the Program of Rabies Control of two States in Brazil, Mato Grosso and Rio Grande do Sul, located in the Mid-Western and Southern regions of the country, respectively. DNAs were extracted from 102 lung tissues and screened for Pneumocystis by nested PCR at the mtLSU rRNA gene and small subunit of mitochondrial ribosomal RNA (mtSSU rRNA). Gene amplification was performed using the mtLSU rRNA, the primer set pAZ102H - pAZ102E and pAZ102X - pAZY, and the mtSSU rRNA primer set pAZ102 10FRI - pAZ102 10R-RI and pAZ102 13RI - pAZ102 14RI. The most frequent bats were Tadarida brasiliensis (25), Desmodus rotundus (20), and Nyctinomops laticaudatus (19). Pneumocystis was more prevalent in the species Nyctinomops laticaudatus (26.3% = 5/19), Tadarida brasiliensis (24% = 6/25), and Desmodus rotundus (20% = 4/20). Besides these species, Pneumocystis also was detected in lungs from Molossus molossus (1/11, 9.1%), Artibeus fimbriatus (1/1, 100%), Sturnira lilium (1/3, 33.3%), Myotis levis (2/3, 66.7%)and Diphylla ecaudata (1/2, 50%). PCR products which could indicate the presence of Pneumocystis (21.56%) were identified in DNA samples obtained from 8 out of 16 classified species from both states (5 bats were not identified). This is the first report of detection of Pneumocystis in bats from Brazil.

Clinical and molecuar characterization of Brazilian patients with growth hormone gene deletions

Genomic DNA from 23 patients with isolated growth hormone (GH) deficiency (12 males and 11 females: heights -4.9 ± 1.4 SDS) was screened for GH gene deletions by restriction endonuclease analysis of polymerase chain reaction amplification products. Three unrelated patients had typical features of severe GH deficiency and deletions (6.7 kb in two and 7.6 kb in one) of the GH gene. The two patients with 6.7-kb deletions developed growth-attenuating anti-GH antibodies whereas the patient with the 7.6-kb deletion continued to grow with GH replacement therapy. Our finding that 3/23 (~13%) Brazilian subjects had GH gene deletions agrees with previous studies of severe isolated GH deficiency subjects in other populations. Two of three subjects (67%) with deletions developed blocking antibodies despite administration of exogenous GH at low doses. Interestingly, only 1/10 of cases with affected relatives or parental consanguinity had GH-1 gene deletions

Collagenase specificity in chondrosarcoma metastasis

The treatment of some mesenchymal malignancies has made significant gains over the past few decades with the development of effective systemic therapies. In contrast, the treatment of chondrosarcoma has been limited to surgical resection, with the most significant prognostic indicators being surgical margins and histologic grade. We have reported that MMP-1/TIMP-1 gene expression serves to prognosticate for tumor recurrence in this group of patients. This led to the hypothesis that collagenase activity facilitates cell egression from the cartilaginous matrix. In the current study we examine the specificity of collagenase gene expression in archival human chondrosarcoma samples using semi-quantitative PCR. Messenger RNA was affinity extracted and subject to reverse transcription. The subsequent cDNA was amplified using novel primers and quantitated by densitometry. Ratios of gene expression were constructed and compared to disease-free survival. The data demonstrate that the significance of the MMP-1/TIMP-1 ratio as a predictor of recurrence is confirmed with a larger number of patients. Neutrophil collagenase or MMP-8 was observed in only 5 of 29 samples. Collagenase-3 or MMP-13 was observed in all samples but the level did not correlate with disease-free survival. Since the collagenases have similar activity for fibrillar collagens and cleave the peptide in the same location, post-transcriptional regulatory mechanisms may account for the observed specificity. The determination of the MMP-1/TIMP-1 gene expression ratio not only serves to identify those patients at risk for recurrence but may also serve as a novel therapeutic avenue as an adjunct to surgical resection.

Noroviruses associated with acute gastroenteritis in a children's day care facility in Rio de Janeiro, Brazil

Noroviruses (Norwalk-like viruses) are an important cause of gastroenteritis worldwide. They are the most common cause of outbreaks of gastroenteritis in the adult population and occur in nursing homes for the elderly, geriatric wards, medical wards, and in hotel and restaurant settings. Food-borne outbreaks have also occurred following consumption of contaminated oysters. This study describes the application of a reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) assay using random primers (PdN6) and specific Ni and E3 primers, directed at a small region of the RNA-dependent RNA polymerase-coding region of the norovirus genome, and DNA sequencing for the detection and preliminary characterisation of noroviruses in outbreaks of gastroenteritis in children in Brazil. The outbreak samples were collected from children <5 years of age at the Bertha Lutz children's day care facility at Oswaldo Cruz Foundation (Fiocruz), Rio de Janeiro, that occurred between 1996 and 1998, where no pathogen had been identified. At the Bertha Lutz day care center facility, only Fiocruz's employee children are provided for, and they come from different social, economic and cultural backgrounds. Three distinct genogroup II strains were detected in three outbreaks in 1997/98 and were most closely related to genotypes GII-3 (Mexico virus) and GII-4 (Grimsby virus), both of which have been detected in paediatric and adult outbreaks of gastroenteritis worldwide.

The effect of thyroid hormones on the white adipose tissue gene expression of PAI-1 and its serum concentration

Metabolic syndrome is associated with an increased risk of developing cardiovascular diseases and Plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) overexpression may play a significant role in this process. A positive correlation between adipose tissue gene expression of PAI-1 and its serum concentration has been reported. Furthermore, high serum levels of thyroid hormones (T3 and T4) and PAI-1 have been observed in obese children. The present study evaluates the impact of thyroid hormone treatment on white adipose tissue PAI-1 gene expression and its serum concentration. Male Wistar rats (60 days old) were treated for three weeks with T4 (50 µg/day, Hyper) or with saline (control). Additionally, 3T3-L1 adipocytes were treated for 24 h with T4 (100 nM) or T3 (100 nM). PAI-1 gene expression was determined by real-time PCR, while the serum concentration of PAI-1 was measured by ELISA using a commercial kit (Innovative Research, USA). Both the serum concentration of PAI-1 and mRNA levels were similar between groups in retroperitoneal and epididymal white adipose tissue. Using 3T3-L1 adipocytes, in vitro treatment with T4 and T3 increased the gene expression of PAI-1, suggesting non-genomic and genomic effects, respectively. These results demonstrate that thyroid hormones have different effects in vitro and in vivo on PAI-1 gene expression in adipocytes.

Expression and characterization of an N-truncated form of the NifA protein of Azospirillum brasilense

Azospirillum brasilense is a nitrogen-fixing bacterium associated with important agricultural crops such as rice, wheat and maize. The expression of genes responsible for nitrogen fixation (nif genes) in this bacterium is dependent on the transcriptional activator NifA. This protein contains three structural domains: the N-terminal domain is responsible for the negative control by fixed nitrogen; the central domain interacts with the RNA polymerase σ54 co-factor and the C-terminal domain is involved in DNA binding. The central and C-terminal domains are linked by the interdomain linker (IDL). A conserved four-cysteine motif encompassing the end of the central domain and the IDL is probably involved in the oxygen-sensitivity of NifA. In the present study, we have expressed, purified and characterized an N-truncated form of A. brasilense NifA. The protein expression was carried out in Escherichia coli and the N-truncated NifA protein was purified by chromatography using an affinity metal-chelating resin followed by a heparin-bound resin. Protein homogeneity was determined by densitometric analysis. The N-truncated protein activated in vivo nifH::lacZ transcription regardless of fixed nitrogen concentration (absence or presence of 20 mM NH4Cl) but only under low oxygen levels. On the other hand, the aerobically purified N-truncated NifA protein bound to the nifB promoter, as demonstrated by an electrophoretic mobility shift assay, implying that DNA-binding activity is not strictly controlled by oxygen levels. Our data show that, while the N-truncated NifA is inactive in vivo under aerobic conditions, it still retains DNA-binding activity, suggesting that the oxidized form of NifA bound to DNA is not competent to activate transcription.

Association of MDR1 gene polymorphisms with the risk of hepatocellular carcinoma in the Chinese Han population

The multidrug resistance 1 gene (MDR1) is an important candidate gene for influencing susceptibility to hepatocellular carcinoma (HCC). The objective of the present study was to evaluate the association ofMDR1 polymorphisms with the risk of HCC in the Chinese Han population. A total of 353 HCC patients and 335 healthy subjects were enrolled in the study. Polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP), created restriction site-PCR (CRS-PCR) and DNA sequencing methods were used to identify MDR1 gene polymorphisms. Two allelic variants (c.335T>C and c.3073A>C) were detected. The CC genotype of the c.335T>C polymorphism was associated with an increased risk of developing HCC compared to the TT genotype (OR = 2.161, 95%CI = 1.350-3.459, χ2 = 10.55, P = 0.0011). The risk of HCC was significantly higher for the CC genotype in the c.3073A>C polymorphism compared to the AA genotype in the studied populations (CCvs AA: OR = 2.575, 95%CI = 1.646-4.028, χ2 = 17.64, P < 0.0001). The C allele of the c.335T>C and c.3073A>C variants may contribute to the risk of HCC (Cvs T of c.335T>C: OR = 1.512, 95%CI = 1.208-1.893, χ2 = 13.07, P = 0.0003, and Cvs A of c.3073A>C: OR = 1.646, 95%CI = 1.322-2.049, χ2 = 20.03, P < 0.0001). The c.335T>C and c.3073A>C polymorphisms of the MDR1 gene were associated with the risk of occurrence of HCC in the Chinese Han population. Further investigations are needed to confirm these results in larger different populations.

Association between the c.910A>G genetic variant of the XRCC1 gene and susceptibility to esophageal cancer in the Chinese Han population

Esophageal cancer (EC) is a common malignancy worldwide. The X-ray repair cross-complementing 1 gene (XRCC1) is one of the most important candidate genes for influencing susceptibility to EC. This study aimed to investigate the effect of XRCC1 genetic variants on susceptibility to EC. A total of 383 EC patients (males: 239, females: 144, mean age: 56.62) and 387 cancer-free controls (males: 251, females: 136, mean age: 58.23) were enrolled in this study. The c.910A>G genetic variant of theXRCC1 gene was determined by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism and DNA sequencing methods. The allele and genotype frequencies indicated statistical differences between EC patients and cancer-free controls. The c.910A>G genetic variant was statistically associated with increased susceptibility to EC [GGvs AA: odds ratio (OR)=1.79, 95% confidence interval (CI)=1.12-2.86, P=0.014; GG vs AG/AA: OR=1.76, 95%CI=1.13-2.75, P=0.013; G vs A: OR=1.25, 95%CI=1.01-1.55, P=0.041]. The allele G and genotype GG could contribute to the increased susceptibility to EC. Our findings suggest that the c.910A>G genetic variant is associated with susceptibility to EC in the Chinese Han population, and might be used as a molecular marker for detecting susceptibility to EC.

Régulation de la lipoprotéine lipase macrophagique et de LOX-1 par des facteurs métaboliques. Implications dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de décès dans les pays occidentaux et constituent la principale complication associée au diabète. La lipoprotéine lipase (LPL) est une enzyme clé du métabolisme des lipides et est responsable de l'hydrolyse des lipoprotéines riches en triglycérides (TG). Plusieurs études ont démontré que la LPL sécrétée par les macrophages dans la paroi artérielle est pro-athérogénique. La dysfonction endothéliale caractérise les stades précoces du processus athérosclérotique. Il a été observé qu’un récepteur nouvellement identifié des lipoprotéines de basse densité oxydées (LDLox), le récepteur de type lectine des LDLox (LOX-1), est fortement exprimé dans les lésions athérosclérotiques humaines et dans l’aorte de rats diabétiques, suggérant un rôle clé de LOX-1 dans la pathogénèse de l’athérosclérose diabétique. Au vu du rôle potentiel de la LPL macrophagique et du LOX-1 dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2, nous avons évalué la régulation de ces deux molécules pro-athérogéniques par des facteurs métaboliques et inflammatoires augmentés dans le diabète, soit la leptine, l’acide linoléique (LA) et la protéine C-réactive (CRP). Nos résultats démontrent que : 1) Dans les cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs), LA augmente l’expression protéique de LOX-1 de façon temps- et dose-dépendante; 2) La pré-incubation de HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la NADPH oxydase, de la protéine kinase C (PKC) et du facteur nucléaire-kappa B (NF-kB), inhibe l’effet stimulant de LA sur l’expression protéique de LOX-1; 3) Dans les HAECs traitées avec LA, on observe une augmentation d’expression des isoformes classiques de la PKC; 4) LA augmente de manière significative l’expression génique de LOX-1 ainsi que la liaison des protéines nucléaires extraites des HAECs à la séquence régulatrice NF-kB présente dans le promoteur du gène de LOX-1; 5) LA augmente, via LOX-1, la captation des LDLox par les cellules endothéliales. Pris dans leur ensemble, ces résultats démontrent que LA augmente l’expression endothéliale de LOX-1 in vitro et appuient le rôle clé de LA dans la dysfonction endothéliale associée au diabète. Au vu de nos études antérieures démontrant qu’une expression accrue de LPL macrophagique chez les patients diabétiques de type 2 et que l’augmentation de facteurs métaboliques dans cette maladie, soit l’homocystéine (Hcys), les acides gras et les produits terminaux de glycation (AGE), accroissent l’expression de la LPL macrophagique, nous avons par la suite déterminé l’effet, in vitro, de deux autres facteurs métaboliques et inflammatoires surexprimés dans le diabète, soit la leptine et la CRP, sur l’expression de la LPL macrophagique. Les concentrations plasmatiques de leptine sont élevées chez les patients diabétiques et sont associées à un accroissement des risques cardiovasculaires. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la leptine augmente l’expression de la LPL, tant au niveau génique que protéique; 2) L’effet stimulant de la leptine sur la LPL est aboli par la pré-incubation avec un anticorps dirigé contre les récepteurs à la leptine (Ob-R), des inhibiteurs de la PKC et des antioxydants; 3) La leptine augmente l’expression membranaire des isoformes classiques de la PKC et la diminution de l’expression endogène de la PKC, abolit l’effet de la leptine sur l’expression de la LPL macrophagique; 4) Dans les macrophages murins, la leptine augmente le taux de synthèse de la LPL et augmente la liaison de protéines nucléaires à la séquence protéine activée-1 (AP-1) du promoteur du gène de la LPL. Ces observations supportent la possibilité que la leptine puisse représenter un facteur stimulant de la LPL macrophagique dans le diabète. Finalement, nous avons déterminé, in vitro, l’effet de la CRP sur l’expression de la LPL macrophagique. La CRP est une molécule inflammatoire et un puissant prédicteur d’événements cardiovasculaires. Des concentrations élevées de CRP sérique sont documentées chez les patients diabétiques de type 2. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la CRP augmente l’expression de la LPL au niveau génique et protéique et la liaison de la CRP aux récepteurs CD32 est nécessaire pour médier ses effets; 2) La pré-incubation de macrophages humains avec des antioxydants, des inhibiteurs de la PKC et de la protéine kinase mitogénique activée (MAPK), prévient l’induction de la LPL par la CRP; 3) La CRP augmente l’activité de la LPL, la génération intracellulaire d’espèces radicalaires oxygénées (ROS), l’expression d’isoformes classiques de la PKC et la phosphorylation des kinases extracellulaires régulées 1/2 (ERK 1/2); 4) Les macrophages murins traités avec la CRP démontrent une augmentation de la liaison des protéines nucléaires à la séquence AP-1 du promoteur du gène de la LPL. Ces données suggèrent que la LPL puisse représenter un nouveau facteur médiant les effets délétères de la CRP dans la vasculopathie diabétique. Dans l’ensemble nos études démontrent le rôle clé de facteurs métaboliques et inflammatoires dans la régulation vasculaire de la LPL et du LOX-1 dans le diabète. Nos données suggèrent que la LPL et le LOX-1 puissent représenter des contributeurs clé de l’athérogénèse accélérée associée au diabète chez l’humain. Mots-clés : athérosclérose, maladies cardiovasculaires, diabète de type 2, macrophage, LPL, cellules endothéliales, LOX-1, stress oxydatif, leptine, LA, CRP.

Les R-loops et leurs conséquences sur l'expression génique chez Escherichia coli.

Des variations importantes du surenroulement de l’ADN peuvent être générées durant la phase d’élongation de la transcription selon le modèle du « twin supercoiled domain ». Selon ce modèle, le déplacement du complexe de transcription génère du surenroulement positif à l’avant, et du surenroulement négatif à l’arrière de l’ARN polymérase. Le rôle essentiel de la topoisomérase I chez Escherichia coli est de prévenir l’accumulation de ce surenroulement négatif générée durant la transcription. En absence de topoisomérase I, l’accumulation de ce surenroulement négatif favorise la formation de R-loops qui ont pour conséquence d’inhiber la croissance bactérienne. Les R-loops sont des hybrides ARN-ADN qui se forment entre l’ARN nouvellement synthétisé et le simple brin d’ADN complémentaire. Dans les cellules déficientes en topoisomérase I, des mutations compensatoires s’accumulent dans les gènes qui codent pour la gyrase, réduisant le niveau de surenroulement négatif du chromosome et favorisant la croissance. Une des ces mutations est une gyrase thermosensible qui s’exprime à 37 °C. La RNase HI, une enzyme qui dégrade la partie ARN d’un R-loop, peut aussi restaurer la croissance en absence de topoisomérase I lorsqu’elle est produite en très grande quantité par rapport à sa concentration physiologique. En présence de topoisomérase I, des R-loops peuvent aussi se former lorsque la RNase HI est inactive. Dans ces souches mutantes, les R-loops induisent la réponse SOS et la réplication constitutive de l’ADN (cSDR). Dans notre étude, nous montrons comment les R-loops formés en absence de topoisomérase I ou RNase HI peuvent affecter négativement la croissance des cellules. Lorsque la topoisomérase I est inactivée, l’accumulation d’hypersurenroulement négatif conduit à la formation de nombreux R-loops, ce qui déclenche la dégradation de l’ARN synthétisé. Issus de la dégradation de l’ARNm de pleine longueur, des ARNm incomplets et traductibles s’accumulent et causent l’inhibition de la synthèse protéique et de la croissance. Le processus par lequel l’ARN est dégradé n’est pas encore complètement élucidé, mais nos résultats soutiennent fortement que la RNase HI présente en concentration physiologique est responsable de ce phénotype. Chose importante, la RNase E qui est l’endoribonuclease majeure de la cellule n’est pas impliquée dans ce processus, et la dégradation de l’ARN survient avant son action. Nous montrons aussi qu’une corrélation parfaite existe entre la concentration de RNase HI, l’accumulation d’hypersurenroulement négatif et l’inhibition de la croissance bactérienne. Lorsque la RNase HI est en excès, l’accumulation de surenroulement négatif est inhibée et la croissance n’est pas affectée. L’inverse se produit Lorsque la RNase HI est en concentration physiologique. En limitant l’accumulation d’hypersurenroulement négatif, la surproduction de la RNase HI prévient alors la dégradation de l’ARN et permet la croissance. Quand la RNase HI est inactivée en présence de topoisomérase I, les R-loops réduisent le niveau d’expression de nombreux gènes, incluant des gènes de résistance aux stress comme rpoH et grpE. Cette inhibition de l’expression génique n’est pas accompagnée de la dégradation de l’ARN contrairement à ce qui se produit en absence de topoisomérase I. Dans le mutant déficient en RNase HI, la diminution de l’expression génique réduit la concentration cellulaire de différentes protéines, ce qui altère négativement le taux de croissance et affecte dramatiquement la survie des cellules exposées aux stress de hautes températures et oxydatifs. Une inactivation de RecA, le facteur essentiel qui déclenche la réponse SOS et le cSDR, ne restaure pas l’expression génique. Ceci démontre que la réponse SOS et le cSDR ne sont pas impliqués dans l’inhibition de l’expression génique en absence de RNase HI. La croissance bactérienne qui est inhibée en absence de topoisomérase I, reprend lorsque l’excès de surenroulement négatif est éliminé. En absence de RNase HI et de topoisomérase I, le surenroulement négatif est très relaxé. Il semble que la réponse cellulaire suite à la formation de R-loops, soit la relaxation du surenroulement négatif. Selon le même principe, des mutations compensatoires dans la gyrase apparaissent en absence de topoisomérase I et réduisent l’accumulation de surenroulement négatif. Ceci supporte fortement l’idée que le surenroulement négatif joue un rôle primordial dans la formation de R-loop. La régulation du surenroulement négatif de l’ADN est donc une tâche essentielle pour la cellule. Elle favorise notamment l’expression génique optimale durant la croissance et l’exposition aux stress, en limitant la formation de R-loops. La topoisomérase I et la RNase HI jouent un rôle important et complémentaire dans ce processus.

The in vivo characterization of the DNA repair gene apn-1 in the model organism Caenorhabditis elegans

Les sites apuriniques/apyrimidinique (AP) représentent une forme de dommage à l’ADN hautement mutagène et ce type de dommage peut survenir spontanément ou être induit par une variété d’agents. Afin de préserver la stabilité génomique, deux familles d’endonucléases de type AP, endo-IV et exo-III, sont nécessaires pour contrecarrer les effets mutagènes des sites AP. Malgré l’identification de membres des deux familles dans plusieurs organismes unicellulaire tels que E.coli et S. cerevisiae, aucun membre de la famille endo-IV n’a été identifié chez les organismes multicellulaires à l’exception de C. elegans et de C. briggsae. Nous avons donc décidé d’investiguer l’importance biologique de APN-1 chez C. elegans par l’utilisation d’une approche de knockdown du gène. Dans notre étude, nous avons montré que le knockdown du gène apn-1 chez C. elegans, en utilisant des ARN d’interférence (ARNi), cause une accumulation de mutations spontanées et induites par des drogues résultant en un délai de l’éclosion des œufs ainsi que par une diminution de la survie et de la longévité des vers adultes. De plus, nous avons montré que cette accumulation de mutations mène à un délai dans la progression du cycle cellulaire durant l’embryogénèse, représentant possiblement une explication du délai dans l’éclosion des œufs. Nous avons montré qu’il y avait une augmentation du niveau de mutations dans la gorge des vers, sans toutefois pouvoir confirmer la distribution de APN-1 qui possède une étiquette GFP. Les animaux transgéniques APN-1-GFP n’exprimaient pas suffisamment de la protéine de fusion pour permettre une visualisation à l’aide d’un microscope à fluorescence, mais la protéine a été détectée par immunobuvardage de type western. Les animaux transgéniques APN-1-GFP étaient instables et avaient des phénotypes concordants avec les défauts génétiques. En conclusion, il semble que C. elegans aie évolué afin de retenir un niveau de base de APN-1 jouant ainsi un rôle versatile afin de maintenir l’intégrité génétique d’autant plus que cet organisme semble manquer plusieurs enzymes de la voie de réparation par excision de base.