Criblage génétique à la recherche de nouveaux gènes essentiels influençant l’homéostasie des télomères chez Saccharomyces cerevisiae : Un défi de tailles.

Résumé : Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la régulation de la longueur des télomères témoigne de la compensation entre mécanismes d'érosion (exonucléases, réplication semi-conservative et résection), facteurs d’élongation (la télomérase, transcriptase inverse à l'action retrouvée dans 90% des cancers humains) et actions de diverses protéines de régulation télomérique spécifiques, conférant aux télomères leur caractère de « capuchon » protégeant les extrémités des chromosomes eucaryotes. Afin de savoir si les gènes impossibles à déléter, car essentiels à la survie cellulaire, jouent aussi un rôle sur l’homéostasie télomérique, j'ai réalisé un criblage génétique utilisant des mutants tet-off de la levure pour lesquels la sous-expression considérable d'un gène essentiel a été induite de façon conditionnelle. Ceci permet d’étudier les effets qui en résultent sur l’homéostasie des télomères. Au total, mon travail a traité plus de 662 gènes essentiels pour lesquels j'ai analysé le phénotype de longueur des télomères de manière qualitative par comparaison des télomères de souches mutées par rapport à ceux de souches de type sauvage. Puis, grâce à l’amélioration technique que j'ai mise au point, la quantification de la taille des répétitions télomériques de 300 de ces souches a déjà pu être précisément analysée. Il est notable que tous les gènes essentiels étudiés ici ont des effets très différents qui résultent en des chromosomes possédant des télomères de longueur très inégale. Pour près de 40% des mutants analysés, les tailles de télomères sont apparues critiquement différentes de celles normalement présentées par la levure, beaucoup de ces gènes essentiels étant impliqués dans des mécanismes affectant le cycle cellulaire, la réparation, etc. La majorité des gènes criblés apporte un important complément d’information dans une littérature presque inexistante sur les effets de gènes essentiels de la levure au niveau de la biologie des télomères. C’est le cas des mutations de YHR122W (montrant des télomères long) et YOR262W (télomères courts), deux gènes qui sont apparus d'après mes résultats nécessaires au maintien de l'homéostasie télomérique (prenant place dans un grand ensemble de gènes que j’ai dénommé gènes ETL pour Essential for Telomere Length Maintenance).

Toward an effective strategy in glioblastoma treatment. Part I: resistance mechanisms and strategies to overcome resistance of glioblastoma to temozolomide.

International audience

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Functional XPB/RAD25 redundancy in Arabidopsis genome: characterization of AtXPB2 and expression analysis

The xeroderma pigmentosum complementation group B (XPB) protein is involved in both DNA repair and transcription in human cells. It is a component of the transcription factor IIH (TFIIH) and is responsible for DNA helicase activity during nucleotide (nt) excision repair (NER). Its high evolutionary conservation has allowed identification of homologous proteins in different organisms, including plants. In contrast to other organisms, Arabidopsis thaliana harbors a duplication of the XPB orthologue (AtXPB1 and AtXPB2), and the proteins encoded by the duplicated genes are very similar (95% amino acid identity). Complementation assays in yeast rad25 mutant strains suggest the involvement of AtXPB2 in DNA repair, as already shown for AtXPB1, indicating that these proteins may be functionally redundant in the removal of DNA lesions in A. thaliana. Although both genes are expressed in a constitutive manner during the plant life cycle, Northern blot analyses suggest that light modulates the expression level of both XPB copies, and transcript levels increase during early stages of development. Considering the high similarity between AtXPB1 and AtXPB2 and that both of predicted proteins may act in DNA repair, it is possible that this duplication may confer more flexibility and resistance to DNA damaging agents in thale cress. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Análise filogenética e funcional de dois genes de reparo homólogos a AP endonuclease em cana-de-açúcar: ScARP1 e ScARP3

The genome of all organisms constantly suffers the influence of mutagenic factors from endogenous and/or exogenous origin, which may result in damage for the genome. In order to keep the genome integrity there are different DNA repair pathway to detect and correct these lesions. In relation to the plants as being sessile organisms, they are exposed to this damage frequently. The Base Excision DNA Repair (BER) is responsible to detect and repair oxidative lesions. Previous work in sugarcane identified two sequences that were homologous to Arabidopsis thaliana: ScARP1 ScARP3. These two sequences were homologous to AP endonuclease from BER pathway. Then, the aim of this work was to characterize these two sequence using different approaches: phylogenetic analysis, in silico protein organelle localization and by Nicotiana tabacum transgenic plants with overexpression cassette. The in silico data obtained showed a duplication of this sequence in sugarcane and Poaceae probably by a WGD event. Furthermore, in silico analysis showed a new localization in nuclei for ScARP1 protein. The data obtained with transgenic plants showed a change in development and morphology. Transgenic plants had slow development when compared to plants not transformed. Then, these results allowed us to understand better the potential role of this sequence in sugarcane and in plants in general. More work is important to be done in order to confirm the protein localization and protein characterization for ScARP1 and ScARP3

Identificação de genes em Chromobacterium violaceum relacionados à resposta ao estresse

The sequencing of the genome of Chromobacterium violaceum identified one single circular chromosome of 4.8 Mb, in which approximately 40% of the founded ORFs are classified as hypothetical conserved or hypothetical. Some genic regions of biotechnological and biological interest had been characterized, e. g., environmental detoxification and DNA repair genes, respectively. Given this fact, the aim of this work was to identify genes of C. violaceum related to stress response, as the ones involved with mechanisms of DNA repair and/or genomic integrity maintenance. For this, a genomic library of C. violaceum was built in Escherichia coli strain DH10B (RecA-), in which clones were tested to UVC resistance, resulting in five candidates clones. In the PLH6A clone were identified four ORFs (CV_3721 to 3724). Two ORFs, CV_3722 and CV_3724, were subcloned and a synergic complementation activity was observed. The occurrence of an operon was confirmed using cDNA from C. violaceum in a RT-PCR assay. Further, it was observed the induction of the operon after the treatment with UVC. Thus, this operon was related to the stress response in C. violaceum. The mutagenesis assay with rifampicin after the treatment with UVC light showed high frequency of mutagenicity for the ORF CV_3722 (Pol III δ subunit). In this way, we propose that the C. violaceum δ subunit can act in DH10B in the translesion synthesis using Pol IV in a RecA independent-manner pathway. In growth curve assays other four clones (PLE1G, PLE7B, PLE10B and PLE12H) were able to complement the function at the dose 5 J/m2 and in mutagenicity assays PLE7B, PLE10B and PLE12H showed frequencies of mutation with significant differences upon the control (DH10B), demonstrating that in some way they are involved with the stress response in C. violaceum. These clones appear to be interrelated, probably regulated by a messenger molecule (eg., nucleotide c-di-GMP) and/or global regulatory molecule (eg., σS subunit of RNA polymerase).The results obtained contribute for a better genetic knowledge of this specie and its response mechanisms to environmental stress.

Análise da estabilidade genética de células-tronco mesenquimais humanas

Human multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs), also known as mesenchymal stem cells, have become an important and attractive therapeutic tool since they are easily isolated and cultured, have in vitro expansion potential, substantial plasticity and secrete bioactive molecules that exert trophic effects. The human umbilical cord as a cell source for cell therapy will help to avoid several ethical, political, religious and technical issues. One of the main issues with SC lines from different sources, mainly those of embryonic origin, is the possibility of chromosomal alterations and genomic instability during in vitro expansion. Cells isolated from one umbilical cord exhibited a rare balanced paracentric inversion, likely a cytogenetic constitutional alteration, karyotype: 46,XY,inv(3)(p13p25~26). Important genes related to cancer predisposition and others involved in DNA repair are located in 3p25~26. Titanium is an excellent biomaterial for bone-implant integration; however, the use can result in the generation of particulate debris that can accumulate in the tissues adjacent to the prosthesis, in the local bone marrow, in the lymph nodes, liver and spleen. Subsequently may elicit important biological responses that aren´t well studied. In this work, we have studied the genetic stability of MSC isolated from the umbilical cord vein during in vitro expansion, after the cryopreservation, and under different concentrations and time of exposition to titanium microparticles. Cells were isolated, in vitro expanded, demonstrated capacity for osteogenic, adipogenic and chondrogenic differentiation and were evaluated using flow cytometry, so they met the minimum requirements for characterization as MSCs. The cells were expanded under different concentrations and time of exposition to titanium microparticles. The genetic stability of MSCs was assessed by cytogenetic analysis, fluorescence in situ hybridization (FISH) and analysis of micronucleus and other nuclear alterations (CBMN). The cells were able to internalize the titanium microparticles, but MSCs preserve their morphology, differentiation capacity and surface marker expression profiles. Furthermore, there was an increase in the genomic instability after long time of in vitro expansion, and this instability was greater when cells were exposed to high doses of titanium microparticles that induced oxidative stress. It is necessary always assess the risks/ benefits of using titanium in tissue therapy involving MSCs, considering the biosafety of the use of bone regeneration using titanium and MSCs. Even without using titanium, it is important that the therapeutic use of such cells is based on analyzes that ensure quality, security and cellular stability, with the standardization of quality control programs appropriate. In conclusion, it is suggested that cytogenetic analysis, FISH analysis and the micronucleus and other nuclear alterations are carried out in CTMH before implanting in a patient

Estudo do papel da proteína multifuncional APE1/Ref-1 sobre a resposta inflamatória na meningite bacteriana

Despite advances in antibiotic therapy, bacterial meningitis (BM) remains with high mortality and morbidity rates in worldwide. One important mechanism associated to sequels during disease is the intense inflammatory response which promotes an oxidative burst and release of reactive oxygen species, consequently leading to cell death. Activation of DNA repair enzymes during oxidative stress has been demonstrated in several neurological disorders. APE1/Ref-1 is a multifunctional protein involved in DNA repair and plays a redox function on transcription factors such as NFkB and AP-1.The aim of this study was assess the role of APE1/Ref-1 on inflammatory response and the possibility of its modulation to reduce the sequels of the disease. Firstly it was performed an assay to measure cytokine in cerebrospinal fluid of patients with BM due to Streptococcus pneumoniae and Neisseriae meningitides. Further, a cellular model of inflammation was used to observe the effect of the inhibition of the endonuclease and redox activity of APE1/Ref-1 on cytokine levels. Additionally, APE1/Ref-1 expression in cortex and hippocampus of rat with MB after vitamin B6 treatment was evaluated. Altogether, results showed a similar profile of cytokines in the cerebrospinal fluid of patients from both pathogens, although IFNy showed higher expression in patients with BM caused by S. pneumoniae. On the other hand, inhibitors of APE1/Ref-1 reduced cytokine levels, mainly TNF-α. Reduction of oxidative stress markers was also observed after introduction of inhibitors in the LPS-stimulated cell. In the animal model, BM increased the expression of the protein APE1/Ref-1, while vitamin B6 promoted reduction. Thereby, this data rise important factors to be considered in pathogenesis of BM, e.g., IFNy can be used as prognostic factor during corticosteroid therapy, APE1/Ref-1 can be an important target to modulate the level of inflammation and VIII oxidative stress, and vitamin B6 seems modulates several proteins related to cell death. So, this study highlights a new understanding on the role of APE1/Ref-1 on the inflammation and the oxidative stress during inflammation condition

Conditional mutual inclusive information enables accurate quantification of associations in gene regulatory networks

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El papel de la reparación de roturas de doble cadena de ADN en Escherichia coli en la sensibilidad a quinolonas: implicaciones terapéuticas

Las quinolonas son uno de los tipos de antibióticos cuyas tasas de resistencia se han visto incrementadas en los últimos años. A nivel molecular, bloquean a las topoisomerasas tipo II generando cortes de doble cadena (double strand breaks, DSBs) en el ADN. Se ha propuesto que estos DSBs podrían tener un doble papel, como mediadores de su efecto bactericida y también como responsables de desencadenar los mecanismos de resistencia y tolerancia a las quinolonas. En el presente trabajo hemos estudiado la implicación de los mecanismos de reparación de DSBs en la sensibilidad a las quinolonas: reanudación de horquillas de replicación paradas dependiente de recombinación (RFR), inducción de la respuesta SOS, reparación por síntesis translesional (TLS) y escisión de nucleótidos (NER). Para ello, en los laboratorios de la Universidad Europea de Madrid, se han analizado las concentraciones mínimas inhibitorias (CMIs) de tres quinolonas diferentes en mutantes procedentes de varias colecciones de cultivos tipo de Escherichia coli. Mutantes en recA, recBC, priA y lexA mostraron una disminución significativa de la CMI a todas las quinolonas. No se observaron cambios significativos en estirpes mutantes en los mecanismos de reparación por TLS y NER. Estos datos indican que, en presencia de quinolonas, los mecanismos de RFR y la inducción de la respuesta SOS estarían implicados en la aparición de mecanismos de sensibilidad a quinolonas.

Cartographie des cassures bicaténaires du remodelage chromatinien du spermatide et développement des outils techniques associés.

Résumé : La phase haploïde de la spermatogenèse (spermiogenèse) est caractérisée par une modification importante de la structure de la chromatine et un changement de la topologie de l’ADN du spermatide. Les mécanismes par lesquels ce changement se produit ainsi que les protéines impliquées ne sont pas encore complètement élucidés. Mes travaux ont permis d’établir la présence de cassures bicaténaires transitoires pendant ce remodelage par l’essai des comètes et l’électrophorèse en champ pulsé. En procédant à des immunofluorescences sur coupes de tissus et en utilisant un extrait nucléaire hautement actif, la présence de topoisomérases ainsi que de marqueurs de systèmes de réparation a été confirmée. Les protéines de réparation identifiées font partie de systèmes sujets à l’erreur, donc cette refonte structurale de la chromatine pourrait être génétiquement instable et expliquer le biais paternel observé pour les mutations de novo dans de récentes études impliquant des criblages à haut débit. Une technique permettant l’immunocapture spécifique des cassures bicaténaires a été développée et appliquée sur des spermatides murins représentant différentes étapes de différenciation. Les résultats de séquençage à haut débit ont montré que les cassures bicaténaires (hotspots) de la spermiogenèse se produisent en majorité dans l’ADN intergénique, notamment dans les séquences LINE1, l’ADN satellite et les répétions simples. Les hotspots contiennent aussi des motifs de liaisons des protéines des familles FOX et PRDM, dont les fonctions sont entre autres de lier et remodeler localement la chromatine condensée. Aussi, le motif de liaison de la protéine BRCA1 se trouve enrichi dans les hotspots de cassures bicaténaires. Celle-ci agit entre autres dans la réparation de l’ADN par jonction terminale non-homologue (NHEJ) et dans la réparation des adduits ADN-topoisomérase. De façon remarquable, le motif de reconnaissance de la protéine SPO11, impliquée dans la formation des cassures méiotiques, a été enrichi dans les hotspots, ce qui suggère que la machinerie méiotique serait aussi utilisée pendant la spermiogenèse pour la formation des cassures. Enfin, bien que les hotspots se localisent plutôt dans les séquences intergéniques, les gènes ciblés sont impliqués dans le développement du cerveau et des neurones. Ces résultats sont en accord avec l’origine majoritairement paternelle observée des mutations de novo associées aux troubles du spectre de l’autisme et de la schizophrénie et leur augmentation avec l’âge du père. Puisque les processus du remodelage de la chromatine des spermatides sont conservés dans l’évolution, ces résultats suggèrent que le remodelage de la chromatine de la spermiogenèse représente un mécanisme additionnel contribuant à la formation de mutations de novo, expliquant le biais paternel observé pour certains types de mutations.

Alterations of the epigenome in brain cancer: loss of 5-hydroxymethylcytosine

Abstract : 5-Methylcytosine is an epigenetic mark, which can be oxidized to 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) in DNA by ten-eleven translocation (TET) oxygenases. It is an initial step in the demethylation of 5mC. Levels of 5hmC is relatively high in the brain compared to other organs, but these levels are known to be significantly reduced during the development of a brain tumor, especially in glioblastoma multiforme (GBM). However, no known mechanisms may fully explain this abnormality. The objectives of my project were to (1) understand the implications of the demethylation pathway mediated by TET, and (2) gain a deeper insight in the epigenetic make-up of brain tumors. (1) U87 cells were incubated with 5mC, 5hmC, 5-formylcytosine (5fC) or co-incubated of 5hmC with 3,4,5,6-tetrahydro-2’-deoxyuridine (dTHU) over a timeline of 0, 24, 48 and 96 hours. (2) 130 brain tumors (GBM= 79; grade II/III= 51) were obtained directly from surgery and immediately suspended in DNA extraction buffer. Both cell samples and tumor tissues underwent DNA extraction and DNA digestion protocols. The percent per cytosine (%/C) was obtained by quantification of 5mC, 5hmC, 5fC, 5-hydroxymethyluracil (5hmU) and 5formyluracil (5fU) using LC-MS/MS. (1) Cellular incubations showed that it is possible to increase levels of 5hmC in DNA, but also a slight increase in 5mC levels throughout the experiment. 5HmC levels dramatically increased by 1.9-fold after 96h. On the other hand, no increase was observed in 5fC levels. Both 5hmC and 5fC incubations were accompanied by high increases in 5hmU and 5fU levels respectively. The addition of dTHU to the 5hmC incubation decreased 5hmU incorporation by 65%. (2) The average levels of 5mC, 5hmC and 5fC, in brain tumors, were 4.0, 0.15 and 0.021 %/C respectively. 5HmU and 5fU levels were present at comparable levels of 5hmC and 5fC. Levels of 5hmC, 5hmU and 5fU were significantly lower in the DNA of GBM specimens. There was a strong correlation between 5mC with 5hmC and 5fC in GBM, but this was absent in low grade tumors. The presence of 5hmU and 5fU in brain tumor and the increase in their levels during cell incubations indicate a deamination activity in these cancerous cells, which may impinge on the cellular levels of 5hmC, in particular. Furthermore, upon the incubations with 5hmC, downstream levels of 5fC did not increase suggesting a TET malfunction. TET activity is maintained in GBMs, but impaired in low grade tumors due to isocitrate dehydrogenase-1 (IDH1) mutations. Therefore, in brain tumors, a strong deamination activity and TET impairment may lead to epigenetic reduction of 5hmC.

Relación entre las condiciones de higiene y seguridad y la exposición ambiental a solventes orgánicos en pintores de automóviles de la localidad de barrios unidos, Bogotá 2015

Introducción. Los trabajadores de los talleres de reparación de automóviles conviven diariamente con la exposición a los solventes orgánicos, exposición que se convierte en un riesgo para su salud que generalmente en el corto plazo se presenta como déficits de concentración, memoria y tiempo de reacción y en el largo plazo produciendo graves repercusiones clínicas como efectos mutagénicos y carcinogénicos. Objetivo. Caracterizar las condiciones higiénicas y de seguridad de trabajadores ocupacionalmente expuestos a solventes orgánicos y determinar los niveles ambientales de benceno, tolueno y xileno (BTX) en talleres de lámina y pintura automotriz de la ciudad de Bogotá. Materiales y métodos. Se hizo un estudio de corte transversal en 60 trabajadores que laboran expuestos a solventes orgánicos en talleres de reparación automotriz en Bogotá. Se realizó una encuesta con variables sociodemográficas, laborales y se determinaron los niveles en aire de benceno, tolueno y xileno. Para los muestreos ambientales, las bombas se colocaron en una posición fija representativa del ambiente general, con el objeto de conocer la distribución de los solventes en el área de trabajo. Se realizó un análisis descriptivo por conteos de frecuencia, medidas de tendencia central y dispersión. Se utilizó prueba de bondad de ajuste para distribución normal (Kolmogorov-Smirnov o Shapiro Wilk), prueba t Student para comparación de medias, o en su defecto prueba U de Mann Whitney para comparación de medianas. Para identificar la relación entre las características sociodemográficas y ocupacionales con la exposición a BTX, se utilizaron pruebas de asociación Chi cuadrado o análisis de correlación según la naturaleza de las variables. El nivel de significancia para cada prueba fue 0.05. Resultados. La edad promedio de los trabajadores fue de 43 años y un tiempo total de exposición a solventes de 20 años. Respecto al uso de protección corporal, 45 (75%) de los trabajadores manifestaron que usaban uniforme, mientras que 14 (23,3%) usaban ropa de calle durante la jornada laboral. El 46,7% manifestaron usar protección respiratoria. La concentración de benceno en aire fue entre 0,1 y 0,45 mg/l (mediana de 0,31 mg/l; DE 0,13 mg/l); la de tolueno estuvo entre 8,25 y 27,22 mg/l (mediana de 14,5 mg/l; DE 6.99 mg/l) y la de xileno entre 19,34 y 150,15 mg/l (mediana de 70,12 mg/l; DE 40,82 mg/l). Conclusión. Los pintores de automóviles están expuestos a niveles elevados de solventes en los lugares de trabajo y no cuentan con condiciones de higiene y seguridad industrial adecuados. Un gran número de pintores son informales lo que les impide el acceso a los beneficios del Sistema de Seguridad Social Integral.

Biological analysis of the in-vitro effects of homologous recombination inhibition and its use in cancer treatment through synthetic lethality

Synthetic lethality represents an anticancer strategy that targets tumor specific gene defects. One of the most studied application is the use of PARP inhibitors (e.g. olaparib) in BRCA1/2-less cancer cells. In BRCA2-defective tumors, olaparib (OLA) inhibits DNA single-strand break repair, while BRCA2 mutations hamper homologous recombination (HR) repair. The simultaneous impairment of those pathways leads BRCA-less cells to death by synthetic lethality. The projects described in this thesis were aimed at extending the use of OLA in cancer cells that do not carry a mutation in BRCA2 by combining this drug with compounds that could mimic a BRCA-less environment via HR inhibition. We demonstrated the effectiveness of our “fully small-molecule induced synthetic lethality” by using two different approaches. In the direct approach (Project A), we identified a series of neo-synthesized compounds (named RAD51-BRCA2 disruptors) that mimic BRCA2 mutations by disrupting the RAD51-BRCA2 interaction and thus the HR pathway. Compound ARN 24089 inhibited HR in human pancreatic adenocarcinoma cell line and triggered synthetic lethality by synergizing with OLA. Interestingly, the observed synthetic lethality was triggered by tackling two biochemically different mechanisms: enzyme inhibition (PARP) and protein-protein disruption (RAD51-BRCA2). In the indirect approach (Project B), we inhibited HR by interfering with the cellular metabolism through inhibition of LDH activity. The obtained data suggest an LDH-mediated control on HR that can be exerted by regulating either the energy supply needed to this repair mechanism or the expression level of genes involved in DNA repair. LDH inhibition also succeeded in increasing the efficiency of OLA in BRCA-proficient cell lines. Although preliminary, these results highlight a complex relationship between metabolic reactions and the control of DNA integrity. Both the described projects proved that our “fully small-molecule-induced synthetic lethality” approach could be an innovative approach to unmet oncological needs.

Zinc deficiency induces apoptosis via mitochondrial p53- and caspase-dependent pathways in human neuronal precursor cells

Previous studies have shown that zinc deficiency leads to apoptosis of neuronal precursor cells in vivo and in vitro. In addition to the role of p53 as a nuclear transcription factor in zinc deficient cultured human neuronal precursors (NT-2), we have now identified the translocation of phosphorylated p53 to the mitochondria and p53-dependent increases in the pro-apoptotic mitochondrial protein BAX leading to a loss of mitochondrial membrane potential as demonstrated by a 25% decrease in JC-1 red:green fluorescence ratio. Disruption of mitochondrial membrane integrity was accompanied by efflux of the apoptosis inducing factor (AIF) from the mitochondria and translocation to the nucleus with a significant increase in reactive oxygen species (ROS) after 24 h of zinc deficiency. Measurement of caspase cleavage, mRNA, and treatment with caspase inhibitors revealed the involvement of caspases 2, 3, 6, and 7 in zinc deficiency-mediated apoptosis. Down-stream targets of caspase activation, including the nuclear structure protein lamin and polyADP ribose polymerase (PARP), which participates in DNA repair, were also cleaved. Transfection with a dominant-negative p53 construct and use of the p53 inhibitor, pifithrin- ␮, established that these alterations were largely dependent on p53. Together these data identify a cascade of events involving mitochondrial p53 as well as p53-dependent caspase-mediated mechanisms leading to apoptosis during zinc deficiency.