Collecting and harvesting biological data: the GPCRDB and NucleaRDB information systems

The amount of genomic and proteomic data that is entered each day into databases and the experimental literature is outstripping the ability of experimental scientists to keep pace. While generic databases derived from automated curation efforts are useful, most biological scientists tend to focus on a class or family of molecules and their biological impact. Consequently, there is a need for molecular class-specific or other specialized databases. Such databases collect and organize data around a single topic or class of molecules. If curated well, such systems are extremely useful as they allow experimental scientists to obtain a large portion of the available data most relevant to their needs from a single source. We are involved in the development of two such databases with substantial pharmacological relevance. These are the GPCRDB and NucleaRDB information systems, which collect and disseminate data related to G protein-coupled receptors and intra-nuclear hormone receptors, respectively. The GPCRDB was a pilot project aimed at building a generic molecular class-specific database capable of dealing with highly heterogeneous data. A first version of the GPCRDB project has been completed and it is routinely used by thousands of scientists. The NucleaRDB was started recently as an application of the concept for the generalization of this technology. The GPCRDB is available via the WWW at http://www.gpcr.org/7tm/ and the NucleaRDB at http://www.receptors.org/NR/.

Innovative analytical strategies for the development of sensor devices and mass spectrometry methods

Il lavoro presentato in questa tesi di Dottorato è incentrato sullo sviluppo di strategie analitiche innovative basate sulla sensoristica e su tecniche di spettrometria di massa in ambito biologico e della sicurezza alimentare. Il primo capitolo tratta lo studio di aspetti metodologici ed applicativi di procedure sensoristiche per l’identificazione e la determinazione di biomarkers associati alla malattia celiaca. In tale ambito, sono stati sviluppati due immunosensori, uno a trasduzione piezoelettrica e uno a trasduzione amperometrica, per la rivelazione di anticorpi anti-transglutaminasi tissutale associati a questa malattia. L’innovazione di questi dispositivi riguarda l’immobilizzazione dell’enzima tTG nella conformazione aperta (Open-tTG), che è stato dimostrato essere quella principalmente coinvolta nella patogenesi. Sulla base dei risultati ottenuti, entrambi i sistemi sviluppati si sono dimostrati una valida alternativa ai test di screening attualmente in uso per la diagnosi della celiachia. Rimanendo sempre nel contesto della malattia celiaca, ulteriore ricerca oggetto di questa tesi di Dottorato, ha riguardato lo sviluppo di metodi affidabili per il controllo di prodotti “gluten-free”. Il secondo capitolo tratta lo sviluppo di un metodo di spettrometria di massa e di un immunosensore competitivo per la rivelazione di prolammine in alimenti “gluten-free”. E’ stato sviluppato un metodo LC-ESI-MS/MS basato su un’analisi target con modalità di acquisizione del segnale selected reaction monitoring per l’identificazione di glutine in diversi cereali potenzialmente tossici per i celiaci. Inoltre ci si è focalizzati su un immunosensore competitivo per la rivelazione di gliadina, come metodo di screening rapido di farine. Entrambi i sistemi sono stati ottimizzati impiegando miscele di farina di riso addizionata di gliadina, avenine, ordeine e secaline nel caso del sistema LC-MS/MS e con sola gliadina nel caso del sensore. Infine i sistemi analitici sono stati validati analizzando sia materie prime (farine) che alimenti (biscotti, pasta, pane, etc.). L’approccio sviluppato in spettrometria di massa apre la strada alla possibilità di sviluppare un test di screening multiplo per la valutazione della sicurezza di prodotti dichiarati “gluten-free”, mentre ulteriori studi dovranno essere svolti per ricercare condizioni di estrazione compatibili con l’immunosaggio competitivo, per ora applicabile solo all’analisi di farine estratte con etanolo. Terzo capitolo di questa tesi riguarda lo sviluppo di nuovi metodi per la rivelazione di HPV, Chlamydia e Gonorrhoeae in fluidi biologici. Si è scelto un substrato costituito da strips di carta in quanto possono costituire una valida piattaforma di rivelazione, offrendo vantaggi grazie al basso costo, alla possibilità di generare dispositivi portatili e di poter visualizzare il risultato visivamente senza la necessità di strumentazioni. La metodologia sviluppata è molto semplice, non prevede l’uso di strumentazione complessa e si basa sull’uso della isothermal rolling-circle amplification per l’amplificazione del target. Inoltre, di fondamentale importanza, è l’utilizzo di nanoparticelle colorate che, essendo state funzionalizzate con una sequenza di DNA complementare al target amplificato derivante dalla RCA, ne permettono la rivelazione a occhio nudo mediante l’uso di filtri di carta. Queste strips sono state testate su campioni reali permettendo una discriminazione tra campioni positivi e negativi in tempi rapidi (10-15 minuti), aprendo una nuova via verso nuovi test altamente competitivi con quelli attualmente sul mercato.

Evolução do veneno em cnidários baseada em dados de genomas e proteomas

A evolução do veneno, uma das misturas mais complexas da natureza, tem sustentado o sucesso da diversificação de inúmeras linhagens de animais. Serpentes deslizantes ou medusas flutuantes utilizam o veneno, um coquetel de peptídeos farmacologicamente ativos, sais e moléculas orgânicas. Esses animais surpreendentes têm provocado grande fascínio ao longo da história humana. Nesta dissertação propomos um estudo da evolução dos venenos no filo Cnidaria, englobando dados proteômicos e genômicos. Este projeto teve como objetivos: (1) caracterizar e elucidar a evolução da composição do veneno em Cnidaria por meio da comparação de listas de proteínas; (2) testar a hipótese de que a variação na família de toxinas específica de cnidários tem sido o resultado de um regime de seleção positiva; e (3) determinar a extensão em que a duplicação de genes pode ser considerada como a principal razão para a diversificação de toxinas em Cnidaria. O capítulo \"Comparative proteomics reveals common components of a powerful arsenal in the earliest animal venomous lineage, the cnidarians\" propõe o estudo comparado mais completo sobre a composição do veneno de cnidários e uma hipótese sobre a montagem evolutiva do complexo arsenal bioquímico de cnidários e do veneno ancestral desse grupo basal. Vinte e oito famílias de proteínas foram identificadas. Destas, 13 famílias foram registradas pela primeira vez no proteoma de Cnidaria. Pelo menos 15 famílias de toxinas foram recrutadas no proteoma de veneno de cnidários antes da diversificação dos grupos Anthozoa e Medusozoa. Nos capítulos \"Evidence of episodic positive selection in the evolution of jellyfish toxins of the cnidarian venom\" e \"Gene duplications are extensive and contribute significantly to the toxic proteome of nematocysts isolated from Acropora digitifera (Cnidaria: Anthozoa: Scleractinia)\", nossas análises demonstram que as famílias de toxinas nos cnidários se diversificam amplamente mediante a duplicação de genes. Além disso, em contraste com as famílias de toxinas do veneno na maioria das linhagens animais; nós identificamos um padrão diferente na família de toxinas específica de cnidários, em que há uma seleção purificadora por longos períodos seguindo longos tempos de diversificação ou vice-versa

Avaliação da inervação entérica e análise proteômica do intestino delgado de ratos expostos à dose aguda ou crônica de fluoreto

O trato gastrointestinal (TGI) é a principal rota de exposição ao fluoreto (F) e o seu mais importante sítio de absorção. Acredita-se que a toxicidade do F comprometa a fisiologia do intestino, devido à relevante sintomatologia gastrointestinal relatada em consequência da exposição excessiva ao F. A função intestinal é controlada por uma complexa rede neuronal interligada e incorporada à parede deste órgão, denominada Sistema Nervoso Entérico (SNE). Embora os efeitos tóxicos do F sobre o Sistema Nervoso Central sejam descritos na literatura, não há estudos relacionados à sua toxicidade sobre o SNE. Neste estudo realizado em ratos, foi avaliado o efeito da exposição aguda ou crônica ao F, sobre a população geral de neurônios entéricos e sobre as subpopulações que expressam os principais neurotransmissores entéricos: Acetilcolina (ACh), Óxido Nítrico (NO), Peptídeo Vasoativo Intestinal (VIP), Peptídeo Relacionado ao Gene da Calcitonina (CGRP) e Substância P (SP). Os animais foram divididos em 5 grupos: 3 destinados à exposição crônica (0 ppm, 10 ppm ou 50 ppm de F na água de beber) e 2 à exposição aguda (0 ou 25 mgF/Kg por gavagem gástrica). Foram coletados os 3 segmentos do intestino delgado (duodeno, jejuno e íleo) e processados para a detecção da HuC/D, ChAT, nNOS, VIP, CGRP e SP, através de técnicas de imunofluorescência, no plexo mioentérico. Foram obtidas imagens para a realização da análise quantitativa dos neurônios da população geral (HuC/D) e nitrérgicos (imunorreativos à nNOS); e morfométrica dos neurônios imunorreativos à HuC/D ou nNOS; e das varicosidades imunorreativas à ChAT, VIP, CGRP ou SP. Amostras dos 3 segmentos intestinais foram preparadas e coradas em Hematoxilina e Eosina para análise histológica da morfologia básica. O segmento intestinal considerado mais afetado na análise morfométrica da população geral de neurônios, o duodeno, foi selecionado para a realização da análise proteômica, com o objetivo de oferecer o seu perfil proteico e determinar diferenças na expressão proteica em decorrência da exposição crônica ou aguda ao F. A análise da concentração de F no plasma sanguíneo foi realizada para a confirmação da exposição. Na análise quantitativa, o grupo de 50 ppm F, apresentou uma diminuição significativa na densidade da população geral de neurônios do jejuno e do íleo e na densidade dos neurônios imunorreativos à nNOS no duodeno e no jejuno. Quanto à análise morfométrica, a população geral e as subpopulações neuronais entéricas avaliadas apresentaram alterações morfológicas significativas, tanto após a exposição crônica quanto a aguda. Para a análise proteômica do duodeno, verificou-se que da associação de seus genes a um termo, e assim classificadas de acordo com diferentes processos biológicos. No caso do grupo da dose aguda, o processo biológico com a maior porcentagem de genes associados foi a geração de metabólitos precursores e energia (27% das proteínas); enquanto para os grupos de 10 e 50 ppm F foram o processo metabólico da piridina (41%) e a polimerização proteica (33%), respectivamente.

Contribuição das células-tronco mesenquimais para as propriedades tumorigênicas de células de glioblastoma humano

Células-tronco mesenquimais (CTM) apresentam tropismo a tumores, sendo importantes componentes do estroma tumoral. No cérebro, o nicho perivascular é uma importante fonte de CTM, as quais podem contribuir direta e/ou indiretamente para o desenvolvimento de tumores, embora os mecanismos envolvidos sejam pouco conhecidos. No presente trabalho, investigou-se a influência de CTM sobre a proliferação, capacidade invasiva e tumorigenicidade de células de Glioblastoma (GBM) humano. Sabe-se que CTM produzem TGFB1, uma citocina multifuncional envolvida em imunomodulação, proliferação, migração e transição epitelial-mesenquimal de células tumorais. Experimentos in vitro, realizados com meios condicionados de CTM de cordão umbilical humano com silenciamento permanente do gene TGFB1, demonstraram que o TGFB1 secretado por CTM é capaz de aumentar significativamente a proliferação e viabilidade de células de GBM humano da linhagem U87FP635. Esses resultados revelam uma importante ação parácrina dessa citocina regulatória, quando produzida por outros tipos celulares contidos no microambiente tumoral. Entretanto, sob condições experimentais que melhor mimetizam o microambiente tumoral, detectou-se que CTM também afetam o comportamento de células tumorais por um mecanismo alternativo, dependente de contato celular, mas independente dos níveis de TGFB1 secretados pelas CTM. Sob condições de cocultivo celular, envolvendo contato físico entre CTM e células de GBM U87FP635, detectou-se um aumento significativo na quantidade de células tumorais viáveis. Quando cultivadas na forma de esferoides tumorais, o contato com CTM aumentou a capacidade invasiva das células U87FP635. Finalmente, em modelo in vivo ectópico de GBM, células U87FP635 geraram tumores mais desenvolvidos quando coinjetadas com CTM. Esses efeitos pró-tumorigênicos foram observados tanto em contato com CTM controles, quanto com CTM contendo o gene TGFB1 permanentemente silenciado. Assim, esses achados indicam que CTM podem exercer efeitos pró-tumorigênicos por dois mecanismos alternativos e independentes: ação parácrina de TGFB1 secretado por CTM e ação mediada por contato célula-célula. Nas condições experimentais testadas, o mecanismo dependente de contato célula-célula demonstrou ser predominante. O estudo proteômico do secretoma dessas células identificou 126 proteínas diferencialmente expressas além de 10 proteínas exclusivamente detectadas em meios condicionados de cocultivos de CTM com células de GBM U87FP635. Cerca de 80% dessas proteínas exclusivamente secretadas pelo contato célula-célula são componentes de exossomos e estão envolvidas em proliferação celular e desenvolvimento tecidual. Esses resultados apontam uma interação dinâmica de comunicação entre CTM e células tumorais, e revelam algumas proteínas interessantes potencialmente envolvidas em uma ação pró-tumorigênica de CTM mediada por contato celular

Estudos de proteômica, estruturais e funcionais de proteínas envolvidas na degradação da biomassa lignocelulósica: expansinas microbianas e hidrolases de glicosídeos termofílicas

O Brasil possui uma posição privilegiada quando se refere à produção de etanol. Por questões históricas e geográficas o país é responsável por mais de 30 % da produção mundial de etanol, com uma produção nacional de mais de 28 bilhões de litros em 2014. Para maximizar o rendimento desse processo, está em desenvolvimento a tecnologia associada ao etanol de segunda geração ou etanol lignocelulósico. Os principais desafios desta tecnologia são: melhorar a eficiência de conversão do substrato em produto e a produção em grande escala utilizando substratos de baixo custo. Com o objetivo de melhorar a eficiência do processo de conversão foram estudadas proteínas auxiliares (expansinas) que, em conjunto com celulases, melhoram a despolimerização de biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis. Além disso, realizou-se também a caracterização de enzimas ativas de carboidratos (CAZymes) de origem termofílica do organismo Thermogemmatispora sp. T81, devido a capacidade que estas proteínas apresentam de manter a atividade e conformação estrutural em altas temperaturas por um prolongado período de tempo. A partir de análises utilizando bioinformática, os genes que codificam para expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei foram clonados e expressos em E. coli, e seus produtos gênicos (as expansinas) tiveram seus índices de sinergismo (devido atuação conjunta com coquetéis comerciais) e atividade catalítica determinados. Adicionalmente, dispondo de alinhamentos estruturais, foi proposto um mecanismo hidrolítico para elas. Em relação à bactéria Thermogemmatispora sp. T81, foram realizadas análises genômicas e proteômicas, a fim de selecionar enzimas superexpressas em meio celulósico. Seus genes foram clonados heterologamente em E. coli e o produto de expressão caracterizado bioquimicamente (cromatografia, ensaios de atividade e perfil de hidrólise) e estruturalmente (SAXS e dicroísmo circular). Os índices de sinergismo determinados foram de 2,47; 1,96 e 2,44 para as expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei, respectivamente. A partir dos alinhamentos estruturais foi proposto a díade Asp/Glu como sitio catalítico em expansinas. As análises de proteômica possibilitaram a seleção de quatro alvos de clonagem, por apresentarem alto índice de expressão quando a bactéria foi cultivada em meio celulósico. Estas proteínas foram caracterizadas quanto a atividade e apresentaram um perfil comum: temperatura ótima de ação (de 70 a 75 °C), pH ótimo de 5, e hidrolisam preferencialmente substratos hemicelulósicos (xilano). A porcentagem de estruturais secundárias das proteínas em estudo foram confirmadas com predições teóricas ao se utilizar a técnica de dicroísmo circular. Desta maneira, os objetivos iniciais propostos neste projeto foram concluídos com a determinação do grau de sinergismo das proteínas expansinas em estudo e a proposição de um mecanismo de hidrólise para as mesmas, considerando que tais proteínas por mais de 20 anos tiveram sua atividade definida exclusivamente como acessória. Além disso, este estudo contribui com a identificação e seleção de genes para CAZymes termofilícas com aplicação biotecnológica devido às propriedades termoestáveis apresentadas.

L’importance de la coopération de TRAF1 et LSP1 en aval du récepteur 4-1BB(CD137) pour la survie des lymphocytes

4-1BB (CD137) est un membre de la superfamille TNFR qui est impliqué dans la transmission des signaux de survie aux lymphocytes. TRAF1 est une protéine adaptatrice qui est recrutée par 4-1BB et autres TNFRs et est caractérisée par une expression très restreinte aux lymphocytes, cellules dendritiques et certaines cellules épithéliales. TRAF1 est nécessaire pour l’expansion et la survie des cellules T mémoire en présence d'agonistes anti-4-1BB in vivo. De plus, TRAF1 est requise en aval de 4-1BB pour activer (phosphoryler) la MAP kinase Erk impliquée dans la régulation de la molécule pro-apoptotique Bim. Suite à l’activation du récepteur 4-1BB, TRAF1 et ERK sont impliqués dans la phosphorylation de Bim et la modulation de son expression. L’activation et la régulation de TRAF1 et Bim ont un rôle important dans la survie des cellules T CD8 mémoires. Dans cette étude, nous avons utilisé une approche protéomique afin de pouvoir identifier de nouveaux partenaires de liaison de TRAF1. Utilisant cette stratégie, nous avons identifié que LSP1 (Leukocyte Specific Protein 1) est recruté dans le complexe de signalisation 4-1BB de manière TRAF1 dépendante. Une caractérisation plus poussée de l’interaction entre TRAF1 et LSP1 a montré que LSP1 lie la région unique N-terminal de TRAF1 de façon indépendante de la région conservée C-terminal. À l’instar des cellules T déficientes en TRAF1, les cellules T déficientes en LSP1 ne sont pas capables d’activer ERK en aval de 4-1BB et par conséquent ne peuvent pas réguler Bim. Ainsi, TRAF1 et LSP1 coopèrent en aval de 4-1BB dans le but d’activer ERK et réguler en aval les niveaux de Bim dans les cellules T CD8. Selon la littérature, le récepteur 4-1BB n’est pas exprimé à la surface des cellules B murines, mais le récepteur 4-1BB favorise la prolifération et la survie des cellules B humaines. Cependant, il est important d'étudier l'expression du récepteur 4-1BB dans les cellules B murines afin de disposer d'un modèle murin et de prédire la réponse clinique à la manipulation de 4-1BB. En utilisant différentes stimulations de cellules B murines primaires, nous avons identifié que le récepteur 4-1BB est exprimé à la surface des cellules B de souris suite à une stimulation avec le LPS (Lipopolysaccharides). Une caractérisation plus poussée a montré que le récepteur 4-1BB est induit dans les cellules B murines d'une manière dépendante de TLR4 (Toll Like Receptor 4). Collectivement, notre travail a démontré que la stimulation avec le LPS induit l’expression du récepteur 4-1BB à la surface des cellules B murines, menant ainsi à l'induction de TRAF1. De plus, TRAF1 et LSP1 coopèrent en aval de 4-1BB pour activer la signalisation de la Map kinase ERK dans les cellules B murines de manière similaire aux cellules T. Les cellules B déficientes en TRAF1 et les cellules B déficientes en LSP1 ne sont pas en mesure d'activer la voie ERK en aval de 4-1BB et montrent un niveau d’expression du récepteur significativement diminué comparé aux cellules B d’une souris WT. Ainsi, TRAF1 et LSP1 sont nécessaires pour une expression maximale du récepteur 4-1BB à la surface cellulaire de cellules B murines et coopèrent en aval de 4-1BB afin d'activer la cascade ERK dans les cellules B murines.

Mouse mesenchymal stem cells inhibit high endothelial cell activation and lymphocyte homing to lymph nodes by releasing TIMP-1.

Mesenchymal stem cells (MSC) represent a promising therapeutic approach in many diseases in view of their potent immunomodulatory properties, which are only partially understood. Here, we show that the endothelium is a specific and key target of MSC during immunity and inflammation. In mice, MSC inhibit activation and proliferation of endothelial cells in remote inflamed lymph nodes (LNs), affect elongation and arborization of high endothelial venules (HEVs) and inhibit T-cell homing. The proteomic analysis of the MSC secretome identified the tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1) as a potential effector molecule responsible for the anti-angiogenic properties of MSC. Both in vitro and in vivo, TIMP-1 activity is responsible for the anti-angiogenic effects of MSC, and increasing TIMP-1 concentrations delivered by an Adeno Associated Virus (AAV) vector recapitulates the effects of MSC transplantation on draining LNs. Thus, this study discovers a new and highly efficient general mechanism through which MSC tune down immunity and inflammation, identifies TIMP-1 as a novel biomarker of MSC-based therapy and opens the gate to new therapeutic approaches of inflammatory diseases.

Measurement of free drug and clinical end-point by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry: Applications and implications for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies

Free drug measurement and pharmacodymanic markers provide the opportunity for a better understanding of drug efficacy and toxicity. High-performance liquid chromatography (HPLC)-mass spectrometry (MS) is a powerful analytical technique that could facilitate the measurement of free drug and these markers. Currently, there are very few published methods for the determination of free drug concentrations by HPLC-MS. The development of atmospheric pressure ionisation sources, together with on-line microdialysis or on-line equilibrium dialysis and column switching techniques have reduced sample run times and increased assay efficiency. The availability of such methods will aid in drug development and the clinical use of certain drugs, including anti-convulsants, anti-arrhythmics, immunosuppressants, local anaesthetics, anti-fungals and protease inhibitors. The history of free drug measurement and an overview of the current HPLC-MS applications for these drugs are discussed. Immunosuppressant drugs are used as an example for the application of HPLC-MS in the measurement of drug pharmacodynamics. Potential biomarkers of immunosuppression that could be measured by HPLC-MS include purine nucleoside/nucleotides, drug-protein complexes and phosphorylated peptides. At the proteomic level, two-dimensional gel electrophoresis combined with matrix-assisted laser desorption/ionisation time-of-flight (TOF) MS is a powerful tool for identifying proteins involved in the response to inflammatory mediators. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Association of stomatin with lipid bodies

The oligomeric lipid raft-associated integral protein stomatin normally localizes to the plasma membrane and the late endosomal compartment. Similar to the caveolins, it is targeted to lipid bodies (LBs) on overexpression. Endogenous stomatin also associates with LBs to a small extent. Green fluorescent protein-tagged stomatin (StomGFP) and the dominant-negative caveolin-3 mutant DGV(cav3)(HA) occupy distinct domains on LB surfaces but eventually intermix. Studies of StomGFP deletion mutants reveal that the region for membrane association but not oligomerization and raft association is essential for LB targeting. Blocking protein synthesis leads to the redistribution of StomGFP from LBs to LysoTracker-positive vesicles indicating a connection with the late endosomal/ lysosomal pathway. Live microscopy of StomGFP reveals multiple interactions between LBs and microtubule-associated vesicles possibly representing signaling events and/or the exchange of cargo. Proteomic analysis of isolated LBs identifies adipophilin and TIP47, various lipid-specific enzymes, cytoskeletal components, chaperones, Ras-related proteins, protein kinase D2, and other regulatory proteins. The association of the Rab proteins 1, 6, 7, 10, and 18 with LBs indicates various connections to other compartments. Our data suggest that LBs are not only involved in the storage of lipids but also participate actively in the cellular signaling network and the homeostasis of lipids.

Global changes in gene expression observed at the transition from growth to stationary phase in Listeria monocytogenes ScottA batch culture

Listeria monocytogenes is a food-borne Gram-positive bacterium that is responsible for a variety of infections (worldwide) annually. The organism is able to survive a variety of environmental conditions and stresses, however, the mechanisms by which L. monocytogenes adapts to environmental change are yet to be fully elucidated. An understanding of the mechanism(s) by which L. monocytogenes survives unfavourable environmental conditions will aid in developing new food processing methods to control the organism in foodstuffs. We have utilized a proteomic approach to investigate the response of L. monocytogenes batch cultures to the transition from exponential to stationary growth phase. Proteomic analysis showed that batch cultures of L. monocytogenes perceived stress and began preparations for stationary phase much earlier (approximately A(600) = 0.75, mid-exponential) than predicted by growth characteristics alone. Global analysis of the proteome revealed that the expression levels of more than 50% of all proteins observed changed significantly over a 7-9 h period during this transition phase. We have highlighted ten proteins in particular whose expression levels appear to be important in the early onset of the stationary phase. The significance of these findings in terms of functionality and the mechanistic picture are discussed.

Milk Proteomics

Milk proteins have been studied continuously for over 50 years. Knowledge of this complex protein system has evolved incrementally in recent decades, largely coinciding with advances in technology. Proteomics and associated technologies have the potential to facilitate further advances in our knowledge of milk proteins. Proteomics allows for the detection, identification and characterization of milk proteins. More importantly, proteomics facilitates the analysis of large numbers of milk proteins simultaneously. In the first part of this review we provide a description of the key techniques used within proteomic methodologies, with an emphasis on their general uses within proteomics. In the second part we summarize recent applications of proteomics to milk proteins and highlight the potential for new and rapid advances in the analysis of milk proteins. In particular, we emphasise the effectiveness of two-dimensional gel electrophoresis in combination with various mass spectrometry techniques for the detailed characterization of milk proteins. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Characterization of the role of the Rab GTPase-activating protein AS160 in insulin-regulated GLUT4 trafficking

Insulin stimulates the translocation of the glucose transporter GLUT4 from intracellular vesicles to the plasma membrane. In the present study we have conducted a comprehensive proteomic analysis of affinity-purified GLUT4 vesicles from 3T3-L1 adipocytes to discover potential regulators of GLUT4 trafficking. In addition to previously identified components of GLUT4 storage vesicles including the insulin-regulated aminopeptidase insulin-regulated aminopeptidase and the vesicle soluble N-ethylmaleimide factor attachment protein (v-SNARE) VAMP2, we have identified three new Rab proteins, Rab10, Rab11, and Rab14, on GLUT4 vesicles. We have also found that the putative Rab GTPase-activating protein AS160 (Akt substrate of 160 kDa) is associated with GLUT4 vesicles in the basal state and dissociates in response to insulin. This association is likely to be mediated by the cytosolic tail of insulin-regulated aminopeptidase, which interacted both in vitro and in vivo with AS160. Consistent with an inhibitory role of AS160 in the basal state, reduced expression of AS160 in adipocytes using short hairpin RNA increased plasma membrane levels of GLUT4 in an insulin-independent manner. These findings support an important role for AS160 in the insulin regulated trafficking of GLUT4.

Expression profiling in alcoholism research

This article represents the proceedings of a symposium at the 2004 International Society for Biomedical Research on Alcoholism in Mannheim, Germany, organized and co-chaired by Susan E. Bergeson and Wolfgang Sommer. The presentations and presenter were (1) Gene Expression in Brains of AlcoholPreferring and Non-Preferring Rats, by Howard J. Edenberg (2) Candidate Treatment Targets for Alcoholism: Leads from Functional Genomics Approaches, by Wolfgang Sommer (3) Microarray Analysis of Acute and Chronic Alcohol Response in Brain, by Susan E. Bergeson (4) On the Integration of QTL and Gene Expression Analysis, by Robert J. Hitzemann (5) Microarray and Proteomic Analysis of the Human Alcoholic Brain, by Peter R. Dodd.

S100A8 chemotactic protein is abundantly increased, but only a minor contributor to LPS-induced, steroid resistant neutrophilic lung inflammation in vivo

Neutrophilic lung inflammation is an essential component of host defense against diverse eukaryotic and prokaryotic pathogens, but in chronic inflammatory lung diseases, such as chronic obstructive lung disease (COPD), severe asthma, cystic fibrosis, and bronchiolitis, it may damage the host. Glucocorticosteroids are widely used in these conditions and in their infectious exacerbations; however, the clinical efficacy of steroids is disputed. In this study, we used a proteomic approach to identify molecules contributing to neutrophilic inflammation induced by transnasal administration of lipopolysaccharide (LPS) that were also resistant to the potent glucocorticosteroid dexamethasone (Dex). We confirmed that Dex was biologically active at both the transcript (suppression of GM-CSF and TNFalpha transcripts) and protein levels (induction of lipocortin) and used 2D-PAGE/MALDI-TOF to generate global expression profiles, identifying six LPS-induced proteins that were Dex resistant. Of these, S100A8, a candidate neutrophil chemotactic factor, was profiled in detail. Steroid refractory S100A8 expression was highly abundant, transcriptionally regulated, secreted into lung lavage fluid and immunohistochemically localized to tissue infiltrating neutrophils. However, in marked contrast to other vascular beds, neutralizing antibodies to S100A8 had only a weak anti-neutrophil recruitment effect and antibodies against the related S100A9 were ineffective. These data highlight the need for extensive in vivo profiling of proteomically identified candidate molecules and demonstrates that S100A8, despite its abundance, resistance to steroids and known chemotactic activity, is unlikely to be an important determinant of LPS-induced neutrophilic lung inflammation in vivo.