Role of an LRR receptor-like kinase in the establishment of a functional root endodermal barrier

The endodermis is a highly conserved cell layer present in the root of all vascular plants, except Lycophytes. This tissue layer establishes a protective diffusion barrier surrounding the vasculature and is expected to prevent passive, uncontrolled flow of nutrients through the root. This barrier property is achieved by the production of Casparian strips (CS), a localized cell wall impregnation of lignin in the anticlinal walls of each endodermal cell, forming a belt-like structure sealing the extracellular space. The CS act as a selective barrier between the external cell layers and the vascular cylinder and are thought to be important in many aspects of root function. For instance, selective nutrient uptake and sequestration from the soil, resistance to different abiotic and biotic stresses are expected to involve functional CS. Although discovered 150 years ago, nothing was known about the genes involved in CS establishment until recently. The use of the model plant Arabidopsis thaliana together with both reverse and forward genetic approaches led to the discovery of an increasing number of genes involved in different steps of CS formation during the last few years. One of these genes encodes SCHENGEN3 (SGN3), a leucine-rich repeat receptor-like kinase (LRR-RLK). SGN3 was discovered first by reverse genetic due to its endodermis-enriched expression, and the corresponding mutant displays strong endodermal permeability of the apoplastic tracer Propidium Iodide (PI) indicative of defective CS. One aim of this thesis is to study the role of SGN3 at the molecular level in order to understand its involvement in establishing an impermeable CS. The endodermal permeability of sgn3 is shown to be the result of incorrect localization of key proteins involved in CS establishment (the "Casparian strip domain proteins", CASPs), leading to non-functional CS interrupted by discontinuities. CASPs localize in the plasma membrane domain subjacent to the CS, named the Casparian Strip membrane Domain (CSD). The CSD discontinuities in sgn3 together with SGN3 localization in close proximity to the CASPs lead to the assumption that SGN3 is involved in the formation of a continuous CSD. In addition, SGN3 might have a second role, acting as a kinase reporting CSD integrity leading to lignin and suberin production in CSD/CS defective plants. Up to now, sgn3 is the strongest and most specific CS mutant available, displaying tracer penetration along the whole length of the seedling root. For this reason, this mutant is well suited in order to characterize the physiological behaviour of CS affected plants. Due to the lack of such mutants in the past, it was not possible to test the presumed functions of CS by using plants lacking this structure. We decided to use sgn3 for this purpose. Surprisingly, sgn3 overall growth is only slightly affected. Nevertheless, processes expected to rely on functional CS, such as water transport through the root, nutrient homeostasis, salt tolerance and resistance to an excess of some nutrients are altered in this mutant. On the other hand, homeostasis for most elements and drought tolerance are not affected in sgn3. It is surprising to observe that homeostatic defects are specific, with a decrease in potassium and an increase in magnesium levels. It indicates a backup system, set up by the plant in order to counteract free diffusion of nutrients into the stele. For instance, potassium shortage in sgn3 upregulates the transcription of potassium influx transport proteins and genes known to be induced by potassium starvation. Moreover, sgn3 mutant is hypersensitive to low potassium conditions. Hopefully, these results about SGN3 will help our understanding of CS establishment at the molecular level. In addition, physiological experiments using sgn3 should give us a framework for future experiments and help us to understand the different roles of CS and their involvement during nutrient radial transport through the root. -- L'endoderme est un tissu présent dans les racines de toutes les plantes vasculaires à l'exception des Lycophytes. Ce tissu établit une barrière protectrice entourant les tissus vasculaires dans le but d'éviter la diffusion passive et incontrôlée des nutriments au travers de la racine. Cette propriété de barrière provient de la production des cadres de Caspary, une imprégnation localisée de lignine des parties anticlinales de la paroi de chaque cellule d'endoderme. Cela donne naissance à un anneau/cadre qui rend étanche l'espace extracellulaire. Les cadres de Caspary agissent comme une barrière sélective entre les couches externes de la racine et le cylindre central et sont supposés être importants dans beaucoup d'aspects du fonctionnement de la racine. Par exemple, l'absorption sélective de nutriments et leur séquestration à partir du sol ainsi que la résistance contre différents stress abiotiques et biotiques sont supposés impliquer des cadres de Caspary fonctionnels. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans Ja formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana ainsi que des approches de génétique inverse et classique ont permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un des ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR-RLK). SGN3 a été découvert en premier par génétique inverse grâce à son expression enrichie dans l'endoderme. Les cadres de Caspary ne sont pas fonctionnels dans le mutant correspondant, ce qui est visible à cause de la perméabilité de l'endoderme au traceur apoplastique Propidium Iodide (PI). Un des objectifs de cette thèse est d'étudier la fonction de SGN3 au niveau moléculaire dans le but de comprendre son rôle dans la formation des cadres de Caspary. J'ai pu démontrer que la perméabilité de l'endoderme du mutant sgn3 est le résultat de la localisation incorrecte de protéines impliquées dans la formation des cadres de Caspary, les "Casparian strip domain proteins" (CASPs). Cela induit des cadres de Caspary non fonctionnels, contenant de nombreuses interruptions. Les CASPs sont localisés à la membrane plasmique dans un domaine sous-jacent les cadres de Caspary appelé Casparian Strip membrane Domain (CSD). Les interruptions du CSD dans le mutant sgn3, ainsi que la localisation de SGN3 à proximité des CASPs nous font penser à un rôle de SGN3 dans l'élaboration d'un CSD ininterrompu. De plus, SGN3 pourrait avoir un second rôle, agissant en tant que kinase reportant l'intégrité du CSD et induisant la production de lignine et de subérine dans des plantes contenant des cadres de Caspary non fonctionnels. Jusqu'à ce jour, sgn3 est le mutant en notre possession le plus fort et le plus spécifique, ayant un endoderme perméable tout le long de la racine. Pour cette raison, ce mutant est adéquat dans le but de caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. De manière surprenante, la croissance de sgn3 est seulement peu affectée. Néanmoins, des processus censés nécessiter des cadres de Caspary fonctionnels, comme le transport de l'eau au travers de la racine, l'homéostasie des nutriments, la tolérance au sel et la résistance à l'excès de certains nutriments sont altérés dans ce mutant. Malgré tout, l'homéostasie de la plupart des nutriments ainsi que la résistance au stress hydrique ne sont pas affectés dans sgn3. De manière surprenante, les altérations de l'ionome de sgn3 sont spécifiques, avec une diminution de potassium et un excès de magnésium. Cela implique un système de compensation établi par la plante dans le but d'éviter la diffusion passive des nutriments en direction du cylindre central. Par exemple, le manque de potassium dans sgn3 augmente la transcription de transporteurs permettant l'absorption de cet élément. De plus, des gènes connus pour être induits en cas de carence en potassium sont surexprimés dans sgn3 et la croissance de ce mutant est sévèrement affectée dans un substrat pauvre en potassium. Ces résultats concernant SGN3 vont, espérons-le, aider à la compréhension du processus de formation des cadres de Caspary au niveau moléculaire. De plus, les expériences de physiologie utilisant sgn3 présentées dans cette thèse devraient nous donner une base pour des expériences futures et nous permettre de comprendre mieux le rôle des cadres de Caspary, et plus particulièrement leur implication dans le transport radial des nutriments au travers de la racine. -- Les plantes terrestres sont des organismes puisant l'eau et les nutriments dont elles ont besoin pour leur croissance dans le sol grâce à leurs racines. De par leur immobilité, elles doivent s'adapter à des sols contenant des quantités variables de nutriments et il leur est crucial de sélectionner ce dont elles ont besoin afin de ne pas s'intoxiquer. Cette sélection est faite grâce à un filtre formé d'un tissu racinaire interne appelé endoderme. L'endoderme fabrique une barrière imperméable entourant chaque cellule appelée "cadre de Caspary". Ces cadres de Caspary empêchent le libre passage des nutriments, permettant un contrôle précis de leur passage. De plus, ils sont censés permettre de résister contre différents stress environnementaux comme la sécheresse, la salinité du sol ou l'excès de nutriments. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans la formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana a permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un de ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR- RLK). Nous montrons dans cette étude que le gène SGN3 est impliqué dans la formation des cadres de Caspary, et que le mutant correspondant sgn3 a des cadres de Caspary interrompus. Ces interruptions rendent l'endoderme perméable, l'empêchant de bloquer le passage des molécules depuis le sol vers le centre de la racine. En utilisant ce mutant, nous avons pu caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. Cela a permis de découvrir que le transport de l'eau au travers de la racine était affecté dans le mutant sgn3. De plus, l'accumulation de certains éléments dans les feuilles de ce mutant est altérée. Nous avons également pu montrer une sensibilité de ce mutant à un excès de sel ou de certains nutriments comme le fer et le manganèse.

The role of MAR elements in DNA recombination

The untargeted integration of foreign DNA into the mammalian cell genome, extensively used in gene therapy and biotechnology, remains an incompletely understood process. It is believed to be based on cellular DNA double strand break (DSB) repair machinery and to involve two major steps: i) the formation of long gene arrays (concatemers), and ii) recombination of the resulting concatemer with the genome. The main DSB repair pathways in eukaryotes include non-homologous end-joining (NHEJ), homologous recombination (HR), and microhomology-mediated end-joining (MMEJ). However, it is still not clear, which of these pathways are responsible for transgene integration. Here, we show that NHEJ is not the primary pathway used by mammalian cells in the transgene integration process, while the components of the HR pathway seem to be important for genomic integration but not concatemerization. Instead, concatemer formation appears to be mediated by a subset of the MMEJ pathway, termed synthesis-dependent MMEJ (SD-MMEJ). This mechanism also seems to be preferentially used for plasmid integration into the genome, as confirmed by the analysis of plasmid-to-genome junction sequences, which were found to display an SD-MMEJ pattern. Therefore, we propose the existence of two distinct SD-MMEJ subpathways, relying on different subsets of enzymes. One of these mechanisms appears to be responsible for concatemerization, while the other mechanism, partially dependent in HR enzymes, seems to mediate recombination with the genome. Previous studies performed by our group suggested that matrix attachment regions (MARs), which are epigenetic regulatory DNA elements that participate in the formation of chromatin boundaries and augment transcription, may mediate increased plasmid integration into the genome of CHO cells by stimulating DNA recombination. In the present work, we demonstrate that MAR-mediated plasmid integration results from the enhanced SD-MMEJ pathway. Analysis of transgene integration loci and junction DNA sequences validated the prevalent use of this pathway by the MAR elements to target plasmid DNA into gene-rich areas of the CHO genome. We propose that this finding should in the future help to engineer cells for improved recombinant protein production. In addition to investigating the process of transgene integration, we designed recombination assays to better characterize the components of the MMEJ and SD-MMEJ pathways. We also used CHO cells expressing cycle-sensitive reporter genes to demonstrate a potential role of HR proteins in the cell cycle regulation.

Presentació: Justícia Juvenil : elements per un debat

Ens han demanat que en aquesta edició de Temps d'Educació es presenti una qüestió difícil, i pel que sembla incomoda, que sobrepassa els idealismes pedagògics destinats als «sants innocents» i ens situa més enllà de certes omnipotències tècniques que semblen voler reduir qualsevol problema infantil o juvenil a l'àmbit d'una educació curricular. Es tracta de la Justícia de Menors. Per aixo agraïm l'aportació de totes les persones que des del coneixement i l'experiència en han ofert generosament els seus escrits i la seva veu com a elements introductoris per a un debat obert.

An enantioselective entry to cis-perhydroisoquinolines

An enantioselective route to cis-perhydroisoquinolines, involving a cyclocondensation reaction of (R)-phenylglycinol with a racemic oxoester, a stereoselective conjugate addition to an unsaturated bicyclic lactam, and the closure of the carbocyclic ring by a ring-closing metathesis as the key steps is reported. This route allows the preparation of 3-cyano derivatives as well as cis-octahydroisoquinolines bearing a quaternary center at the C4-position.

Loneliness of Older People and Elements of an Intervention for its Alleviation

Ikääntyneiden yksinäisyys ja intervention elementit sen lievittämisessä Ikääntyneiden yksinäisyys on yleistä ja hoitotyöntekijöillä on vähän keinoja sen lievittämiseen. Tutkimus oli kaksiosainen. Ensimmäisen osan tavoitteena oli saada tietoa yksinäisyyden käsitteestä, sen yhteydestä sosiaaliseen eristäytyneisyyteen ja yleiseen turvattomuuden tunteeseen sekä kotona asuvien ikääntyneiden (≥75 v.) yksinäisyyden yleisyydestä ja siihen yhteydessä olevista tekijöistä sekä selvittää ikääntyneiden itsensä kokemia yksinäisyyden syitä. Toisessa osassa tavoitteena oli tunnistaa yksinäisyyden lievittämiseen pyrkivän psykososiaalisen ryhmäkuntoutus (PRK) –intervention elementit sekä kuvata ryhmiin osallistuneiden kokemuksia interventiosta. Ensimmäisessä osassa tutkimusaineosto kerättiin postikyselyllä, joka lähetettiin eri puolilla Suomea kotona tai palvelutalossa asuville satunnaisotannalla valituille ikääntyneille henkilöille (N=6 786). Vastausprosentti oli 72 % (n=4113). Vastaajien keski-ikä oli 81 vuotta. Tutkimuksen toisessa osassa aineisto koostui PRK intervention ryhmänvetäjien (N=14) kirjoittamista päiväkirjoista, tutkijoiden vapaista muistiinpanoista ryhmätoiminnasta (N=32) sekä ryhmäläisten intervention jälkeen täyttämistä palautekyselystä (n=103). Tulosten mukaan yksinäisyys, sosiaalinen eristäytyneisyys ja yleinen turvattomuuden tunne näyttävät olevan eri asioita. Vastanneista 39 % kärsi yksinäisyydestä vähintään joskus. Useat demografiset ja terveyteen liittyvät tekijät, psyykkisen hyvinvoinnin ulottuvuudet kuten myös sosiaalisiin suhteisiin kohdistetut odotukset olivat yhteydessä yksinäisyyden kokemiseen. Vanhempien menettäminen lapsuudessa ei ollut yhteydessä yksinäisyyden kokemiseen. Yksinäisyyden kokemuksiin oli useita syitä. Aineistosta tunnistettiin elementtejä, joiden katsottiin olevan tärkeitä yksinäisyyden lievittämiseen pyrkivän PRK-intervention toteutuksessa. Nämä voitiin jakaa ennalta määriteltyihin elementteihin, ryhmäläisten sisäisiin ja välisiin suosiollisiin prosesseihin sekä välittäviin tekijöihin. Ennalta määritellyt elementit liittyivät ryhmäläisiin, ryhmän vetäjiin ja ryhmätoimintaan. Ryhmäläiset kokivat ryhmät erittäin merkityksellisiksi, ja 95 % koki, että yksinäisyys oli lievittynyt ryhmän aikana. Ikääntyneiden henkilöiden yksinäisyys on haaste hoitotyön tekijöille. Tutkimuksessa kuvattu PRK-interventio auttaa hoitajia tunnistamaan ikääntyneiden yksinäisyyden lievittämiseen liittyviä elementtejä.

The autonomic nervous activity of hostile acting

The present talk aims to examine the heart-rate variability (HRV) indexes of two populations known to be particularly sensitive to stress condition: violent offenders and intellectually impaired patients. For both, difficulties in managing stressful and emotional events could lead to unpredictable and hostile acting. Results in favour of specific HRV baseline patterns and emotional control will be developed, as the proposition of precursors of agitation in the physiological fluctuations preceding high tensed episodes. The improvement offered by coherent breathing trainings will be discussed for both groups.

Competition in notch signaling with cis enriches cell fate decisions

Notch signaling is involved in cell fate choices during the embryonic development of Metazoa. Commonly, Notch signaling arises from the binding of the Notch receptor to its ligands in adjacent cells driving cell-to-cell communication. Yet, cell-autonomous control of Notch signaling through both ligand-dependent and ligand-independent mechanisms is known to occur as well. Examples include Notch signaling arising in the absence of ligand binding, and cis-inhibition of Notch signaling by titration of the Notch receptor upon binding to its ligands within a single cell. Increasing experimental evidences support that the binding of the Notch receptor with its ligands within a cell (cis-interactions) can also trigger a cell-autonomous Notch signal (cis-signaling), whose potential effects on cell fate decisions and patterning remain poorly understood. To address this question, herein we mathematically and computationally investigate the cell states arising from the combination of cis-signaling with additional Notch signaling sources, which are either cell-autonomous or involve cell-to-cell communication. Our study shows that cis-signaling can switch from driving cis-activation to effectively perform cis-inhibition and identifies under which conditions this switch occurs. This switch relies on the competition between Notch signaling sources, which share the same receptor but differ in their signaling efficiency. We propose that the role of cis-interactions and their signaling on fine-grained patterning and cell fate decisions is dependent on whether they drive cis-inhibition or cis-activation, which could be controlled during development. Specifically, cis-inhibition and not cis-activation facilitates patterning and enriches it by modulating the ratio of cells in the high-ligand expression state, by enabling additional periodic patterns like stripes and by allowing localized patterning highly sensitive to the precursor state and cell-autonomous bistability. Our study exemplifies the complexity of regulations when multiple signalng sources share the same receptor and provides the tools for their characterization.

Impact of a cis-associated gene expression SNP on chromosome 20q11.22 on bipolar disorder susceptibility, hippocampal structure and cognitive performance.

BackgroundBipolar disorder is a highly heritable polygenic disorder. Recent enrichment analyses suggest that there may be true risk variants for bipolar disorder in the expression quantitative trait loci (eQTL) in the brain.AimsWe sought to assess the impact of eQTL variants on bipolar disorder risk by combining data from both bipolar disorder genome-wide association studies (GWAS) and brain eQTL.MethodTo detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) that influence expression levels of genes associated with bipolar disorder, we jointly analysed data from a bipolar disorder GWAS (7481 cases and 9250 controls) and a genome-wide brain (cortical) eQTL (193 healthy controls) using a Bayesian statistical method, with independent follow-up replications. The identified risk SNP was then further tested for association with hippocampal volume (n = 5775) and cognitive performance (n = 342) among healthy individuals.ResultsIntegrative analysis revealed a significant association between a brain eQTL rs6088662 on chromosome 20q11.22 and bipolar disorder (log Bayes factor = 5.48; bipolar disorder P = 5.85×10(-5)). Follow-up studies across multiple independent samples confirmed the association of the risk SNP (rs6088662) with gene expression and bipolar disorder susceptibility (P = 3.54×10(-8)). Further exploratory analysis revealed that rs6088662 is also associated with hippocampal volume and cognitive performance in healthy individuals.ConclusionsOur findings suggest that 20q11.22 is likely a risk region for bipolar disorder; they also highlight the informative value of integrating functional annotation of genetic variants for gene expression in advancing our understanding of the biological basis underlying complex disorders, such as bipolar disorder.

Elements apresos i/o retinguts per infants de dos centres de contextos diferents a partir d'una comunicació generada entre ells amb les TIC

La comunicació com a mètode per aprendre no és nou, tot i així les noves tecnologies obren la porta a noves oportunitats i nous projectes entorn aquest concepte. No només es tracta de treballar elements curriculars, sinó també actitudinals a través de la opció de connexió entre contextos. L’objectiu d’aquesta recerca és analitzar quina és l’actitud i els aprenentatges i/o retencions dels infants a partir d’una connexió generada entre dos contextos. Per tal de donar resposta a aquest plantejament de la investigació es crea una intervenció entre les aules i s’utilitzen com a instruments de recollida de dades les observacions, els dibuixos i els grups de discussió. Els resultats mostren una actitud oberta i d’interès per part dels infants davant de la metodologia de comunicació a l’aula, però un aprenentatge i/o retenció relacionat amb els continguts dels elements de l’altre context per sobre dels elements TIC. Es conclou doncs que dins l’aula treballant amb les noves tecnologies es genera un incentiu pels infants fent evident que hi ha hagut un aprenentatge compartit.

No Accumulation of Transposable Elements in Asexual Arthropods.

Transposable elements (TEs) and other repetitive DNA can accumulate in the absence of recombination, a process contributing to the degeneration of Y-chromosomes and other nonrecombining genome portions. A similar accumulation of repetitive DNA is expected for asexually reproducing species, given their entire genome is effectively nonrecombining. We tested this expectation by comparing the whole-genome TE loads of five asexual arthropod lineages and their sexual relatives, including asexual and sexual lineages of crustaceans (Daphnia water fleas), insects (Leptopilina wasps), and mites (Oribatida). Surprisingly, there was no evidence for increased TE load in genomes of asexual as compared to sexual lineages, neither for all classes of repetitive elements combined nor for specific TE families. Our study therefore suggests that nonrecombining genomes do not accumulate TEs like nonrecombining genomic regions of sexual lineages. Even if a slight but undetected increase of TEs were caused by asexual reproduction, it appears to be negligible compared to variance between species caused by processes unrelated to reproductive mode. It remains to be determined if molecular mechanisms underlying genome regulation in asexuals hamper TE activity. Alternatively, the differences in TE dynamics between nonrecombining genomes in asexual lineages versus nonrecombining genome portions in sexual species might stem from selection for benign TEs in asexual lineages because of the lack of genetic conflict between TEs and their hosts and/or because asexual lineages may only arise from sexual ancestors with particularly low TE loads.

La formació permanent del professorat d'educació infantil. Elements de reflexió

Las características específicas del colectivo de profesionales de la etapa de Educación infantil proyectan una dinámica muy activa que genera nuevas metodologías, estrategias y recursos para una intervención educativa de calidad, en una etapa de vital importancia para el correcto desarrollo infantil. Estas características han de tenerse en cuenta en la formación de formadores del profesorado de esta etapa educativa, para favorecer su desarrollo profesional. Son necesarios proyectos de formación alternativos que conecten los «ámbitos de educación» a partir de propuestas integradas: escuela, familia, instituciones locales y asociaciones. Conjuntamente han de elaborar modelos desinteresados y democráticos, capaces de canalizar la interacción y la reciprocidad entre la cultura de la escuela y la cultura externa a ella.

Using computational fluid dynamics to predict head losses in the auxiliary elements of a microirrigation sand filter

It is often assumed that total head losses in a sand filter are solely due to the filtration media and that there are analytical solutions, such as the Ergun equation, to compute them. However, total head losses are also due to auxiliary elements (inlet and outlet pipes and filter nozzles), which produce undesirable head losses because they increase energy requirements without contributing to the filtration process. In this study, ANSYS Fluent version 6.3, a commercial computational fluid dynamics (CFD) software program, was used to compute head losses in different parts of a sand filter. Six different numerical filter models of varying complexities were used to understand the hydraulic behavior of the several filter elements and their importance in total head losses. The simulation results show that 84.6% of these were caused by the sand bed and 15.4% were due to auxiliary elements (4.4% in the outlet and inlet pipes, and 11.0% in the perforated plate and nozzles). Simulation results with different models show the important role of the nozzles in the hydraulic behavior of the sand filter. The relationship between the passing area through the nozzles and the passing area through the perforated plate is an important design parameter for the reduction of total head losses. A reduced relationship caused by nozzle clogging would disproportionately increase the total head losses in the sand filter

Isomerismo cis-trans: de Werner aos nossos dias

In coordination chemistry the study of geometrical isomerization and reactivity of specific isomers is a topic of major importance. The preparation of specific isomers often requires considerable complexity, and it is important to acquire a sense of what is involved in studying isomerism in laboratory. If it is difficult sometimes to prepare pure isomers, it is not easier to understand the mechanisms of isomerization reactions since studies on this subject have shown conflicting results and diferent interpretations on the same system have been reported in the literature. Although cis-trans isomerism in octahedral metal complexes is a common occurrence, there are relatively few studies reporting how these isomerizations occur. This paper gives an overview on cis-trans isomerization processes and identification of these species.