Peroxisome proliferator-activated receptor structures: ligand specificity, molecular switch and interactions with regulators.

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) compose a family of nuclear receptors that mediate the effects of lipidic ligands at the transcriptional level. In this review, we highlight advances in the understanding of the PPAR ligand binding domain (LBD) structure at the atomic level. The overall structure of PPARs LBD is described, and important protein ligand interactions are presented. Structure-activity relationships between isotypes structures and ligand specificity are addressed. It is shown that the numerous experimental three-dimensional structures available, together with in silico simulations, help understanding the role played by the activating function-2 (AF-2) in PPARs activation and its underlying molecular mechanism. The relation between the PPARs constitutive activity and the intrinsic stability of the active conformation is discussed. Finally, the interactions of PPARs LBD with co-activators or co-repressors, as well as with the retinoid X receptor (RXR) are described and considered in relation to PPARs activation.

Parasitic diseases: opportunities and challenges in the 21st century

The opportunities and challenges for the study and control of parasitic diseases in the 21st century are both exciting and daunting. Based on the contributions from this field over the last part of the 20th century, we should expect new biologic concepts will continue to come from this discipline to enrich the general area of biomedical research. The general nature of such a broad category of infections is difficult to distill, but they often depend on well-orchestrated, complex life cycles and they often involve chronic, relatively well-balanced host/parasite relationships. Such characteristics force biological systems to their limits, and this may be why studies of these diseases have made fundamental contributions to molecular biology, cell biology and immunology. However, if these findings are to continue apace, parasitologists must capitalize on the new findings being generated though genomics, bioinformatics, proteomics, and genetic manipulations of both host and parasite. Furthermore, they must do so based on sound biological insights and the use of hypothesis-driven studies of these complex systems. A major challenge over the next century will be to capitalize on these new findings and translate them into successful, sustainable strategies for control, elimination and eradication of the parasitic diseases that pose major public health threats to the physical and cognitive development and health of so many people worldwide.

Molecular basis of selective PPARgamma modulation for the treatment of Type 2 diabetes.

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) (alpha, beta/delta and gamma) are lipid sensors capable of adapting gene expression to integrate various lipid signals. As such, PPARs are also very important pharmaceutical targets, and specific synthetic ligands exist for the different isotypes and are either currently used or hold promises in the treatment of major metabolic disorders. In particular, compounds of the class of the thiazolinediones (TZDs) are PPARgamma agonists and potent insulin-sensitizers. The specific but still broad expression patterns of PPARgamma, as well as its implication in numerous pathways, constitutes also a disadvantage regarding drug administration, since this potentially increases the chance to generate side-effects through the activation of the receptor in tissues or cells not affected by the disease. Actually, numerous side effects associated with the administration of TZDs have been reported. Today, a new generation of PPARgamma modulators is being actively developed to activate the receptor more specifically, in a cell and time-dependent manner, in order to induce a specific subset of target genes only and modulate a restricted number of metabolic pathways. We will discuss here why and how the development of such selective PPARgamma modulators is possible, and summarize the results obtained with the published molecules.

Methods for construction and analysis of computational models in systems biology : applications to the modelling of the heat shock response and the self-assembly of intermediate filaments

Systems biology is a new, emerging and rapidly developing, multidisciplinary research field that aims to study biochemical and biological systems from a holistic perspective, with the goal of providing a comprehensive, system- level understanding of cellular behaviour. In this way, it addresses one of the greatest challenges faced by contemporary biology, which is to compre- hend the function of complex biological systems. Systems biology combines various methods that originate from scientific disciplines such as molecu- lar biology, chemistry, engineering sciences, mathematics, computer science and systems theory. Systems biology, unlike “traditional” biology, focuses on high-level concepts such as: network, component, robustness, efficiency, control, regulation, hierarchical design, synchronization, concurrency, and many others. The very terminology of systems biology is “foreign” to “tra- ditional” biology, marks its drastic shift in the research paradigm and it indicates close linkage of systems biology to computer science. One of the basic tools utilized in systems biology is the mathematical modelling of life processes tightly linked to experimental practice. The stud- ies contained in this thesis revolve around a number of challenges commonly encountered in the computational modelling in systems biology. The re- search comprises of the development and application of a broad range of methods originating in the fields of computer science and mathematics for construction and analysis of computational models in systems biology. In particular, the performed research is setup in the context of two biolog- ical phenomena chosen as modelling case studies: 1) the eukaryotic heat shock response and 2) the in vitro self-assembly of intermediate filaments, one of the main constituents of the cytoskeleton. The range of presented approaches spans from heuristic, through numerical and statistical to ana- lytical methods applied in the effort to formally describe and analyse the two biological processes. We notice however, that although applied to cer- tain case studies, the presented methods are not limited to them and can be utilized in the analysis of other biological mechanisms as well as com- plex systems in general. The full range of developed and applied modelling techniques as well as model analysis methodologies constitutes a rich mod- elling framework. Moreover, the presentation of the developed methods, their application to the two case studies and the discussions concerning their potentials and limitations point to the difficulties and challenges one encounters in computational modelling of biological systems. The problems of model identifiability, model comparison, model refinement, model inte- gration and extension, choice of the proper modelling framework and level of abstraction, or the choice of the proper scope of the model run through this thesis.

La dérivation de cellules souches embryonnaires chez le cheval

Les cellules souches embryonnaires (ES) sont porteuses de grands espoirs en recherche biomédicale dans le but d’apporter un traitement définitif à l’ostéoarthrose. Parce que certaines articulations des chevaux sont similaires à celles des humains, cet animal représente un modèle important dans l’évaluation de stratégies de régénération du cartilage. Cependant, pour expérimenter un traitement par les cellules ES chez le cheval, des cellules ES équines (eES) n’ont toujours pas pu être dérivées. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette étude est de dériver des lignées de cellules eES. Le premier objectif de notre étude consiste à optimiser la technique de dérivation des cellules eES. Nous démontrons que la lignée de cellules nourricières et le stade de développement des embryons influencent l’efficacité de la technique de dérivation tandis que l’inhibition de voies de signalisation menant à la différenciation des cellules ES ne l’influence pas sous nos conditions. Le deuxième objectif de notre étude est de caractériser de façon plus approfondie les lignées de cellules eES obtenues. Nous démontrons que les cellules eES dérivées expriment autant des marqueurs associés aux cellules pluripotentes qu’aux cellules différenciées et que l’inhibition de voies de signalisation menant à la différenciation n’influence pas l’expression de ces marqueurs. Pour conclure, nous confirmons avoir dérivé des lignées de cellules semblables au cellules eES (eES-like) ne correspondant pas complètement aux critères des cellules ES.

Molecular mechanisms for a switch-like mating decision in Saccharomyces cerevisiae

Les changements évolutifs nous instruisent sur les nombreuses innovations permettant à chaque organisme de maximiser ses aptitudes en choisissant le partenaire approprié, telles que les caractéristiques sexuelles secondaires, les patrons comportementaux, les attractifs chimiques et les mécanismes sensoriels y répondant. L'haploïde de la levure Saccharomyces cerevisiae distingue son partenaire en interprétant le gradient de la concentration d'une phéromone sécrétée par les partenaires potentiels grâce à un réseau de protéines signalétiques de type kinase activées par la mitose (MAPK). La décision de la liaison sexuelle chez la levure est un événement en "tout–ourien", à la manière d'un interrupteur. Les cellules haploïdes choisissent leur partenaire sexuel en fonction de la concentration de phéromones qu’il produit. Seul le partenaire à proximité sécrétant des concentrations de phéromones égales ou supérieures à une concentration critique est retenu. Les faibles signaux de phéromones sont attribués à des partenaires pouvant mener à des accouplements infructueux. Notre compréhension du mécanisme moléculaire contrôlant cet interrupteur de la décision d'accouplement reste encore mince. Dans le cadre de la présente thèse, je démontre que le mécanisme de décision de la liaison sexuelle provient de la compétition pour le contrôle de l'état de phosphorylation de quatre sites sur la protéine d'échafaudage Ste5, entre la MAPK, Fus3, et la phosphatase,Ptc1. Cette compétition résulte en la dissociation de type « intérupteur » entre Fus3 et Ste5, nécessaire à la prise de décision d'accouplement en "tout-ou-rien". Ainsi, la décision de la liaison sexuelle s'effectue à une étape précoce de la voie de réponse aux phéromones et se produit rapidement, peut-être dans le but de prévenir la perte d’un partenaire potentiel. Nous argumentons que l'architecture du circuit Fus3-Ste5-Ptc1 génère un mécanisme inédit d'ultrasensibilité, ressemblant à "l'ultrasensibilité d'ordre zéro", qui résiste aux variations de concentration de ces protéines. Cette robustesse assure que l'accouplement puisse se produire en dépit de la stochasticité cellulaire ou de variations génétiques entre individus.Je démontre, par la suite, qu'un évènement précoce en réponse aux signaux extracellulaires recrutant Ste5 à la membrane plasmique est également ultrasensible à l'augmentation de la concentration de phéromones et que cette ultrasensibilité est engendrée par la déphosphorylation de huit phosphosites en N-terminal sur Ste5 par la phosphatase Ptc1 lorsqu'elle est associée à Ste5 via la protéine polarisante, Bem1. L'interférence dans ce mécanisme provoque une perte de l'ultrasensibilité et réduit, du même coup, l'amplitude et la fidélité de la voie de réponse aux phéromones à la stimulation. Ces changements se reflètent en une réduction de la fidélité et de la précision de la morphologie attribuable à la réponse d'accouplement. La polarisation dans l'assemblage du complexe protéique à la surface de la membrane plasmique est un thème général persistant dans tous les organismes, de la bactérie à l'humain. Un tel complexe est en mesure d'accroître l'efficacité, la fidélité et la spécificité de la transmission du signal. L'ensemble de nos découvertes démontre que l'ultrasensibilité, la précision et la robustesse de la réponse aux phéromones découlent de la régulation de la phosphorylation stoichiométrique de deux groupes de phosphosites sur Ste5, par la phosphatase Ptc1, un groupe effectuant le recrutement ultrasensible de Ste5 à la membrane et un autre incitant la dissociation et l'activation ultrasensible de la MAPK terminal Fus3. Le rôle modulateur de Ste5 dans la décision de la destinée cellulaire étend le répertoire fonctionnel des protéines d'échafaudage bien au-delà de l'accessoire dans la spécificité et l'efficacité des traitements de l'information. La régulation de la dynamique des caractères signal-réponse à travers une telle régulation modulaire des groupes de phosphosites sur des protéines d'échafaudage combinées à l'assemblage à la membrane peut être un moyen général par lequel la polarisation du destin cellulaire est obtenue. Des mécanismes similaires peuvent contrôler les décisions cellulaires dans les organismes complexes et peuvent être compromis dans des dérèglements cellulaires, tel que le cancer. Finalement, sur un thème relié, je présente la découverte d'un nouveau mécanisme où le seuil de la concentration de phéromones est contrôlé par une voie sensorielle de nutriments, ajustant, de cette manière, le point prédéterminé dans lequel la quantité et la qualité des nutriments accessibles dans l'environnement déterminent le seuil à partir duquel la levure s'accouple. La sous-unité régulatrice de la kinase à protéine A (PKA),Bcy1, une composante clé du réseau signalétique du senseur aux nutriments, interagit directement avec la sous-unité α des petites protéines G, Gpa1, le premier effecteur dans le réseau de réponse aux phéromones. L'interaction Bcy1-Gpa1 est accrue lorsque la cellule croit en présence d'un sucre idéal, le glucose, diminuant la concentration seuil auquel la décision d'accouplement est activée. Compromettre l'interaction Bcy1-Gpa1 ou inactiver Bcy1 accroît la concentration seuil nécessaire à une réponse aux phéromones. Nous argumentons qu'en ajustant leur sensibilité, les levures peuvent intégrer le stimulus provenant des phéromones au niveau du glucose extracellulaire, priorisant la décision de survie dans un milieu pauvre ou continuer leur cycle sexuel en choisissant un accouplement.

Cell wall composition regulates cell shape and growth behaviour in pollen tubes

L’une des particularités fondamentales caractérisant les cellules végétales des cellules animales est la présence de la paroi cellulaire entourant le protoplaste. La paroi cellulaire joue un rôle primordial dans (1) la protection du protoplaste, (2) est impliquée dans les mécanismes de filtration et (3) est le lieu de maintes réactions biochimiques nécessaires à la régulation du métabolisme et des propriétés mécaniques de la cellule. Les propriétés locales d’élasticité, d’extensibilité, de plasticité et de dureté des composants pariétaux déterminent la géométrie et la forme des cellules lors des processus de différentiation et de morphogenèse. Le but de ma thèse est de comprendre les rôles que jouent les différents composants pariétaux dans le modelage de la géométrie et le contrôle de la croissance des cellules végétales. Pour atteindre cet objectif, le modèle cellulaire sur lequel je me suis basé est le tube pollinique ou gamétophyte mâle. Le tube pollinique est une protubérance cellulaire qui se forme à partir du grain de pollen à la suite de son contact avec le stigmate. Sa fonction est la livraison des cellules spermatiques à l’ovaire pour effectuer la double fécondation. Le tube pollinique est une cellule à croissance apicale, caractérisée par la simple composition de sa paroi et par sa vitesse de croissance qui est la plus rapide du règne végétal. Ces propriétés uniques font du tube pollinique le modèle idéal pour l’étude des effets à courts termes du stress sur la croissance et le métabolisme cellulaire ainsi que sur les propriétés mécaniques de la paroi. La paroi du tube pollinique est composée de trois composantes polysaccharidiques : pectines, cellulose et callose et d’une multitude de protéines. Pour comprendre les effets que jouent ces différents composants dans la régulation de la croissance du tube pollinique, j’ai étudié les effets de mutations, de traitements enzymatiques, de l’hyper-gravité et de la gravité omni-directionnelle sur la paroi du tube pollinique. En utilisant des méthodes de modélisation mathématiques combinées à de la biologie moléculaire et de la microscopie à fluorescence et électronique à haute résolution, j’ai montré que (1) la régulation de la chimie des pectines est primordiale pour le contrôle du taux de croissance et de la forme du tube et que (2) la cellulose détermine le diamètre du tube pollinique en partie sub-apicale. De plus, j’ai examiné le rôle d’un groupe d’enzymes digestives de pectines exprimées durant le développement du tube pollinique : les pectate lyases. J’ai montré que ces enzymes sont requises lors de l’initiation de la germination du pollen. J’ai notamment directement prouvé que les pectate lyases sont sécrétées par le tube pollinique dans le but de faciliter sa pénétration au travers du style.

Molecular mechanisms underlying deficient neurogenesis in Alzheimer’s disease

La neurogenèse est présente, dans le cerveau adulte, dans la zone sous-ventriculaire (ZSV) encadrant les ventricules latéraux et dans le gyrus dentelé (GD) de l’hippocampe, permettant l’apprentissage, la mémoire et la fonction olfactive. Ces micro-environnements possèdent des signaux contrôlant l’auto-renouvellement des cellules souches neurales (CSN), leur prolifération, leur destin et leur différenciation. Or, lors du vieillissement, les capacités régénératives et homéostatiques et la neurogenèse déclinent. Les patients atteints de la maladie d’Alzheimer (MA), comme le modèle animal reproduisant cette maladie (3xTg-AD), montrent une accélération des phénotypes liés au vieillissement dont une diminution de la neurogenèse. Notre hypothèse est que la découverte des mécanismes affectant la neurogenèse, lors du vieillissement et de la MA, pourrait fournir de nouvelles cibles thérapeutiques pour prévenir le déclin cognitif. Les études sur l’âge d’apparition et les mécanismes altérant la neurogenèse dans la MA sont contrastées et nous ont guidé vers deux études. L’examen des changements dans les étapes de la neurogenèse lors du vieillissement et du développement de la neuropathologie. Nous avons étudié la ZSV, les bulbes olfactifs et le GD de souris femelles de 11 et 18 mois, et l’apparition des deux pathologies associées à la MA : les plaques amyloïdes et les enchevêtrements neurofibrillaires. Nous avons découvert que les souris 3xTg-AD possèdent moins de cellules en prolifération, de progéniteurs et de neuroblastes, induisant une diminution de l’intégration de nouvelles cellules dans le GD et les bulbes olfactifs. Notons que le taux de neurogenèse chez ces souris de 11 mois est similaire à celui des souris de phénotype sauvage de 18 mois, indiquant une accélération des changements liés au vieillissement dans la MA. Dans la ZSV, nous avons aussi démontré une accumulation de gouttelettes lipidiques, suggérant des changements dans l’organisation et le métabolisme de la niche. Enfin, nous avons démontré que le déficit de la neurogenèse apparait lors des premières étapes de la MA, avant l’apparition des plaques amyloïdes et des enchevêtrements neurofibrillaires. A l’examen des mécanismes inhibant la neurogenèse lors de la MA, nous voyons que chez des souris de 5 mois, le déficit de la neurogenèse dans la ZSV et le GD est corrélé avec l’accumulation de lipides, qui coïncide avec l’apparition du déclin cognitif. Nous avons aussi découvert que dans le cerveau humain de patients atteints de la MA et dans les 3xTg-AD, des gouttelettes lipidiques s’accumulaient dans les cellules épendymaires, représentant le principal soutien des CSN de la niche. Ces lipides sont des triglycérides enrichis en acide oléique qui proviennent de la niche et pas d’une défaillance du système périphérique. De plus, l’infusion locale d’acide oléique chez des souris de phénotype sauvage permet de reproduire l’accumulation de triglycérides dans les cellules épendymaires, comme dans la MA. Ces gouttelettes induisent un dérèglement de la voie de signalisation Akt-FoxO3 dans les CSN, menant à l’inhibition de leur activation in vitro et in vivo. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de la régulation de la neurogenèse par le métabolisme lipidique. Nous avons démontré un nouveau mécanisme par lequel l’accumulation des lipides dans la ZSV induit une inhibition des capacités de prolifération et de régénération des CSN lors de la MA. Les travaux futurs permettront de comprendre comment et pourquoi le métabolisme lipidique du cerveau est altéré dans la MA, ce qui pourrait offrir de nouvelles voies thérapeutiques pour la prévention et la régénération.

Differences in cell morphology, lipid and apo B secretory capacity in caco-2 cells following long term treatment with saturated and monounsaturated fatty acids

The suitability of the caco-2 cell line as a model for studying the long term impact of dietary fatty acids on intestinal lipid handling and chylomicron production was examined. Chronic supplementation of caco-2 cells with palmitic acid (PA) resulted in a lower triacylglycerol secretion than oleic acid (OA). This was coupled with a detrimental effect of PA, but not OA, on transepithelial electrical resistance (TER) measurements, suggesting a loss of structural integrity across the cell monolayer. Addition of OA reversed the adverse effects of PA and stearic acid on TER and increased the ability of cells to synthesise and accumulate lipid, but did not normalise the secretion of lipids by caco-2 cells. Increasing amounts of OA and decreasing amounts of PA in the incubation media markedly improved the ability of cells to synthesise apolipoprotein B and secrete lipids. Real time RT-PCR revealed a down regulation of genes involved in lipoprotein synthesis following PA than OA. Electron microscopy showed adverse effects of PA on cellular morphology consistent with immature enterocytes such as stunted microvilli and poor tight junction formation. In conclusion, previously reported differences in lipoprotein secretion by caco-2 cells supplemented with saturated fatty acids (SFA) and OA may partly reflect early cytotoxic effects of SFA on cellular integrity and function. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Bioactive films produced from self-assembling peptide amphiphiles as versatile substrates for tuning cell adhesion and tissue architecture in serum-free conditions

The development of versatile bioactive surfaces able to emulate in vivo conditions is of enormous importance to the future of cell and tissue therapy. Tuning cell behaviour on two-dimensional surfaces so that the cells perform as if they were in a natural three-dimensional tissue represents a significant challenge, but one that must be met if the early promise of cell and tissue therapy is to be fully realised. Due to the inherent complexities involved in the manufacture of biomimetic three-dimensional substrates, the scaling up of engineered tissue-based therapies may be simpler if based upon proven two-dimensional culture systems. In this work, we developed new coating materials composed of the self-assembling peptide amphiphiles (PAs) C16G3RGD (RGD) and C16G3RGDS (RGDS) shown to control cell adhesion and tissue architecture while avoiding the use of serum. When mixed with the C16ETTES diluent PA at 13 : 87 (mol mol-1) ratio at 1.25 times 10-3 M, the bioactive {PAs} were shown to support optimal adhesion, maximal proliferation, and prolonged viability of human corneal stromal fibroblasts ({hCSFs)}, while improving the cell phenotype. These {PAs} also provided stable adhesive coatings on highly-hydrophobic surfaces composed of striated polytetrafluoroethylene ({PTFE)}, significantly enhancing proliferation of aligned cells and increasing the complexity of the produced tissue. The thickness and structure of this highly-organised tissue were similar to those observed in vivo, comprising aligned newly-deposited extracellular matrix. As such, the developed coatings can constitute a versatile biomaterial for applications in cell biology, tissue engineering, and regenerative medicine requiring serum-free conditions.

CCP1/Nna1 functions in protein turnover in mouse brain: Implications for cell death in Purkinje cell degeneration mice

Purkinje cell degeneration (pcd) mice have a mutation within the gene encoding cytosolic carboxypeptidase 1 (CCP1/Nna1), which has homology to metallocarboxypeptidases. To assess the function of CCP1/Nna1, quantitative proteomics and peptidomics approaches were used to compare proteins and peptides in mutant and wild-type mice. Hundreds of peptides derived from cytosolic and mitochondrial proteins are greatly elevated in pcd mouse hypothalamus, amygdala, cortex, prefrontal cortex, and striatum. However, the major proteins detected on 2-D gel electrophoresis were present in mutant and wild-type mouse cortex and hypothalamus at comparable levels, and proteasome activity is normal in these brain regions of pcd mice, suggesting that the increase in cellular peptide levels in the pcd mice is due to reduced degradation of the peptides downstream of the proteasome. Both nondegenerating and degenerating regions of pcd mouse brain, but not wild-type mouse brain, show elevated autophagy, which can be triggered by a decrease in amino acid levels. Taken together with previous studies on CCP1/Nna1, these data suggest that CCP1/Nna1 plays a role in protein turnover by cleaving proteasome-generated peptides into amino acids and that decreased peptide turnover in the pcd mice leads to cell death.-Berezniuk, I., Sironi, J., Callaway, M. B., Castro, L. M., Hirata, I. Y., Ferro, E. S., Fricker, L. D. CCP1/Nna1 functions in protein turnover in mouse brain: Implications for cell death in Purkinje cell degeneration mice. FASEB J. 24, 1813-1823 (2010). www.fasebj.org

Adhesion and protease activity in cell lines from human salivary gland tumors are regulated by the laminin-derived peptide AG73, syndecan-1 and beta 1 integrin

We studied the induction of protease activity by the laminin alpha 1-derived peptide AG73 in cells from adenoid cystic carcinoma (CAC2) and myoepithelioma (M1), respectively a malignant and a benign salivary gland tumors. Laminin alpha 1 chain and MMP9 were immunolocalized in adenoid cystic carcinoma and myoepithelioma in vivo and in vitro. Cells grown inside AG73-enriched laminin-111 exhibited large spaces in the extracellular matrix, suggestive of remodeling. The broad spectrum MMP inhibitor GM6001 decreased spaces induced by AG73 in CAC2 and M I cells. This result strongly suggests that AG73-mediated matrix remodeling involves matrix metalloproteinases. CAC2 and M1 cells cultured on AG73 showed a dose-dependent increase of MMP9 secretion, as detected by zymography. Furthermore, siRNA silencing of MMP9 decreased remodeling in 3D cultures. We searched for AG73 receptors regulating MMP9 activity in our cell lines. CAC2 and M1 cells grown on AG73 exhibited colocalization of syndecan-1 and beta 1 integrin. siRNA knockdown of syndecan-1 expression in these cells resulted in decreased adhesion to AG73 and reduced protease and remodeling activity. We investigated syndecan-1 co-receptors in both cell lines. Silencing beta 1 integrin inhibited adhesion to AG73, matrix remodeling and protease activity. Double-knockdown experiments were carried out to further explore syndecan-1 and beta 1 integrin cooperation. CAC2 cells transfected with both syndecan-1 and beta 1 integrin siRNA oligos showed significant decrease in adhesion to AG73. Simultaneous silencing of receptors also induced a decrease in protease activity. Our results suggest that syndecan-1 and beta 1 integrin signaling downstream of AG73 regulate adhesion and MMP production by CAC2 and M1 cells. (c) 2008 Elsevier B.V./International Society of Matrix Biology. All rights reserved.

The novel ruthenium-gamma-linolenic complex [Ru(2)(aGLA)(4)Cl] inhibits C6 rat glioma cell proliferation and induces changes in mitochondrial membrane potential, increased reactive oxygen species generation and apoptosis in vitro

The present study reports the synthesis of a novel compound with the formula [Ru(2)(aGLA)(4)Cl] according to elemental analyses data, referred to as Ru(2)GLA. The electronic spectra of Ru(2)GLA is typical of a mixed valent diruthenium(II,III) carboxylate. Ru(2)GLA was synthesized with the aim of combining and possibly improving the anti-tumour properties of the two active components ruthenium and gamma-linolenic acid (GLA). The properties of Ru(2)GLA were tested in C6 rat glioma cells by analysing cell number, viability, lipid droplet formation, apoptosis, cell cycle distribution, mitochondrial membrane potential and reactive oxygen species. Ru(2)GLA inhibited cell proliferation in a time and concentration dependent manner. Nile Red staining suggested that Ru(2)GLA enters the cells and ICP-AES elemental analysis found all increase in ruthenium from <0.02 to 425 mg/Kg in treated cells. The sub-G1 apoptotic cell population was increased by Ru(2)GLA (22 +/- 5.2%) when analysed by FACS and this was confirmed by Hoechst staining of nuclei. Mitochondrial membrane potential was decreased in the presence of Ru(2)GLA (44 +/- 2.3%). In contrast, the cells which maintained a high mitochondrial membrane potential had an increase (18 +/- 1.5%) in reactive oxygen species generation. Both decreased mitochondrial membrane potential and increased reactive oxygen species generation may be involved in triggering apoptosis in Ru(2)GLA exposed cells. The EC(50) for Ru(2)GLA decreased with increasing time of exposure from 285 mu M at 24h, 211 mu M at 48 h to 81 mu M at 72 h. In conclusion, Ru(2)GLA is a novel drug with anti proliferative properties in C6 glioma cells and is a potential candidate for novel therapies in gliomas. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Is it safe to utilize in vitro reconstituted human oral epithelium? An oncogenetic pathway study

Cell therapy is a therapeutic strategy used to replace or repair damaged tissue. The epithelium transplantation of cultivated keratinocytes has been applied to several modalities of reconstruction, like oral, urethra and ocular surface. Life and death signals work coordinately to ensure cellular quality control and the viability of an organism. The aim of this study is to verify that culture conditions did not induce genetic mutations through the analysis of the key genes: pAKT, Pten, p53 and MDM2 and investigate the presence of the related proteins in human oral keratinocytes obtained by primary culture and in vitro cultivated. Formalin fixed and paraffin embedded tissues from the oral cavity were utilized as control for normal expression of the related markers and two oral squamous cell carcinoma cell lines provided the expression pattern of the proposed markers in the event of cellular transformation. Akt, PTEN, p53 and MDM2 immunohistochemistry and Western-Blotting analyzes were performed. The results showed the expression levels and intracellular localizations of the four proteins evaluated. These analyzes confirmed that the produced in vitro epithelium is bio-compatible for its utilization as reconstruction and reparatory tissue, however further analyses and additional research on other biomarkers should be performed to analyse the long term engraftment of transplantable primary culture of oral keratinocytes and the long term resistance to cellular transformation.