Effect of actinomycin D on simian rotavirus (SA11) replication in cell culture

Rotaviruses are the major cause of viral diarrhea in humans and animals. Actinomycin D (Act D) is an antibiotic that intercalates DNA and therefore inhibits DNA-dependent transcription. The current study was carried out to assess the influence of Act D on the replication of simian rotavirus (SA11) in cell culture. Virus-infected MA-104 cell cultures were studied in the presence of Act D at concentrations of 1.25 and 2.5 µg/ml. Treatment of rotavirus-infected cells with 2.5 µg/ml Act D 48 h post-infection reduced the cytoplasmic metachromasia after staining with acridine orange by 25%. Viral RNA labeled with ³H-uridine in the presence of the drug was separated by polyacrylamide gel electrophoresis. Viral RNA replication was not affected by Act D, but increased ³H-uridine uptake was demonstrable by infected cells in the presence of the drug. This possibly was due to the inhibition of cellular RNA synthesis by Act D, which thus enhances incorporation of the radionuclide into the viral RNA. Act D reduced the number of infected cells presenting virus-specific fluorescence 48 h post-infection by more than 50%. These data suggest that Act D may have complexed with viral RNA and prevented newly synthesized mRNA from being translated, but may not have prevented early replication.

5-Bromo-2’-deoxyuridine induces visible morphological alteration in the DNA puffs of the anterior salivary gland region of Bradysia hygida (Diptera, Sciaridae)

5-Bromo-2’-deoxyuridine (BrdUrd) has long been known to interfere with cell differentiation. We found that treatment ofBradysia hygida larvae with BrdUrd during DNA puff anlage formation in the polytene chromosomes of the salivary gland S1 region noticeably affects anlage morphology. However, it does not affect subsequent metamorphosis to the adult stage. The chromatin of the chromosomal sites that would normally form DNA puffs remains very compact and DNA puff expansion does not occur with administration of 4 to 8 mM BrdUrd. Injection of BrdUrd at different ages provoked a gradient of compaction of the DNA puff chromatin, leading to the formation of very small to almost normal puffs. By immunodetection, we show that the analogue is preferentially incorporated into the DNA puff anlages. When BrdUrd is injected in a mixture with thymidine, it is not incorporated into the DNA, and normal DNA puffs form. Therefore, incorporation of this analogue into the amplified DNA seems to be the cause of this extreme compaction. Autoradiographic experiments and silver grains counting showed that this treatment decreases the efficiency of RNA synthesis at DNA puff anlages.

Les récepteurs intracellulaires de l'angiotensine II : nouvelles cibles thérapeutiques pour le remodelage cardiaque

L'angiotensine-II (Ang-II), synthétisée à partir de sources extracardiaques et intracardiaques, régule l'homéostasie cardiaque en favorisant des effets mitogéniques et en promouvant la croissance cellulaire résultant d’une altération de l'expression génique. Dans cette étude, nous avons évalué la possibilité que les récepteurs de l'angiotensine-1 (AT1) ou les récepteurs de l'angiotensine-2 (AT2) situés sur l'enveloppe nucléaire régulent l’expression génique des cardiomyocytes. En analysant les noyaux cellulaires retenus des fractions de cœur de rat par immunobuvardage Western, nous avons détecté une co-purification préférentielle des protéines AT1 et AT2 avec un marqueur de la membrane nucléaire (Nup 62), par rapport aux marqueurs de la membrane plasmique (Calpactin I), de l’appareil de Golgi (GRP 78) ou du réticulum endoplasmique (GM130). La microscopie confocale a permis de démontrer la présence des AT1 et AT2 dans les membranes nucléaires. La microinjection de l’Ang-II-FITC sur des cardiomyocytes a provoqué une liaison de préférence aux sites nucléaires. Les enregistrements de transients calciques ont illustré que les AT1 nucléaires régulent le relâchement du Ca2+. L’incubation des ligands spécifiques d’AT1 et d’AT2 avec l’UTP [α32P] a résulté en une synthèse de novo d’ARN (par exemple, 16,9 ± 0,5 cpm/ng ADN contrôle vs 162,4 ± 29,7 cpm/ng ADN-Ang II, 219,4 ± 8,2 cpm/ng ADN L -162313 (AT1) et 126,5 ± 8,7 cpm/ng ADN CGP42112A (AT2), P <0,001). L’incubation des noyaux avec Ang-II augmente de façon significative l’expression de NFκB, une réponse qui est réprimée partiellement par la co-administration de valsartan ou de PD123177. Les expériences dose-réponse avec Ang-II administrée à l'ensemble des noyaux purifiés vs. aux cardiomyocytes seuls a montré une augmentation plus importante dans les niveaux d'ARNm de NFκB avec une affinité de ~ 3 fois plus grande (valeurs d’EC50 = 9 contre 28 pmol/L, respectivement), suggérant un rôle préférentiel nucléaire dans la signalisation. Par conséquent, nous avons conclu que les membranes cardiaques nucléaires possèdent des récepteurs d’Ang-II couplés à des voies de signalisation et à la transcription génique. La signalisation nucléaire pourrait jouer un rôle clé dans les changements de l'expression de gènes cardiaques, entraînant ainsi des implications mécanistiques et thérapeutiques diverses.

Functional Analysis of Nuclear beta-Adrenergic Receptors in the Myocardium

Récemment plusieurs récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) ont été caractérisés au niveau des membranes intracellulaires, dont la membrane nucléaire. Notre objectif était de déterminer si les sous-types de récepteurs β-adrénergiques (βAR) et leurs machineries de signalisation étaient fonctionnels et localisés à la membrane nucléaire des cardiomyocytes. Nous avons démontré la présence des β1AR et β3AR, mais pas du β2AR à la membrane nucléaire de myocytes ventriculaires adultes par immunobuvardage, par microscopie confocale, et par des essais fonctionnels. De plus, certains partenaires de signalisation comme les protéines GαS, Gαi, l’adénylate cyclase II, et V/VI y étaient également localisés. Les sous-types de βAR nucléaires étaient fonctionnels puisqu'ils pouvaient lier leurs ligands et activer leurs effecteurs. En utilisant des noyaux isolés, nous avons observé que l'agoniste non-sélectif isoprotérénol (ISO), et que le BRL37344, un ligand sélectif du β3AR, stimulaient l'initiation de la synthèse de l’ARN, contrairement à l'agoniste sélectif du β1AR, le xamotérol. Cette synthèse était abolie par la toxine pertussique (PTX). Cependant, la stimulation des récepteurs nucléaires de type B de l’endothéline (ETB) causaient une réduction de l'initiation de la synthèse d’ARN. Les voies de signalisations impliquées dans la régulation de la synthèse d’ARN par les RCPGs ont ensuite été étudiées en utilisant des noyaux isolés stimulés par des agonistes en présence ou absence de différents inhibiteurs des voies MAP Kinases (proteines kinases activées par mitogènes) et de la voie PI3K/PKB. Les protéines impliquées dans les voies de signalisation de p38, JNK, ERK MAP Kinase et PKB étaient présents dans les noyaux isolés. L'inhibition de PKB par la triciribine, inhibait la synthèse d’ARN. Nous avons ensuite pu mettre en évidence par qPCR que la stimulation par l’ISO entrainait une augmentation du niveau d'ARNr 18S ainsi qu’une diminution de l'expression d’ARNm de NFκB. En contraste, l’ET-1 n’avait aucun effet sur le niveau d’expression de l’ARNr 18S. Nous avons ensuite montré que la stimulation par l’ISO réduisait l’expression de plusieurs gènes impliqués dans l'activation de NFκB, tandis que l’inhibition de ERK1/2 et PKB renversait cet effet. Un microarray global nous a ensuite permis de démontrer que les βARs et les ETRs nucléaires régulaient un grand nombre de gènes distincts. Finalement, les βARs et ETRs nucléaires augmentaient aussi une production de NO de noyaux isolés, ce qui pouvait être inhibée par le LNAME. Ces résultats ont été confirmés dans des cardiomyocytes intacts en utilisant des analogues cagés et perméables d’ISO et de l'ET-1: l'augmentation de NO nucléaire détectée par DAF2-DA, causée par l'ET-1 et l'ISO, pouvait être prévenue par le LNAME. Finalement, l’augmentation de l’initiation de la transcription induite par l'ISO était aussi bloquée par le L-NAME ou par un inbitheur de PKG, le KT5823, suggérant que la voie NO-GC-PKG est impliquée dans la régulation de la transcription par les βAR. En conclusion, les βARs et les ETRs nucléaires utilisent des voies de signalisation différentes et exercent ainsi des effets distincts sur l’expression des gènes cardiaques. Ils représentent donc une avenue intéressante pour le développement de drogues pharmacologiques.

Étude des œstrogènes sur la repolarisation cardiaque et de la grossesse sur l’électrocardiographie chez la souris

Le tamoxifène, un modulateur sélectif des récepteurs oestrogéniques, est un médicament largement utilisé depuis plus de vingt ans pour le traitement et la prévention du cancer du sein. Plusieurs études ont rapporté que l’administration aiguë du tamoxifène pouvait réduire certains courants K+ cardiaques. Cette observation suggère que les femmes traitées de façon chronique avec le tamoxifène risquent d’avoir une prolongation de leur intervalle QT, favorisant ainsi le développement de torsades de pointes. Puisque in vivo, le tamoxifène est largement métabolisé et son effet est attribué à celui du 4hydroxy-tamoxifène (4OH-tamoxifène), nous avons d'abord vérifié si les effets du tamoxifène sur la repolarisation pouvaient être dus au 4OH-tamoxifène. À l'aide de la méthode de patch-clamp, nous avons étudié l’effet aigu du 4OH-tamoxifène sur les courants K+ présents au niveau ventriculaire chez la souris femelle. En premier lieu, nous avons démontré que les souris traitées avec le 4OH-tamoxifène présentaient une diminution des courants K+ comparativement aux souris intactes. Fait intéressant, le prétraitement des myocytes avec l’antagoniste des récepteurs oestrogéniques, le ICI 182,780, ou l’inhibiteur de la synthèse protéique, l'actinomycine D, n’a pas modifié les effets du 4OH-tamoxifène. Ces résultats suggéraient que les effets du 4OH-tamoxifène sur les courants potassiques ne soient pas liés à la transcription génomique et n’implique pas les récepteurs aux œstrogènes. Bien que l’administration aiguë du 4OH-tamoxifène diminue les courants K+ cardiaques, l’absence de troubles au niveau du rythme cardiaque chez les femmes traitées à long terme exclu la possibilité de conclure que le traitement chronique avec le tamoxifène augmente la durée de l’intervalle QT. L'accès à des souris femelles et des cobayes nous a permis de démontrer que contrairement au traitement en aigu, les courants et les canaux K+ cardiaques sont augmentés en chronique. Les oestrogènes associés à une diminution des courants K+ d’une part et nos résultats obtenus avec le tamoxifène d’autre part suggèrent qu’en bloquant les récepteurs oestrogéniques, le tamoxifène puisse prévenir les effets inhibiteurs des oestrogènes sur les courants K+. Cette association œstrogènes- tamoxifène- récepteurs oestrogéniques et courants K+ nous a encouragées à approfondir encore nos études et vérifier l’influence des hormones sexuelles féminines sur la repolarisation ventriculaire. Une troisième étude a été ainsi réalisée chez des souris femelles ovariectomisées et des souris déficientes en récepteurs oestrogéniques α ou β afin de vérifier le rôle des oestrogènes et des récepteurs oestrogéniques sur la repolarisation ventriculaire. Nos résultats ont révélé clairement que l’absence des oestrogènes entraîne une augmentation de la densité du courant K+ transitoire indépendant du Ca2+ (Ito) et de l’expression du canal Kv4.3 et ces effets sont médiés par les REα. Ces données soutiennent davantage notre conclusion que l’inhibition des récepteurs oestrogéniques est responsable de l’augmentation des courants/canaux K+ et suggèrent fortement qu’ils jouent un rôle dans la régulation de la repolarisation ventriculaire. Elles soulignent aussi l'importance de vérifier le statut hormonal des animaux utilisés pour des études touchant l'électrophysiologie cardiaque. Dans la dernière partie de cette thèse nous avons vérifié les effets de la grossesse et du système nerveux autonome sur les différents paramètres électrocardiographiques et plus particulièrement sur le rythme cardiaque chez la souris. Nos données ont montré que, comme chez la femme enceinte, la grossesse est associée à une augmentation du rythme cardiaque. De plus, l'augmentation des niveaux des hormones féminines pourrait affecter l’automatisme et l’activité électrique cardiaque. Ces différentes études ont augmenté les connaissances sur la régulation hormonale de l'électrophysiologie cardiaque et aideront aux avancements des recherches chez les femmes.

Role of Nuclear Angiotensin-II Receptor Mediated Signalling in Cardiovascular Remodelling

Le remodelage cardiaque est le processus par lequel la structure ou la fonction cardiaque change en réponse à un déséquilibre pathophysiologique tel qu'une maladie cardiaque, un contexte d'arythmie prolongée ou une modification de l'équilibre hormonal. Le système rénine-angiotensine (SRA) est un système hormonal largement étudié et il est impliqué dans de nombreuses activités associées au remodelage cardiovasculaire. L’existence d'un système circulatoire couplé à un système de tissus locaux est une représentation classique, cependant de nouvelles données suggèrent un SRA indépendant et fonctionnellement actif à l'échelle cellulaire. La compréhension de l'activité intracellulaire du SRA pourrait mener à de nouvelles pistes thérapeutiques qui pourraient prévenir un remodelage cardiovasculaire défavorable. L'objectif de cette thèse était d'élucider le rôle du SRA intracellulaire dans les cellules cardiaques. Récemment, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), les protéines G et leurs effecteurs ont été détectés sur des membranes intracellulaires, y compris sur la membrane nucléaire, et les concepts de RCPG intracellulaires fonctionnels sont en voie d'être acceptés comme une réalité. Nous avons dès lors fait l'hypothèse que la signalisation du SRA délimitant le noyau était impliquée dans le contrôle de l'expression des gènes cardiaques. Nous avons démontré la présence de récepteurs d'angiotensine de type-1 (AT1R) et de type-2 (AT2R) nucléaires dans les cardiomyocytes ventriculaires adultes et dans une fraction nucléaire purifiée de tissu cardiaque. Des quantités d'Ang II ont été détectées dans du lysat de cardiomyocytes et des microinjections d'Ang-II-FITC ont donné lieu à des liaisons préférentielles aux sites nucléaires. L'analyse transcriptionnelle prouve que la synthèse d'ARN de novo dans des noyaux isolés stimulés à l'Ang-II, et l'expression des ARNm de NF-κB étaient beaucoup plus importants lorsque les noyaux étaient exposés à de l'Ang II par rapport aux cardiomyocytes intacts. La stimulation des AT1R nucléaires a engendré une mobilisation de Ca2+ via les récepteurs de l'inositol trisphosphate (IP3R), et le blocage des IP3R a diminué la réponse transcriptionnelle. Les méthodes disponibles actuellement pour l'étude de la signalisation intracrine sont limitées aux méthodes indirectes. L'un des objectifs de cette thèse était de synthétiser et caractériser des analogues d'Ang-II cellule-perméants afin d’étudier spécifiquement dans les cellules intactes l'activité intracellulaire du SRA. Nous avons synthétisé et caractérisé pharmacologiquement des analogues photosensibles Ang-II encapsulée en incorporant un groupement 4,5-diméthoxy-2-nitrobenzyl (DMNB) photoclivable sur les sites actifs identifiés du peptide. Chacun des trois analogues d'Ang II encapsulée synthétisés et purifiés: [Tyr(DMNB)4]Ang-II, Ang-II-ODMNB et [Tyr(DMNB)4]Ang-II-ODMNB a montré une réduction par un facteur deux ou trois de l'affinité de liaison envers AT1R et AT2R dans les dosages par liaison compétitive et une activité réduite dans la contraction de l'aorte thoracique. La photostimulation de [Tyr(DMNB)4]Ang-II dans des cellules HEK a augmenté la phosphorylation d'ERK1/2 (via AT1R) et la production de cGMP (via AT2R) alors que dans les cardiomyocytes isolés elle générait une augmentation de Ca2+ nucléoplasmique et initiait la synthèse d'ARNr 18S et d'ARNm du NF-κB. Les fibroblastes sont les principaux générateurs de remodelage cardiaque structurel, et les fibroblastes auriculaires sont plus réactifs aux stimuli profibrotiques que les fibroblastes ventriculaires. Nous avons émis l'hypothèse que l’Ang-II intracellulaire et l'activation des AT1R et AT2R nucléaires associés contrôlaient les profils d'expression des gènes des fibroblastes via des systèmes de signalisation distincts et de ce fait jouaient un rôle majeur dans le développement de la fibrose cardiaque. Nous avons remarqué que les fibroblastes auriculaires expriment l’AT1R et l’AT2R nucléaire et l'Ang-II au niveau intracellulaire. L’expression d'AT1R nucléaire a été régulés positivement dans les cas d’insuffisance cardiaque (IC), tandis que l'AT2R nucléaire a été glycosylé post-traductionnellement. La machinerie protéique des protéines G, y compris Gαq/11, Gαi/3, et Gβ, a été observée dans des noyaux isolés de fibroblastes. AT1R et AT2R régulent l'initiation de la transcription du fibroblaste via les voies de transduction de signal d'IP3R et du NO. La photostimulation de [Tyr(DMNB)4]Ang-II dans une culture de fibroblastes auriculaire déclenche la libération de Ca2+ nucléoplasmique, la prolifération, et la synthèse et sécrétion de collagène qui ne sont pas inhibées par les bloqueurs d'AT1R et/ou AT2R extracellulaires.

Development of peptide-conjugated morpholino oligomers as pan-arenavirus inhibitors

Members of the Arenaviridae are a threat to public health and can cause meningitis and hemorrhagic fever, yet treatment options remain limited by a lack of effective antivirals. In this study, we found that peptide-conjugated phosphorodiamidate morpholino oligomers (PPMO) complementary to viral genomic RNA were effective in reducing arenavirus replication in cell cultures and in vivo. PPMO complementary to the Junín virus genome were designed to interfere with viral RNA synthesis, translation, or both. However, only PPMO designed to potentially interfere with translation were effective in reducing virus replication. PPMO complementary to sequence that is highly conserved across arenaviruses and located at the 5’-termini of both genomic segments were effective against Junín, Tacaribe, Pichinde and Lymphocytic Choriomeningitis arenavirus-infected cell cultures, and suppressed viral titers in the livers of LCMV-infected mice. These results suggest that arenavirus 5’-genomic-termini represent promising targets for pan-arenavirus antiviral therapeutic development.

Modulation of potassium channels inhibits bunyavirus infection

Bunyaviruses are considered to be emerging pathogens facilitated by the segmented nature of their genome that allows reassortment between different species to generate novel viruses with altered pathogenicity. Bunyaviruses are transmitted via a diverse range of arthropod vectors, as well as rodents, and have established a global disease range with massive importance in healthcare, animal welfare and economics. There are no vaccines or anti-viral therapies available to treat human bunyavirus infections and so development of new anti-viral strategies is urgently required. Bunyamwera virus (BUNV; genus Orthobunyavirus) is the model bunyavirus, sharing aspects of its molecular and cellular biology with all Bunyaviridae family members. Here, we show for the first time that BUNV activates and requires cellular potassium (K+) channels to infect cells. Time of addition assays using K+ channel modulating agents demonstrated that K+ channel function is critical to events shortly after virus entry but prior to viral RNA synthesis/replication. A similar K+ channel dependence was identified for other bunyaviruses namely Schmallenberg virus (Orthobunyavirus) as well as the more distantly related Hazara virus (Nairovirus). Using a rational pharmacological screening regimen, twin-pore domain K+ channels (K2P) were identified as the K+ channel family mediating BUNV K+ channel dependence. As several K2P channel modulators are currently in clinical use, our work suggests they may represent a new and safe drug class for the treatment of potentially lethal bunyavirus disease.

Rapid and slow modulation of nitrate reductase activity in the red macroalga Gracilaria chilensis (Gracilariales, Rhodophyta): influence of different nitrogen sources

Nitrate is one of the most important stimuli in nitrate reductase (NR) induction, while ammonium is usually an inhibitor. We evaluated the influence of nitrate, ammonium or urea as nitrogen sources on NR activity of the agarophyte Gracilaria chilensis. The addition of nitrate rapidly (2 min) induced NR activity, suggesting a fast post-translational regulation. In contrast, nitrate addition to starved algae stimulated rapid nitrate uptake without a concomitant induction of NR activity. These results show that in the absence of nitrate, NR activity is negatively affected, while the nitrate uptake system is active and ready to operate as soon as nitrate is available in the external medium, indicating that nitrate uptake and assimilation are differentially regulated. The addition of ammonium or urea as nitrogen sources stimulated NR activity after 24 h, different from that observed for other algae. However, a decrease in NR activity was observed after the third day under ammonium or urea. During the dark phase, G. chilensis NR activity was low when compared to the light phase. A light pulse of 15 min during the dark phase induced NR activity 1.5-fold suggesting also fast post-translational regulation. Nitrate reductase regulation by phosphorylation and dephosphorylation, and by protein synthesis and degradation, were evaluated using inhibitors. The results obtained for G. chilensis show a post-translational regulation as a rapid response mechanism by phosphorylation and dephosphorylation, and a slower mechanism by regulation of RNA synthesis coupled to de novo NR protein synthesis.

Global Gene Expression Analysis during Sporulation of the Aquatic Fungus Blastocladiella emersonii

The Blastocladiella emersonii life cycle presents a number of drastic biochemical and morphological changes, mainly during two cell differentiation stages: germination and sporulation. To investigate the transcriptional changes taking place during the sporulation phase, which culminates with the production of the zoospores, motile cells responsible for the dispersal of the fungus, microarray experiments were performed. Among the 3,773 distinct genes investigated, a total of 1,207 were classified as differentially expressed, relative to time zero of sporulation, at at least one of the time points analyzed. These results indicate that accurate transcriptional control takes place during sporulation, as well as indicating the necessity for distinct molecular functions throughout this differentiation process. The main functional categories overrepresented among upregulated genes were those involving the microtubule, the cytoskeleton, signal transduction involving Ca(2+), and chromosome organization. On the other hand, protein biosynthesis, central carbon metabolism, and protein degradation were the most represented functional categories among downregulated genes. Gene expression changes were also analyzed in cells sporulating in the presence of subinhibitory concentrations of glucose or tryptophan. Data obtained revealed overexpression of microtubule and cytoskeleton transcripts in the presence of glucose, probably causing the shape and motility problems observed in the zoospores produced under this condition. In contrast, the presence of tryptophan during sporulation led to upregulation of genes involved in oxidative stress, proteolysis, and protein folding. These results indicate that distinct physiological pathways are involved in the inhibition of sporulation due to these two classes of nutrient sources.

Estudo Longitudinal, Bioquímico e Histoquímico, de Placentas de Ratas Diabéticas: Relação com a Macrossomia e o Retardo de Crescimento Intra-uterino

Objetivo: o estudo longitudinal, entre o 18º e o 21º dias de prenhez, das alterações bioquímicas e histoquímicas das placentas de ratas diabéticas, cujos fetos tiveram macrossomia e retardo de crescimento intra-uterino (CIUR). Material e Método: usando modelo experimental em ratas, foram estudados 3 grupos: controle, diabete moderado e grave. A prenhez foi resolvida por cesárea no 18º ou no 21º dia. Compararam-se as glicemias materna e fetal; a incidência de recém-nascidos (RN) de peso pequeno (PIP), adequado (AIP) e grande (GIP) para tempo de prenhez; peso, índice e conteúdo de DNA, RNA e proteínas placentários e quantidade de glicogênio na superfície de trocas materno-fetais. Resultados: no diabete moderado houve maior proporção de RN-GIP com placentas ricas em DNA e diminuição progressiva de glicogênio em suas membranas no final da prenhez. No diabete grave houve predomínio de RN-GIP e as placentas exibiram menor conteúdo de DNA, síntese aumentada de RNA e tendência a maior produção protéica, com manutenção dos depósitos de glicogênio. Conclusões: concluiu-se que, entre o 18º e o 21º dias, os desvios do crescimento fetal no diabete materno, moderado e grave relacionam-se a alterações placentárias distintas. No moderado há apenas hiperplasia celular, com desaparecimento do glicogênio no final da prenhez. No grave, a superfície de trocas materno-fetais é mais espessada e, além de hiperplasia, há hipertrofia das células, com manutenção dos estoques placentários de glicogênio.

ENDOCRINE INTERACTION BETWEEN ZINC AND PROLACTIN - AN INTERPRETATIVE REVIEW

Zinc plays a very important role in animal and human metabolism. Nowadays, it is one of the most extensively studied trace element, since its sphere of action has been demonstrated to be very broad. From the biochemical standpoint, it controls more than 300 different enzymes, many of them involved with intermediary metabolism, DNA and RNA synthesis, gene expression, and immunocompetence. It also plays a significant role in hormonal homeostasis, since it can interact with almost all hormones. Zn2+ is closely related to the thyroid and steroid hormones, insulin, parathormone, and pituitary hormones, particularly prolactin (PRL). Zn2+ can inhibit PRL secretion within a range of physiologically and pharmacologically relevant concentrations. This property has raised the possibility of clinical applications of zinc. In this article, we review the Literature on the subject in an attempt to provide a comprehensible general view.

THE ESSENTIAL ROLE OF ZINC IN GROWTH

Zinc is known to play a relevant role in growth and development. The basic mechanisms of action of this trace element are intimately linked to the structure and action of countless enzymes involved in many different metabolic processes. In this respect, when zinc specifically acts on cartilage growth it is involved in multiple enzymatic reactions which make this a multifactorial event. Thus, we may divide the actions of zinc into three distinct types: 1) action on taste and smell acuity, appetite regulation, and food consumption and regulation; 2) action on DNA and RNA synthesis stimulating a) cell replication and differentiation of chondrocytes, osteoblasts and fibroblasts; b) cell transcription culminating in the synthesis of somatomedin-C (liver), alkaline phosphatase, collagen and osteocalcin (bone), and c) protein, carbohydrate and lipid metabolism, that is intimately related to the mechanisms of smell, taste, appetite, and food consumption and utilization; 3) action on hormonal mediation by participating in a) GH synthesis and secretion in somatomammotroph cells, b) the action of GH on liver somatomedin-C production, and c) somatomedin-C activation in bone cartilage. In addition to these multiple functions, zinc also interacts with other hormones somehow related to bone growth such as testosterone, thyroid hormones, insulin, and vitamin D-3.On the basis of the above considerations, we conclude that the integration of these mechanisms contributes to the perfect physiological functioning of bone. Tn the presence of zinc deficiency, this homeostasis is impaired, causing the weight-height deficiency detected in several species studied, the human species in particular.

Water regulation of actinomycin-D binding to DNA: the interplay among drug affinity, DNA long-range conformation, and hydration

Actiaomycin-D (actD) binds to natural DNA at two different classes of binding sites, weak and strong. The affinity for these sites is highly dependent on DNA se(sequence and solution conditions, and the interaction appears to be purely entropic driven Although the entropic character of this reaction has been attributed to the release of water molecules upon drug to DNA complex formation, the mechanism by which hydration regulates actD binding and discrimination between different classes of binding sites on natural DNA is still unknown. In this work, we investigate the role of hydration on this reaction using the osmotic stress method. We skew that the decrease of solution water activity, due to the addition of sucrose, glycerol ethylene glycol, and betaine, favors drug binding to the strong binding sites on DNA by increasing both the apparent binding affinity Delta G, and the number of DNA base pairs apparently occupied by the bound drug n(bp/actD). These binding parameters vary linearly with the logarithm of the molar fraction of water in solution log(X-w), which indicates the contribution of water binding to the energetic of the reaction. It is demonstrated that the hydration change measured upon binding increases proportionally to the apparent size of the binding site n(bp/uctD). This indicates that n(bp/actD) measured from the Scatchard plod is a measure of the size of the DNA molecule changing conformation due to ligand binding. We also find that the contribution of DNA deformation, gauged by n(bp/act) to the total free energy of binding Delta G, is given by Delta G = Delta G(local) + n(bp/actD) x delta G(DNA), where Delta G(local), = -8020 +/- 51 cal/mol of actD bound and delta G(DNa) = -24.1 +/- 1.7cal/mol of base pair at 25 degrees C. We interpret Delta G(local), as the energetic contribution due to the direct interactions of actD with the actual tetranucleotide binding site, and it n(bp/actB) X delta G(DNA) as that due to change inconformation, induced by binding, of it n(bp/actD) DNA base pairs flanking the local site. This interpretation is supported by the agreement found between the value of delta G(DNA) and the torsional free energy change measured independently. We conclude suggesting an allosteric model for ligand binding to DNA, such that the increase in binding affinity is achieved by increasing the relaxation of the unfavorable free energy of binding storage at the local site through a larger number of DNA base pairs. The new aspect on this model is that the size of the complex is not fixed but determined by solutions conditions, such as water activity, which modulate the energetic barrier to change helix conformation. These results may suggest that long-range allosteric transitions of duplex DNA are involved in the inhibition of RNA synthesis by actD, and more generally, in the regulation of transcription. (C) 2000 John Wiley & Sons, Inc.

Trypanosoma cruzi: Evaluation of (-)-cubebin derivatives activity in the messenger RNAs processing

No fully effective treatment has been developed since the discovery of Chagas' disease. Since drug-resistant Trypanosoma cruzi strains are occurring and the current therapy is effective in the acute phase but with various adverse side effects, more studies are needed to characterize the susceptibility of T. cruzi to new drugs. Pre-mRNA maturation in trypanosomatids occurs through a process called trans-splicing, which is unusual RNA processing reaction, and it implies the processing of polycistronic transcription units into individual mRNAs; a short transcript spliced leader (SL RNA) is trans-spliced to the acceptor pre-mRNA, giving origin to the mature mRNA. Cubebin derivatives seem to provide treatments with less collateral effects than benznidazole and showed similar or better trypanocidal activities than benznidazole. Therefore, the cubebin derivatives ((-)-6,6′-dinitrohinokinin (DNH) and (-)-hinokinin (HQ)) interference in the mRNA processing was evaluated using T. cruzi permeable cells (Y and BOL (Bolivia) strains) following by RNase protection reaction. These substances seem to intervene in any step of the RNA transcription, promoting alterations in the RNA synthesis, even though the RNA processing mechanism still occurs. Furthermore, HQ presented better activity against the parasites than DNH, meaning that BOL strain seems to be more resistant than Y. © 2011 Springer-Verlag.