Caractérisation moléculaire de la modulation spatio-temporelle des fonctions du phagosome

La phagocytose est un processus par lequel des cellules spécialisées du système immunitaire comme les macrophages ingèrent des microorganismes envahisseurs afin de les détruire. Les microbes phagocytés se retrouvent dans un compartiment intracellulaire nommé le phagosome, qui acquiert graduellement de nombreuses molécules lui permettant de se transformer en phagolysosome possédant la capacité de tuer et dégrader son contenu. L’utilisation de la protéomique a permis de mettre en évidence la présence de microdomaines (aussi nommés radeaux lipidiques ou radeaux membranaires) sur les phagosomes des macrophages. Notre équipe a démontré que ces radeaux exercent des fonctions cruciales au niveau de la membrane du phagosome. D’abord nous avons observé que la survie du parasite intracellulaire L. donovani est possible dans un phagosome dépourvu de radeaux lipidiques. Parallèlement nous avons constaté qu’un mutant de L. donovani n’exprimant pas de LPG à sa surface(LPG-) est rapidement tué dans un phagosome arborant des radeaux membranaires. Pour comprendre le mécanisme de perturbation des microdomaines du phagosome par la molécule LPG, nous avons provoqué la phagocytose de mutants LPG- du parasite et comparé par microscopie les différences avec le parasite de type sauvage. Nous avons ainsi démontré que le LPG de L. donovani est nécessaire et suffisant au parasite pour empêcher la maturation normale du phagosome. Nous avons également découvert que la molécule LPG permet d’empêcher la formation des radeaux lipidiques sur le phagosome et peut aussi désorganiser les radeaux lipidiques préexistants. Enfin, nous avons montré que l’action de LPG est proportionnelle au nombre d’unités répétitives de sucres (Gal(β1,4)-Manα1-PO4) qui composent cette molécule. Nos travaux ont démontré pour la première fois le rôle important de ces sous-domaines membranaires dans la maturation du phagosome. De plus, nos conclusions seront des pistes à suivre au cours des études cliniques ayant pour but d’enrayer la leishmaniose. Le second objectif de ce travail consistait à effectuer la caractérisation des radeaux lipidiques par une analyse protéomique et lipidomique à l’aide de la spectrométrie de masse. Nous avons ainsi entrepris l’identification systématique des protéines présentes dans les radeaux membranaires des phagosomes et ce, à trois moments clés de leurmaturation. Le traitement des phagosomes purifiés avec un détergent nous a permis d’isoler les «Detergent Resistent Membranes» (DRMs) des phagosomes, qui sont l’équivalent biochimique des radeaux membranaires. Nous avons ainsi établi une liste de 921 protéines associées au phagosome, dont 352 sont présentes dans les DRMs. Les protéines du phagosome sont partagées presque également entre trois tendances cinétiques (augmentation, diminution et présence transitoire). Cependant, une analyse plus spécifique des protéines des DRMs démontre qu’une majorité d’entre elles augmentent en fonction de la maturation. Cette observation ainsi que certains de nos résultats montrent que les radeaux lipidiques des phagosomes précoces sont soit très peu nombreux, soit pauvres en protéines, et qu’ils sont recrutés au cours de la maturation du phagosome. Nous avons aussi analysé les phospholipides du phagosome et constaté que la proportion entre chaque classe varie lors de la maturation. De plus, en regardant spécifiquement les différentes espèces de phospholipides nous avons constaté que ce ne sont pas uniquement les espèces majoritaires de la cellule qui dominent la composition de la membrane du phagosome. L’ensemble de nos résultats a permis de mettre en évidence plusieurs fonctions potentielles des radeaux lipidiques, lesquelles sont essentielles à la biogenèse des phagolysosomes (signalisation, fusion membranaire, action microbicide, transport transmembranaire, remodelage de l’actine). De plus, la cinétique d’acquisition des protéines de radeaux lipidiques indique que ceux-ci exerceraient leurs fonctions principalement au niveau des phagosomes ayant atteint un certain niveau de maturation. L’augmentation du nombre de protéines des radeaux membranaires qui s’effectue durant la maturation du phagosome s’accompagne d’une modulation des phospholipides, ce qui laisse penser que les radeaux membranaires se forment graduellement sur le phagosome et que ce ne sont pas seulement les protéines qui sont importées.

Étude des voies d’internalisation de l’entérotoxine STb d’Escherichia coli dans des lignées cellulaires

L’entérotoxine stable à la chaleur STb est produite par les Escherichia coli entérotoxinogènes (ETEC). Son rôle dans la diarrhée post-sevrage porcine est établi. L’internalisation de STb a été observée dans des cellules épithéliales intestinales humaines et de rat. Cependant, le mécanisme d’internalisation n’est pas totalement compris, particulièrement dans le jéjunum porcin, la cible in vivo de STb. Par la cytométrie en flux, nous avons examiné l’internalisation de STb couplée à un marqueur fluorescent dans les cellules épithéliales intestinales porcines IPEC-J2 et les fibroblastes murins NIH3T3. Nos résultats révèlent que l’internalisation de STb est températureindépendante dans les IPEC-J2 tandis qu’elle est température-dépendante dans les NIH3T3, où la réorganisation de l’actine est aussi nécessaire. Toutefois, les niveaux de sulfatide, le récepteur de STb, sont semblables à la surface des deux lignées. Le sulfatide est internalisé à 37°C de façon similaire entre les deux types cellulaires. La rupture des lipid rafts, les microdomaines membranaires contenant le sulfatide, par la méthyl-βcyclodextrine ou la génistéine, n’affecte pas l’internalisation de STb dans les deux lignées. Notre étude indique que le mécanisme d’internalisation de STb est dépendant du type cellulaire. L’activité de la cellule hôte peut être requise ou non. Le récepteur de STb, le sulfatide, n’est pas directement impliqué dans ces mécanismes. L’internalisation activité cellulaire-dépendante suggère une endocytose, nécessitant la réorganisation de l’actine mais pas les lipid rafts. L’internalisation de STb est donc un processus complexe dépendant du type cellulaire, qu’il apparait plus relevant d’étudier dans des modèles cellulaires représentatifs des conditions in vivo.

Le rôle du CD40 homodimère dans la réponse immunitaire

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques.

Points quantiques : caractérisation et applications en sciences pharmaceutiques

L’imagerie médicale a longtemps été limitée à cause des performances médiocres des fluorophores organiques. Récemment la recherche sur les nanocristaux semi-conducteurs a grandement contribué à l’élargissement de la gamme d’applications de la luminescence dans les domaines de l’imagerie et du diagnostic. Les points quantiques (QDs) sont des nanocristaux de taille similaire aux protéines (2-10 nm) dont la longueur d’onde d’émission dépend de leur taille et de leur composition. Le fait que leur surface peut être fonctionnalisée facilement avec des biomolécules rend leur application particulièrement attrayante dans le milieu biologique. Des QDs de structure « coeur-coquille » ont été synthétisés selon nos besoins en longueur d’onde d’émission. Dans un premier article nous avons modifié la surface des QDs avec des petites molécules bi-fonctionnelles portant des groupes amines, carboxyles ou zwitterions. L’effet de la charge a été analysé sur le mode d’entrée des QDs dans deux types cellulaires. À l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques spécifiques à certains modes d’internalisation, nous avons déterminé le mode d’internalisation prédominant. L’endocytose par les radeaux lipidiques représente le mode d’entrée le plus employé pour ces QDs de tailles similaires. D’autres modes participent également, mais à des degrés moindres. Des disparités dans les modes d’entrée ont été observées selon le ligand de surface. Nous avons ensuite analysé l’effet de l’agglomération de différents QDs sur leur internalisation dans des cellules microgliales. La caractérisation des agglomérats dans le milieu de culture cellulaire a été faite par la technique de fractionnement par couplage flux-force (AF4) associé à un détecteur de diffusion de la lumière. En fonction du ligand de surface et de la présence ou non de protéines du sérum, chacun des types de QDs se sont agglomérés de façon différente. À l'aide d’inhibiteur des modes d’internalisation, nous avons corrélé les données de tailles d’agglomérats avec leur mode d’entrée cellulaire. Les cellules microgliales sont les cellules immunitaires du système nerveux central (CNS). Elles répondent aux blessures ou à la présence d’inflammagènes en relâchant des cytokines pro-inflammatoires. Une inflammation non contrôlée du CNS peut conduire à la neurodégénérescence neuronale et est souvent observée dans les cas de maladies chroniques. Nous nous sommes intéressés au développement d’un nanosenseur pour mesurer des biomarqueurs du début de l’inflammation. Les méthodes classiques pour étudier l’inflammation consistent à mesurer le niveau de protéines ou molécules relâchées par les cellules stressées (par exemple monoxyde d’azote, IL-1β). Bien que précises, ces méthodes ne mesurent qu’indirectement l’activité de la caspase-1, responsable de la libération du l’IL-1β. De plus ces méthode ne peuvent pas être utilisées avec des cellules vivantes. Nous avons construit un nanosenseur basé sur le FRET entre un QD et un fluorophore organique reliés entre eux par un peptide qui est spécifiquement clivé par la caspase-1. Pour induire l’inflammation, nous avons utilisé des molécules de lipopolysaccharides (LPS). La molécule de LPS est amphiphile. Dans l’eau le LPS forme des nanoparticules, avec des régions hydrophobes à l’intérieure. Nous avons incorporé des QDs dans ces régions ce qui nous a permis de suivre le cheminement du LPS dans les cellules microgliales. Les LPS-QDs sont internalisés spécifiquement par les récepteurs TLR-4 à la surface des microglies. Le nanosenseur s’est montré fonctionnel dans la détermination de l’activité de la caspase-1 dans cellules microgliales activées par le LPS. Éventuellement, le senseur permettrait d’observer en temps réel l’effet de thérapies ciblant l’inflammation, sur l’activité de la caspase-1.

Rôle essentiel des cellules dendritiques dans l'immunité innée face a des streptocoques encapsulés

Streptococcus du Groupe B (GBS) et Streptococcus suis sont deux pathogènes encapsulés qui induisent des pathologies similaires dont la méningite et la septicémie chez les animaux et/ou les humains. Les sérotypes III et V du GBS et les sérotypes 2 et 14 du S. suis (utilisés dans cette étude) sont parmi les plus prévalents et/ou les plus virulents. La capsule polysaccharidique (CPS) définit le sérotype et est considérée comme un facteur de virulence essentiel pour les deux espèces bactériennes. Malgré que plusieurs études aient été réalisées au niveau des interactions entre ces streptocoques et les cellules de l’immunité innée, aucune information n’est disponible sur la régulation de la réponse immunitaire contre ces pathogènes par les cellules dendritiques (DCs) et leur interactions avec d’autres cellules, notamment les cellules ‘natural killer’ (NK). Dans cette étude, différentes approches (in vitro, ex vivo et in vivo) chez la souris ont été développées pour caractériser les interactions entre les DCs, les cellules NK et GBS ou S. suis. L’utilisation de mutants non encapsulés a permis d’évaluer l’importance de la CPS dans ces interactions. Les résultats in vitro avec les DCs infectées par GBS ou S. suis ont démontré que ces deux pathogènes interagissent différemment avec ces cellules. GBS est grandement internalisé par les DCs, et ce, via de multiples mécanismes impliquant notamment les radeaux lipidiques et la clathrine. Le mécanisme d’endocytose utilisé aurait un effet sur la capacité du GBS à survivre intracellulairement. Quant au S. suis, ce dernier est très faiblement internalisé et, si le cas, rapidement éliminé à l’intérieur des DCs. GBS et S. suis activent les DCs via différents récepteurs et favorisent la production de cytokines et chimiokines ainsi que l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation. Cette activation permet la production d’interferon-gamma (IFN-y) par les cellules NK. Cependant, GBS semble plus efficient à activer les DCs, et par conséquent, les cellules NK que S. suis. La production d’IFN-y, en réponse à la stimulation bactérienne, est principalement assurée par un contact direct entre les DCs et les cellules NK et ne dépend qu’en partie de facteurs solubles. De plus, nos résultats in vivo ont démontré que ces deux streptocoques induisent rapidement la libération d'IFN-y par les cellules NK lors de la phase aiguë de l'infection. Ceci suggère que les interactions entre les DCs et les cellules NK pourraient jouer un rôle dans le développement d’une réponse immune T auxiliaire de type 1 (T ‘helper’ 1 en anglais; Th1). Cependant, la capacité de S. suis à activer la réponse immunitaire in vivo est également plus faible que celle observée pour GBS. En effet, les CPSs de GBS et de S. suis jouent des rôles différents dans cette réponse. La CPS de S. suis empêche une activation optimale des DCs et des cellules NK alors que c’est l’opposé pour la CPS de GBS, indépendamment du sérotype évalué. En résumé, cette étude adresse pour la première fois la contribution des DCs et des cellules NK dans la réponse immunitaire innée lors d’une infection à GBS ou à S. suis et, par extension, dans le développement d’une réponse Th1. Nos résultats renforcent davantage le rôle central des DCs dans le contrôle efficace des infections causées par des bactéries encapsulées.

Lipids and the immune response: from molecular mechanisms to clinical applications

Purpose of review This review critically evaluates recent studies investigating the effects of fatty acids on immune and inflammatory responses in both healthy individuals and in patients with inflammatory diseases, with some reference to animal studies where relevant. It examines recent findings describing the cellular and molecular basis for the modulation of immune function by fatty acids. The newly emerging area of diet-genotype interactions will also be discussed, with specific reference to the anti-inflammatory effects of fish oil. Recent findings Fatty acids are participants in many intracellular signalling pathways. They act as ligands for nuclear receptors regulating a host of cell responses, they influence the stability of lipid rafts, and modulate eicosanoid metabolism in cells of the immune system. Recent findings suggest that some or all of these mechanisms may be involved in the modulation of immune function by fatty acids. Summary Human studies investigating the relationship between dietary fatty acids and some aspects of the immune response have been disappointingly inconsistent. This review presents the argument that most studies have not been adequately powered to take into account the influence of variation (genotypic or otherwise) on parameters of immune function. There is well-documented evidence that fatty acids modulate T lymphocyte activation, and recent findings describe a range of potential cellular and molecular mechanisms. However, there are still many questions remaining, particularly with respect to the roles of nuclear receptors, for which fatty acids act as ligands, and the modulation of eicosanoid synthesis, for which fatty acids act as precursors.

Riluzole elevates GLT-1 activity and levels in striatal astrocytes

Drugs which upregulate astrocyte glutamate transport may be useful neuroprotective compounds by preventing excitotoxicity. We set up a new system to identify potential neuroprotective drugs which act through GLT-1. Primary mouse striatal astrocytes grown in the presence of the growth-factor supplement G5 express high levels of the functional glutamate transporter, GLT-1 (also known as EAAT2) as assessed by Western blotting and (3)H-glutamate uptake assay, and levels decline following growth factor withdrawal. The GLT-1 transcriptional enhancer dexamethasone (0.1 or 1muM) was able to prevent loss of GLT-1 levels and activity following growth factor withdrawal. In contrast, ceftriaxone, a compound previously reported to enhance GLT-1 expression, failed to regulate GLT-1 in this system. The neuroprotective compound riluzole (100muM) upregulated GLT-1 levels and activity, through a mechanism that was not dependent on blockade of voltage-sensitive ion channels, since zonasimide (1mM) did not regulate GLT-1. Finally, CDP-choline (10muM-1mM), a compound which promotes association of GLT-1/EAAT2 with lipid rafts was unable to prevent GLT-1 loss under these conditions. This observation extends the known pharmacological actions of riluzole, and suggests that this compound may exert its neuroprotective effects through an astrocyte-dependent mechanism.

Endocannabinoids, FOXO and the metabolic syndrome: redox, function and tipping point--the view from two systems

The endocannabinoid system (ECS) was only 'discovered' in the 1990s. Since then, many new ligands have been identified, as well as many new intracellular targets--ranging from the PPARs, to mitochondria, to lipid rafts. It was thought that blocking the CB-1 receptor might reverse obesity and the metabolic syndrome. This was based on the idea that the ECS was dysfunctional in these conditions. This has met with limited success. The reason may be that the ECS is a homeostatic system, which integrates energy seeking and storage behaviour with resistance to oxidative stress. It could be viewed as having thrifty actions. Thriftiness is an innate property of life, which is programmed to a set point by both environment and genetics, resulting in an epigenotype perfectly adapted to its environment. This thrifty set point can be modulated by hormetic stimuli, such as exercise, cold and plant micronutrients. We have proposed that the physiological and protective insulin resistance that underlies thriftiness encapsulates something called 'redox thriftiness', whereby insulin resistance is determined by the ability to resist oxidative stress. Modern man has removed most hormetic stimuli and replaced them with a calorific sedentary lifestyle, leading to increased risk of metabolic inflexibility. We suggest that there is a tipping point where lipotoxicity in adipose and hepatic cells induces mild inflammation, which switches thrifty insulin resistance to inflammation-driven insulin resistance. To understand this, we propose that the metabolic syndrome could be seen from the viewpoint of the ECS, the mitochondrion and the FOXO group of transcription factors. FOXO has many thrifty actions, including increasing insulin resistance and appetite, suppressing oxidative stress and shifting the organism towards using fatty acids. In concert with factors such as PGC-1, they also modify mitochondrial function and biogenesis. Hence, the ECS and FOXO may interact at many points; one of which may be via intracellular redox signalling. As cannabinoids have been shown to modulate reactive oxygen species production, it is possible that they can upregulate anti-oxidant defences. This suggests they may have an 'endohormetic' signalling function. The tipping point into the metabolic syndrome may be the result of a chronic lack of hormetic stimuli (in particular, physical activity), and thus, stimulus for PGC-1, with a resultant reduction in mitochondrial function and a reduced lipid capacitance. This, in the context of a positive calorie environment, will result in increased visceral adipose tissue volume, abnormal ectopic fat content and systemic inflammation. This would worsen the inflammatory-driven pathological insulin resistance and inability to deal with lipids. The resultant oxidative stress may therefore drive a compensatory anti-oxidative response epitomised by the ECS and FOXO. Thus, although blocking the ECS (e.g. via rimonabant) may induce temporary weight loss, it may compromise long-term stress resistance. Clues about how to modulate the system more safely are emerging from observations that some polyphenols, such as resveratrol and possibly, some phytocannabinoids, can modulate mitochondrial function and might improve resistance to a modern lifestyle.

Interaction with calmodulin is important for the secretion of thimet oligopeptidase following stimulation

Thimet oligopeptidase (EC 3.4.24.15; EP24.15) was originally described as a neuropeptide-metabolizing enzyme, highly expressed in the brain, kidneys and neuroendocrine tissue. EP24.15 lacks a typical signal peptide sequence for entry into the secretory pathway and is secreted by cells via an unconventional and unknown mechanism. In this study, we identified a novel calcium-dependent interaction between EP24.15 and calmodulin, which is important for the stimulated, but not constitutive, secretion of EP24.15. We demonstrated that, in vitro, EP24.15 and calmodulin physically interact only in the presence of Ca(2+), with an estimated K(d) value of 0.52 mu m. Confocal microscopy confirmed that EP24.15 colocalizes with calmodulin in the cytosol of resting HEK293 cells. This colocalization markedly increases when cells are treated with either the calcium ionophore A23187 or the protein kinase A activator forskolin. Overexpression of calmodulin in HEK293 cells is sufficient to greatly increase the A23187-stimulated secretion of EP24.15, which can be inhibited by the calmodulin inhibitor calmidazolium. The specific inhibition of protein kinase A with KT5720 reduces the A23187-stimulated secretion of EP24.15 and inhibits the synergistic effects of forskolin with A23187. Treatment with calmidazolium and KT5720 nearly abolishes the stimulatory effects of A23187 on EP24.15 secretion. Together, these data suggest that the interaction between EP24.15 and calmodulin is regulated within cells and is important for the stimulated secretion of EP24.15 from HEK293 cells.

Conversion of CD95 (Fas) Type II into Type I signaling by sub-lethal doses of cycloheximide

CD95 (Fas/Apo-1)-mediated apoptosis was shown to occur through two distinct pathways. One involves a direct activation of caspase-3 by large amounts of caspase-8 generated at the DISC (Type I cells). The other is related to the cleavage of Bid by low concentration of caspase-8, leading to the release of cytochrome c from mitochondria and the activation of caspase-3 by the cytochrome c/APAF-1/caspase-9 apoptosome (Type 11 cells). It is also known that the protein synthesis inhibitor cycloheximide (CHX) sensitizes Type I cells to CD95-mediated apoptosis, but it remains contradictory whether this effect also occurs in Type II cells. Here, we show that sub-lethal doses of CHX render both Type I and Type II cells sensitive to the apoptogenic effect of anti-CD95 antibodies but not to chemotherapeutic drugs. Moreover, Bcl-2-positive Type II cells become strongly sensitive to CD95-mediated apoptosis by the addition of CHX to the cell culture. This is not the result of a restraint of the anti-apoptotic effect of Bcl-2 at the mitochondrial level since CHX-treated Type II cells still retain their resistance to chemotherapeutic drugs. Therefore, CHX treatment is granting the CD95-mediated pathway the ability to bypass the mitochondria requirement to apoptosis, much alike to what is observed in Type I cells. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Cholesterol Hydroperoxides Generate Singlet Molecular Oxygen [O(2) ((1)Delta(g))]: Near-IR Emission, (18)O-Labeled Hydroperoxides, and Mass Spectrometry

In mammalian membranes, cholesterol is concentrated in lipid rafts. The generation of cholesterol hydroperoxides (ChOOHs) and their decomposition products induces various types of cell damage. The decomposition of some organic hydroperoxides into peroxyl radicals is known to be a potential source of singlet molecular oxygen [O(2) ((1)Delta(g))] in biological systems. We report herein on evidence of the generation of O(2) ((1)Delta(g)) from ChOOH isomers in solution or in liposomes containing ChOOHs, which involves a cyclic mechanism from a linear tetraoxide intermediate originally proposed by Russell. Characteristic light emission at 1270 nm, corresponding to O(2) ((1)Delta(g)) monomolecular decay, was observed for each ChOOH isomer or in liposomes containing ChOOHs. Moreover, the presence of O(2) ((1)Delta(g)) was unequivocally demonstrated using the direct spectral characterization of near-infrared light emission. Using (18)O-labeled cholesterol hydroperoxide (Ch(18)O(18)OH), we observed the formation of (18)O-labeled O(2) ((1)Delta(g)) [(18)O(2) ((1)Delta(g))] by the chemical trapping of (18)O(2) ((1)Delta(g)) with 9,10-diphenylanthracene (DPA) and detected the corresponding (18)O-labeled DPA endoperoxide (DPA(18)O(18)O) and the (18)O-labeled products of the Russell mechanism using high-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry. Photoemission properties and chemical trapping clearly demonstrate that the decomposition of Ch(18)O(18)OH generates (18)O(2) ((1)Delta(g)), which is consistent with the Russell mechanism and points to the involvement of O(2) ((1)Delta(g)) in cholesterol hydroperoxide-mediated cytotoxicity.

Multiple stages of detergent-erythrocyte membrane interaction-A spin label study

The various stages of the interaction between the detergent Triton X-100 (TTX-100) and membranes of whole red blood cells (RBC) were investigated in a broad range of detergent concentrations. The interaction was monitored by RBC hemolysis-assessed by release of intracellular hemoglobin (Hb) and inorganic phosphate- and by analysis of EPR spectra of a fatty acid spin probe intercalated in whole RBC suspensions, as well as pellets and supernatants obtained upon centrifugation of detergent-treated cells. Hemolysis finished at ca. 0.9 mM TTX-100. Spectral analysis and calculation of order parameters (S) indicated that a complex sequence of events takes place, and allowed the characterization of various structures formed in the different stages of detergent-membrane interaction. Upon reaching the end of cell lysis, essentially no pellet was detected, the remaining EPR signal being found almost entirely in the supernatants. Calculated order parameters revealed that whole RBC suspensions, pellets, and supernatants possessed a similar degree of molecular packing, which decreased to a small extent up to 2.5 mM detergent. Between 3.2 and 10 mM TTX-100, a steep decrease in S was observed for both whole RBC suspensions and supernatants. Above 10 mM detergent, S decreased in a less pronounced manner and the EPR spectra approached that of pure TTX-100 micelles. The data were interpreted in terms of the following events: at the lower detergent concentrations, an increase in membrane permeability occurs: the end of hemolysis coincides with the lack of pellet upon centrifugation. Up to 2.5 mM TTX-100 the supernatants consist of a (very likely) heterogeneous population of membrane fragments with molecular packing similar to that of whole cells. As the detergent concentration increases, mixed micelles are formed containing lipid and/or protein, approaching the packing found in pure TTX-100 micelles. This analysis is in agreement with the models proposed by Lasch (Biochim. Biophys Acta 1241 (1995) 269-292) and by Le Maire and coworkers (Biochim. Biophys. Acta 1508 (2000) 86-111). (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Identification of Novel Interaction between ADAM17 (a Disintegrin and Metalloprotease 17) and Thioredoxin-1

ADAM17, which is also known as TNF alpha-converting enzyme, is the major sheddase for the EGF receptor ligands and is considered to be one of the main proteases responsible for the ectodomain shedding of surface proteins. How a membrane-anchored proteinase with an extracellular catalytic domain can be activated by inside-out regulation is not completely understood. We characterized thioredoxin-1 (Trx-1) as a partner of the ADAM17 cytoplasmic domain that could be involved in the regulation of ADAM17 activity. We induced the overexpression of the ADAM17 cytoplasmic domain in HEK293 cells, and ligands able to bind this domain were identified by MS after protein immunoprecipitation. Trx-1 was also validated as a ligand of the ADAM17 cytoplasmic domain and full-length ADAM17 recombinant proteins by immunoblotting, immunolocalization, and solid phase binding assay. In addition, using nuclear magnetic resonance, it was shown in vitro that the titration of the ADAM17 cytoplasmic domain promotes changes in the conformation of Trx-1. The MS analysis of the cross-linked complexes showed cross-linking between the two proteins by lysine residues. To further evaluate the functional role of Trx-1, we used a heparin-binding EGF shedding cell model and observed that the overexpression of Trx-1 in HEK293 cells could decrease the activity of ADAM17, activated by either phorbol 12-myristate 13-acetate or EGF. This study identifies Trx-1 as a novel interaction partner of the ADAM17 cytoplasmic domain and suggests that Trx-1 is a potential candidate that could be involved in ADAM17 activity regulation.

Synthetic phosphoethanolamine a precursor of membrane phospholipids reduce tumor growth in mice bearing melanoma B16-F10 and in vitro induce apoptosis and arrest in G2/M phase

Phosphoethanolamine (Pho-s) is a compound involved in phospholipid turnover, acting as a substrate for many phospholipids of the cell membranes, especially phosphatidylcholine. We recently reported that synthetic Pho-s has potent effects on a wide variety of tumor cells. To determine if Pho-s has a potential antitumor activity, in this study we evaluated the activity of Pho-s against the B16-F10 melanoma both in vitro and in mice bearing a dorsal tumor. The treatment of B16F10 cells with Pho-s resulted in a dose-dependent inhibition of cell proliferation. At low concentrations, this activity appears to be involved in the arrest of the cell cycle at G2/M, while at high concentrations Pho-s induces apoptosis. In accordance with these results, the loss of mitochondrial potential and increased caspase-3 activity suggest that Phos has dual antitumor effects; i.e. it induces apoptosis at high concentrations and modulates the cell cycle at lower concentrations. In vivo, we evaluated the effect of Pho-s in mice bearing B16-F10 melanoma. The results show that Pho-s reduces the tumoral volume increasing survival rate. Furthermore, the tumor doubling time and tumor delays were substantially reduced when compared with untreated mice. Histological analyses reveal that Pho-s induces changes in cell morphology, typical characteristics of apoptosis, in addition the large areas of necrosis correlating with a reduction of tumor size. The results presented here support the hypothesis that Pho-s has antitumor effects by the induction of apoptosis as well as the inhibition of cell proliferation by arrest at G2/M. Thus, Pho-s can be regarded as a promising agent for the treatment of melanoma. Published by Elsevier Masson SAS.

Ruolo delle specie reattive dell'ossigeno e di caveole/raft lipidici nella biosegnalazione in linee cellulari umane

Membrane lipid rafts are detergent-resistant microdomains containing glycosphingolipids, cholesterol and glycosylphosphatidylinositol-linked proteins; they seem to be actively involved in many cellular processes including signal transduction, apoptosis, cell adhesion and migration. Lipid rafts may represent important functional platforms where redox signals are produced and transmitted in response to various agonists or stimuli. In addition, a new concept is emerging that could be used to define the interactions or amplification of both redox signalling and lipid raft-associated signalling. This concept is characterized by redox-mediated feed forward amplification in lipid platforms. It is proposed that lipid rafts are formed in response to various stimuli; for instance, NAD(P)H oxidase (Nox) subunits are aggregated or recruited in these platforms, increasing Nox activity. Superoxide and hydrogen peroxide generation could induce various regulatory activities, such as the induction of glucose transport activity and proliferation in leukaemia cells. The aim of our study is to probe: i) the involvement of lipid rafts in the modulation of the glucose transporter Glut1 in human acute leukemia cells; ii) the involvement of plasma membrane caveolae/lipid rafts in VEGF-mediated redox signaling via Nox activation in human leukemic cells; iii) the role of p66shc, an adaptor protein, in VEGF signaling and ROS production in endothelial cells (ECs); iv) the role of Sindecan-2, a transmembrane heparan sulphate proteoglycan, in VEGF signaling and physiological response in ECs and v) the antioxidant and pro-apoptotic activities of simple dietary phenolic acids, i. e. caffeic, syringic and protocatechuic acids in leukemia cells, characterized by a very high ROS content. Our results suggest that the role played by NAD(P)H oxidase-derived ROS in the regulation of glucose uptake, proliferation and migration of leukaemia and endothelial cells could likely occur through the control of lipid raft-associated signalling.