Cloning the human and mouse MMS19 genes and functional complementation of a yeast mms19 deletion mutant

The MMS19 gene of the yeast Saccharomyces cerevisiae encodes a polypeptide of unknown function which is required for both nucleotide excision repair (NER) and RNA polymerase II (RNAP II) transcription. Here we report the molecular cloning of human and mouse orthologs of the yeast MMS19 gene. Both human and Drosophila MMS19 cDNAs correct thermosensitive growth and sensitivity to killing by UV radiation in a yeast mutant deleted for the MMS19 gene, indicating functional conservation between the yeast and mammalian gene products. Alignment of the translated sequences of MMS19 from multiple eukaryotes, including mouse and human, revealed the presence of several conserved regions, including a HEAT repeat domain near the C-terminus. The presence of HEAT repeats, coupled with functional complementation of yeast mutant phenotypes by the orthologous protein from higher eukaryotes, suggests a role of Mms19 protein in the assembly of a multiprotein complex(es) required for NER and RNAP II transcription. Both the mouse and human genes are ubiquitously expressed as multiple transcripts, some of which appear to derive from alternative splicing. The ratio of different transcripts varies in several different tissue types.

Dpb11, which interacts with DNA polymerase II(epsilon) in Saccharomyces cerevisiae, has a dual role in S-phase progression and at a cell cycle checkpoint.

DPB11, a gene that suppresses mutations in two essential subunits of Saccharomyces cerevisiae DNA polymerase II(epsilon) encoded by POL2 and DPB2, was isolated on a multicopy plasmid. The nucleotide sequence of the DPB11 gene revealed an open reading frame predicting an 87-kDa protein. This protein is homologous to the Schizosaccharomyces pombe rad4+/cut5+ gene product that has a cell cycle checkpoint function. Disruption of DPB11 is lethal, indicating that DPB11 is essential for cell proliferation. In thermosensitive dpb11-1 mutant cells, S-phase progression is defective at the nonpermissive temperature, followed by cell division with unequal chromosomal segregation accompanied by loss of viability.dpb11-1 is synthetic lethal with any one of the dpb2-1, pol2-11, and pol2-18 mutations at all temperatures. Moreover, dpb11 cells are sensitive to hydroxyurea, methyl methanesulfonate, and UV irradiation. These results strongly suggest that Dpb11 is a part of the DNA polymerase II complex during chromosomal DNA replication and also acts in a checkpoint pathway during the S phase of the cell cycle to sense stalled DNA replication.

The only essential function of TFIIIA in yeast is the transcription of 5S rRNA genes.

We have developed a system to transcribe the yeast 5S rRNA gene in the absence of the transcription factor TFIIIA. A long transcript was synthesized both in vitro and in vivo from a hybrid gene in which the tRNA-like promoter sequence of the RPR1 gene was fused to the yeast 5S RNA gene. No internal initiation directed by the endogenous 5S rDNA promoter or any processing of the hybrid transcript was observed in vitro. Yeast cells devoid of transcription factor TFIIIA, which, therefore, could not synthesize any 5S rRNA from the endogenous chromosomal copies of 5S rDNA, could survive if they carried the hybrid RPR1-5S construct on a multicopy plasmid. In this case, the only source of 5S rRNA was the precursor RPR1-5S transcript that gave rise to two RNA species slightly larger than wild-type 5S rRNA. This establishes that the only essential function of TFIIIA is to promote the synthesis of 5S rRNA. However, cells devoid of TFIIIA and surviving with these two RNAs grew more slowly at 30 degrees C compared with wild-type cells and were thermosensitive at 37 degrees C.

Development and evaluation of a novel intranasal spray for the delivery of amantadine

The aim of this study was to develop and characterize an intranasal delivery system for amantadine hydrochloride (AMT). Optimal formulations consisted of a thermosensitive polymer Pluronic® 127 and either carboxymethyl cellulose or chitosan which demonstrated gel transition at nasal cavity temperatures (34 ± 1°C). Rheologically, the loss tangent (Tan δ) confirmed a 3-stage gelation phenomena at 34 ± 1°C and non-Newtonian behavior. Storage of optimized formulation carboxymethyl cellulose and optimal formulation chitosan at 4°C for 8 weeks resulted in repeatable release profiles at 34°C when sampled, with a Fickian mechanism earlier on but moving toward anomalous transport by week 8. Polymers (Pluronic® 127, carboxymethyl cellulose, and chitosan) demonstrated no significant cellular toxicity to human nasal epithelial cells up to 4 mg/mL and up to 1 mM for AMT (IC50: 4.5 ± 0.05 mM). Optimized formulation carboxymethyl cellulose and optimal formulation chitosan demonstrated slower release across an in vitro human nasal airway model (43%-44% vs 79 ± 4.58% for AMT). Using a human nasal cast model, deposition into the olfactory regions (potential nose-to-brain) was demonstrated on nozzle insertion (5 mm), whereas tilting of the head forward (15°) resulted in greater deposition in the bulk of the nasal cavity.

Novel pH‐and temperature‐responsive methacrylamide microgels

A novel transition temperature in MeAM copolymer microgels is reported. Despite the fact that MeAM homopolymers do not show thermosensitive properties, a specific synthetic strategy leads to a thermo-responsive swelling behavior that could be potentially useful in medical and/or industrial applications. The pH and temperature-dependent swelling response of microgels of MeAM copolymerized with 2-aminomethylpyridine and ethylenediamine is reported. The changes in particle sizes, which depend on the nature of the surrounding environment, are recorded by QELS. The relation between copolymer structure and its novel behavior is analyzed by several techniques (1H NMR, TGA).

Desenvolvimento de um material têxtil termosenssível com micro/nanocápsulas imobilizadas em fibras regeneradas

Intelligent and functional Textile Materials have been widely developed and researched with the purpose of being used in several areas of science and technology. These fibrous materials require different chemical and physical properties to obtain a multifunctional material. With the advent of nanotechnology, the techniques developed, being used as essential tools to characterize these new materials qualitatively. Lately the application of micro and nanomaterials in textile substrates has been the objective of many studies, but many of these nanomaterials have not been optimized for their application, which has resulted in increased costs and environmental pollution, because there is still no satisfactory effluent treatment available for these nanomaterials. Soybean fiber has low adsorption for thermosensitive micro and nanocapsules due to their incompatibility of their surface charges. For this reason, in this work initially chitosan was synthesized to functionalise soybean fibres. Chitosan is a natural polyelectrolyte with a high density of positive charges, these fibres have negative charges as well as the micro/nanocápsules, for this reason the chitosan acts as auxiliary agent to cationize in order to fix the thermosensitive microcapsules in the textile substrate. Polyelectrolyte was characterized using particle size analyses and the measurement of zeta potential. For the morphological analysis scanning Electron Microscopy (SEM) and x-Ray Diffraction (XRD) and to study the thermal properties, thermogravimetric analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Near Infrared Spectroscopy analysis in the Region of the Fourier Transform Infrared (FTIR), colourimetry using UV-VIS spectrum were simultaneously performed on the substrate. From the measurement of zeta potential and in the determination of the particle size, stability of electrostatic chitosan was observed around 31.55mV and 291.0 nm respectively. The result obtained with (GD) for chitosan extracted from shrimp was 70 %, which according to the literature survey can be considered as chitosan. To optimize the dyeing process a statistical software, Design expert was used. The surface functionalisation of textile substrate with 2% chitosan showed the best result of K/S, being the parameter used for the experimental design, in which this showed the best response of dyeing absorbance in the range of 2.624. It was noted that soy knitting dyed with the thermosensitive micro andnanocapsules property showed excellent washing solidity, which was observed after 25 home washes, and significant K/S values.

Design rationnel de nanothermomètres programmables à base d’ADN

Développer de nouveaux nanomatériaux, interrupteurs et machines nanométriques sensibles à de petites variations de température spécifiques devrait être de grande utilité pour une multitude de domaines œuvrant dans la nanotechnologie. De plus, l’objectif est de convaincre le lecteur que les nanotechnologies à base d’ADN offrent d’énormes possibilités pour la surveillance de température en temps réel à l’échelle nanométrique. Dans la section Résultats, nous exploitons les propriétés de l’ADN pour créer des thermomètres versatiles, robustes et faciles à employer. En utilisant une série de nouvelles stratégies inspirées par la nature, nous sommes en mesure de créer des nanothermomètres d’ADN capables de mesurer des températures de 25 à 95°C avec une précision de <0.1°C. En créant de nouveaux complexes d’ADN multimériques, nous arrivons à développer des thermomètres ultrasensibles pouvant augmenter leur fluorescence 20 fois sur un intervalle de 7°C. En combinant plusieurs brins d’ADN avec des plages dynamiques différentes, nous pouvons former des thermomètres montrant une transition de phase linéaire sur 50°C. Finalement, la vitesse de réponse et la précision des thermomètres développés et leur réversibilité sont illustrées à l’aide d’une expérience de surveillance de température à l’intérieur d’un unique puits d’un appareil de qPCR. En conclusion, les applications potentielles de tels nanothermomètres en biologie synthétique, imagerie thermique cellulaire, nanomachines d’ADN et livraison contrôlée seront considérées.

Design rationnel de nanothermomètres programmables à base d’ADN

Développer de nouveaux nanomatériaux, interrupteurs et machines nanométriques sensibles à de petites variations de température spécifiques devrait être de grande utilité pour une multitude de domaines œuvrant dans la nanotechnologie. De plus, l’objectif est de convaincre le lecteur que les nanotechnologies à base d’ADN offrent d’énormes possibilités pour la surveillance de température en temps réel à l’échelle nanométrique. Dans la section Résultats, nous exploitons les propriétés de l’ADN pour créer des thermomètres versatiles, robustes et faciles à employer. En utilisant une série de nouvelles stratégies inspirées par la nature, nous sommes en mesure de créer des nanothermomètres d’ADN capables de mesurer des températures de 25 à 95°C avec une précision de <0.1°C. En créant de nouveaux complexes d’ADN multimériques, nous arrivons à développer des thermomètres ultrasensibles pouvant augmenter leur fluorescence 20 fois sur un intervalle de 7°C. En combinant plusieurs brins d’ADN avec des plages dynamiques différentes, nous pouvons former des thermomètres montrant une transition de phase linéaire sur 50°C. Finalement, la vitesse de réponse et la précision des thermomètres développés et leur réversibilité sont illustrées à l’aide d’une expérience de surveillance de température à l’intérieur d’un unique puits d’un appareil de qPCR. En conclusion, les applications potentielles de tels nanothermomètres en biologie synthétique, imagerie thermique cellulaire, nanomachines d’ADN et livraison contrôlée seront considérées.

Desenvolvimento de indicadores enzimáticos inteligentes para monitoramento da qualidade de alimentos

A dificuldade em conhecer o histórico de temperatura de um alimento, desde sua produção até o consumo, torna difícil prever sua verdadeira vida-útil. O uso de indicadores de tempo e temperatura (ITT) pode ser uma alternativa inovadora empregada para garantir a validade de produtos de forma dinâmica. Assim, este trabalho visa desenvolver novos indicadores enzimáticos de tempo e temperatura para monitorar a qualidade de alimentos perecíveis durante o seu processamento e armazenamento, baseados na reação de complexação entre o amido e o iodo (azul), e na posterior atuação de uma enzima amilase sobre esse complexo, para causar uma redução da intensidade da cor azul a uma taxa dependente do tempo e da temperatura de armazenagem. Os sistemas inteligentes propostos possuem versatilidade de atuação em função do tipo e quantidade de amilase empregada. Desta forma, foi utilizada uma amilase termoestável para a formulação de um indicador inteligente de processamento, utilizado para o controle de tratamentos térmicos industriais (pasteurização);e uma amilase termosensível na formulação de um indicador de armazenamento, empregada para o controle das condições de temperatura durante a cadeia de frio de produtos perecíveis. Na elaboração dos ITT de processamento foram realizadas simulações em laboratório e testes em planta fabril, os quais avaliaram diferentes concentrações de amilase termoestável nos protótipos de ITT quando submetidos as condições de tempo e temperatura de pasteurização. Os resultados evidenciaram que a resposta de cor dos indicadores foi visualmente interpretada, como adaptável à medição usando equipamentos, apresentando boa reprodutibilidade em todas as condições estudadas. O ITT contendo 6,5 % de amilase termoestável (penzima/pamido) foi aquele cujo resultado melhor se adequou à utilização na validação de cozimento de presunto. Nesta condição, o protótipo anexado à embalagem primária do produto indicou o processo de pasteurização de forma fácil, precisa e não destrutiva. Já durante o desenvolvimento do ITT de armazenamento foram realizadas simulações em laboratório, testes em planta fabril e ponto de venda, os quais avaliaram o uso de diferentes concentrações de amilase termosensível nos protótipos de ITT quando submetidos a diversas condições de cadeia de frio. Os resultados evidenciaram que devido à possibilidade de definir a vida-útil destes protótipos variando as concentrações de enzima termosensível, os indicadores podem ser facilmente adaptados para controlar as condições de temperatura durante a cadeia de diversos alimentos perecíveis. O protótipo contendo 60 % de amilase termosensível (penzima/pamido) foi aquele cujo resultado melhor se adequou à utilização no controle da cadeia avícola. Assim, o ITT indicou visualmente o histórico de tempo e temperatura de produtos à base de frango de forma fácil e precisa. Os resultados obtidos na avaliação das percepções dos consumidores frente ao emprego de indicadores inteligentes em embalagens alimentícias mostraram que o uso de ITT é uma inovação receptiva, com consequente aceitação e intenção de compra elevada pela população brasileira. Assim, com este trabalho espera-se contribuir efetivamente para que o conceito de embalagens inteligentes possa ser aceito comercialmente e que sejam estabelecidas no Brasil normas que regulamentem seu uso, conferindo benefícios à conservação de grande variedade de alimentos.

Création de mutants cdc5 en vue de l’identification des substrats de PLK/Cdc5 lors de la réponse d’adaptation aux dommages à l’ADN.

Les kinases de la famille Polo (PLK) jouent un rôle majeur durant le cycle cellulaire, notamment en promouvant des processus essentiels tels que l’entrée en phase M et la sortie du cycle cellulaire. Elles sont également impliquées dans plusieurs cancers et ont un fort pouvoir tumorigène. Notre laboratoire a récemment montré que Cdc5 (la kinase PLK chez Saccharomyces cerevisiae) est également nécessaire pour l'adaptation aux dommages à l'ADN, et que la cible critique de Cdc5 au cours de ce processus pourrait être une cible peu conventionnelle localisée aux centrosomes de levures. Dans le but d’identifier ce substrat, une analyse intégrale du phosphoprotéome de PLK/Cdc5 par spectrométrie de masse devra être réalisée. Pour ce faire, un allèle CDC5 sensible à la température, c’est-à-dire une version mutante qui devient inactive à température élevée, devra être utilisée. Cet allèle devra être thermosensible à 30°C, afin de s’assurer qu’il sera le seul à être inactivé à cette température et que, par conséquent, seuls les substrats de Cdc5 seront identifiés. À cet effet, nous avons généré deux allèles cdc5 thermosensibles à 30°C : cdc5-17 et cdc5-18, puis analysé leur cycle cellulaire à 32°C. Les résultats de cette analyse ont montré que l’exposition des cellules à 32°C résulte en leur blocage en fin de mitose sous la forme bourgeonnée, témoignant d’un défaut dans la promotion de la sortie de la mitose. Ce défaut est causé par la mutation du gène CDC5 dont la protéine favorise la sortie de la mitose via deux voies : la voie du MEN (Mitotic Exit Network) et la voie du FEAR (Cdc Fourteen Early Anaphase Release). cdc5-17 et cdc5-18 représentent des outils biologiques précieux qui permettront de mieux analyser le phosphoprotéome de PLK/Cdc5 et de mener à l’identification des cibles de Cdc5 lors de la réponse d’adaptation aux dommages à l’ADN. Étant donné que l’adaptation aux dommages à l’ADN causés par des chimiothérapies représente l’un des facteurs permettant la prolifération des tumeurs cancéreuses, cette découverte serait un grand pas dans la lutte contre le cancer.

Création de mutants cdc5 en vue de l’identification des substrats de PLK/Cdc5 lors de la réponse d’adaptation aux dommages à l’ADN

Les kinases de la famille Polo (PLK) jouent un rôle majeur durant le cycle cellulaire, notamment en promouvant des processus essentiels tels que l’entrée en phase M et la sortie du cycle cellulaire. Elles sont également impliquées dans plusieurs cancers et ont un fort pouvoir tumorigène. Notre laboratoire a récemment montré que Cdc5 (la kinase PLK chez Saccharomyces cerevisiae) est également nécessaire pour l'adaptation aux dommages à l'ADN, et que la cible critique de Cdc5 au cours de ce processus pourrait être une cible peu conventionnelle localisée aux centrosomes de levures. Dans le but d’identifier ce substrat, une analyse intégrale du phosphoprotéome de PLK/Cdc5 par spectrométrie de masse devra être réalisée. Pour ce faire, un allèle CDC5 sensible à la température, c’est-à-dire une version mutante qui devient inactive à température élevée, devra être utilisée. Cet allèle devra être thermosensible à 30°C, afin de s’assurer qu’il sera le seul à être inactivé à cette température et que, par conséquent, seuls les substrats de Cdc5 seront identifiés. À cet effet, nous avons généré deux allèles cdc5 thermosensibles à 30°C : cdc5-17 et cdc5-18, puis analysé leur cycle cellulaire à 32°C. Les résultats de cette analyse ont montré que l’exposition des cellules à 32°C résulte en leur blocage en fin de mitose sous la forme bourgeonnée, témoignant d’un défaut dans la promotion de la sortie de la mitose. Ce défaut est causé par la mutation du gène CDC5 dont la protéine favorise la sortie de la mitose via deux voies : la voie du MEN (Mitotic Exit Network) et la voie du FEAR (Cdc Fourteen Early Anaphase Release). cdc5-17 et cdc5-18 représentent des outils biologiques précieux qui permettront de mieux analyser le phosphoprotéome de PLK/Cdc5 et de mener à l’identification des cibles de Cdc5 lors de la réponse d’adaptation aux dommages à l’ADN. Étant donné que l’adaptation aux dommages à l’ADN causés par des chimiothérapies représente l’un des facteurs permettant la prolifération des tumeurs cancéreuses, cette découverte serait un grand pas dans la lutte contre le cancer.