Role of the cotransporter KCC2 in cortical excitatory synapse development and febrile seizure susceptibility

Le co-transporteur KCC2 spécifique au potassium et chlore a pour rôle principal de réduire la concentration intracellulaire de chlore, entraînant l’hyperpolarisation des courants GABAergic l’autorisant ainsi à devenir inhibiteur dans le cerveau mature. De plus, il est aussi impliqué dans le développement des synapses excitatrices, nommées aussi les épines dendritiques. Le but de notre projet est d’étudier l’effet des modifications concernant l'expression et la fonction de KCC2 dans le cortex du cerveau en développement dans un contexte de convulsions précoces. Les convulsions fébriles affectent environ 5% des enfants, et ce dès la première année de vie. Les enfants atteints de convulsions fébriles prolongées et atypiques sont plus susceptibles à développer l’épilepsie. De plus, la présence d’une malformation cérébrale prédispose au développement de convulsions fébriles atypiques, et d’épilepsie du lobe temporal. Ceci suggère que ces pathologies néonatales peuvent altérer le développement des circuits neuronaux irréversiblement. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent ces effets ne sont pas encore compris. Nous avons pour but de comprendre l'impact des altérations de KCC2 sur la survenue des convulsions et dans la formation des épines dendritiques. Nous avons étudié KCC2 dans un modèle animal de convulsions précédemment validé, qui combine une lésion corticale à P1 (premier jour de vie postnatale), suivie d'une convulsion induite par hyperthermie à P10 (nommés rats LHS). À la suite de ces insultes, 86% des rats mâles LHS développent l’épilepsie à l’âge adulte, au même titre que des troubles d’apprentissage. À P20, ces animaux presentent une augmentation de l'expression de KCC2 associée à une hyperpolarisation du potentiel de réversion de GABA. De plus, nous avons observé des réductions dans la taille des épines dendritiques et l'amplitude des courants post-synaptiques excitateurs miniatures, ainsi qu’un déficit de mémoire spatial, et ce avant le développement des convulsions spontanées. Dans le but de rétablir les déficits observés chez les rats LHS, nous avons alors réalisé un knock-down de KCC2 par shARN spécifique par électroporation in utero. Nos résultats ont montré une diminution de la susceptibilité aux convulsions due à la lésion corticale, ainsi qu'une restauration de la taille des épines. Ainsi, l’augmentation de KCC2 à la suite d'une convulsion précoce, augmente la susceptibilité aux convulsions modifiant la morphologie des épines dendritiques, probable facteur contribuant à l’atrophie de l’hippocampe et l’occurrence des déficits cognitifs. Le deuxième objectif a été d'inspecter l’effet de la surexpression précoce de KCC2 dans le développement des épines dendritiques de l’hippocampe. Nous avons ainsi surexprimé KCC2 aussi bien in vitro dans des cultures organotypiques d’hippocampe, qu' in vivo par électroporation in utero. À l'inverse des résultats publiés dans le cortex, nous avons observé une diminution de la densité d’épines dendritiques et une augmentation de la taille des épines. Afin de confirmer la spécificité du rôle de KCC2 face à la région néocorticale étudiée, nous avons surexprimé KCC2 dans le cortex par électroporation in utero. Cette manipulation a eu pour conséquences d’augmenter la densité et la longueur des épines synaptiques de l’arbre dendritique des cellules glutamatergiques. En conséquent, ces résultats ont démontré pour la première fois, que les modifications de l’expression de KCC2 sont spécifiques à la région affectée. Ceci souligne les obstacles auxquels nous faisons face dans le développement de thérapie adéquat pour l’épilepsie ayant pour but de moduler l’expression de KCC2 de façon spécifique.

The Plasmodium serine-type SERA proteases display distinct expression patterns and non-essential in vivo roles during life cycle progression of the malaria parasite

Parasite proteases play key roles in several fundamental steps of the Plasmodium life cycle, including haemoglobin degradation, host cell invasion and parasite egress. Plasmodium exit from infected host cells appears to be mediated by a class of papain-like cysteine proteases called 'serine repeat antigens' (SERAs). A SERA subfamily, represented by Plasmodium falciparum SERA5, contains an atypical active site serine residue instead of a catalytic cysteine. Members of this SERAser subfamily are abundantly expressed in asexual blood stages, rendering them attractive drug and vaccine targets. In this study, we show by antibody localization and in vivo fluorescent tagging with the red fluorescent protein mCherry that the two P. berghei serine-type family members, PbSERA1 and PbSERA2, display differential expression towards the final stages of merozoite formation. Via targeted gene replacement, we generated single and double gene knockouts of the P. berghei SERAser genes. These loss-of-function lines progressed normally through the parasite life cycle, suggesting a specialized, non-vital role for serine-type SERAs in vivo. Parasites lacking PbSERAser showed increased expression of the cysteine-type PbSERA3. Compensatory mechanisms between distinct SERA subfamilies may thus explain the absence of phenotypical defect in SERAser disruptants, and challenge the suitability to develop potent antimalarial drugs based on specific inhibitors of Plasmodium serine-type SERAs.

Role of the cotransporter KCC2 in cortical excitatory synapse development and febrile seizure susceptibility

Le co-transporteur KCC2 spécifique au potassium et chlore a pour rôle principal de réduire la concentration intracellulaire de chlore, entraînant l’hyperpolarisation des courants GABAergic l’autorisant ainsi à devenir inhibiteur dans le cerveau mature. De plus, il est aussi impliqué dans le développement des synapses excitatrices, nommées aussi les épines dendritiques. Le but de notre projet est d’étudier l’effet des modifications concernant l'expression et la fonction de KCC2 dans le cortex du cerveau en développement dans un contexte de convulsions précoces. Les convulsions fébriles affectent environ 5% des enfants, et ce dès la première année de vie. Les enfants atteints de convulsions fébriles prolongées et atypiques sont plus susceptibles à développer l’épilepsie. De plus, la présence d’une malformation cérébrale prédispose au développement de convulsions fébriles atypiques, et d’épilepsie du lobe temporal. Ceci suggère que ces pathologies néonatales peuvent altérer le développement des circuits neuronaux irréversiblement. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent ces effets ne sont pas encore compris. Nous avons pour but de comprendre l'impact des altérations de KCC2 sur la survenue des convulsions et dans la formation des épines dendritiques. Nous avons étudié KCC2 dans un modèle animal de convulsions précédemment validé, qui combine une lésion corticale à P1 (premier jour de vie postnatale), suivie d'une convulsion induite par hyperthermie à P10 (nommés rats LHS). À la suite de ces insultes, 86% des rats mâles LHS développent l’épilepsie à l’âge adulte, au même titre que des troubles d’apprentissage. À P20, ces animaux presentent une augmentation de l'expression de KCC2 associée à une hyperpolarisation du potentiel de réversion de GABA. De plus, nous avons observé des réductions dans la taille des épines dendritiques et l'amplitude des courants post-synaptiques excitateurs miniatures, ainsi qu’un déficit de mémoire spatial, et ce avant le développement des convulsions spontanées. Dans le but de rétablir les déficits observés chez les rats LHS, nous avons alors réalisé un knock-down de KCC2 par shARN spécifique par électroporation in utero. Nos résultats ont montré une diminution de la susceptibilité aux convulsions due à la lésion corticale, ainsi qu'une restauration de la taille des épines. Ainsi, l’augmentation de KCC2 à la suite d'une convulsion précoce, augmente la susceptibilité aux convulsions modifiant la morphologie des épines dendritiques, probable facteur contribuant à l’atrophie de l’hippocampe et l’occurrence des déficits cognitifs. Le deuxième objectif a été d'inspecter l’effet de la surexpression précoce de KCC2 dans le développement des épines dendritiques de l’hippocampe. Nous avons ainsi surexprimé KCC2 aussi bien in vitro dans des cultures organotypiques d’hippocampe, qu' in vivo par électroporation in utero. À l'inverse des résultats publiés dans le cortex, nous avons observé une diminution de la densité d’épines dendritiques et une augmentation de la taille des épines. Afin de confirmer la spécificité du rôle de KCC2 face à la région néocorticale étudiée, nous avons surexprimé KCC2 dans le cortex par électroporation in utero. Cette manipulation a eu pour conséquences d’augmenter la densité et la longueur des épines synaptiques de l’arbre dendritique des cellules glutamatergiques. En conséquent, ces résultats ont démontré pour la première fois, que les modifications de l’expression de KCC2 sont spécifiques à la région affectée. Ceci souligne les obstacles auxquels nous faisons face dans le développement de thérapie adéquat pour l’épilepsie ayant pour but de moduler l’expression de KCC2 de façon spécifique.

Diatom abundance and fatty acid composition of ice algae and of Calanus glacialis in samples obtained in 2008 in the eastern Beaufort Sea

The copepod Calanus glacialis plays a key role in the lipid-based energy flux in Arctic shelf seas. By utilizing both ice algae and phytoplankton, this species is able to extend its growth season considerably in these seasonally ice-covered seas. This study investigated the impacts of the variability in timing and extent of the ice algal bloom on the reproduction and population success of C. glacialis. The vertical distribution, reproduction, amount of storage lipids, stable isotopes, fatty acid and fatty alcohol composition of C. glacialis were assessed during the Circumpolar Flaw Lead System Study. Data were collected in the Amundsen Gulf, south-eastern Beaufort Sea, from January to July 2008 with the core-sampling from March to April. The reduction in sea ice thickness and coverage observed in the Amundsen Gulf in 2007 and 2008 affected the life strategy and reproduction of C. glacialis. Developmental stages CIII and CIV dominated the overwintering population, which resulted in the presence of very few CV and females during spring 2008. Spawning began at the peak of the ice algal bloom that preceded the precocious May ice break-up. Although the main recruitment may have occurred later in the season, low abundance of females combined with a potential mismatch between egg production/development to the first feeding stage and phytoplankton bloom resulted in low recruitment of C. glacialis in the early summer of 2008.

Mr. Joffins' latch-key : a farce, in one act /

Mode of access: Internet.

An ancient neurotrophin code in zebrafish; the Runx/Cbfβ complex specifies the fate switch from TrkB+ to TrkC+ nociceptors and sensory receptor expression

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Mollusca Non-Grata: The influence of top-down control and residence time on the abundance, distribution, and behavior of non-native marine snails in Washington State

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

A Case Study of Polar Bear Co-Management in Alaska

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Traffic control: p120-catenin acts as a gatekeeper to control the fate of classical cadherins in mammalian cells

Proteins of the p120 family have been implicated in the regulation of cadherin-based cell adhesion, but their relative importance in this process and their mechanism of action have remained less clear. Three papers in this issue suggest that p120 plays a key role in maintaining normal levels of cadherin in mammalian cells, and that it may do so by regulating cadherin trafficking.

Highly accurate RNA and DNA sequencing: Application to longstanding questions in aging and cancer

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Modulation of Translation Efficiency in S. cerevisiae by Codon Pairs and mRNA Structure

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

An in vivo comparative study of sonic, desert and Indian hedgehog reveals that hedgehog pathway activity regulates epidermal stem cell homeostasis

Despite the well-characterised role of sonic hedgehog (Shh) in promoting interfollicular basal cell proliferation and hair follicle downgrowth, the role of hedgehog signalling during epidermal stem cell fate remains largely uncharacterised. In order to determine whether the three vertebrate hedgehog molecules play a role in regulating epidermal renewal we overexpressed sonic (Shh), desert (Dhh) and Indian (Ihh) hedgehog in the basal cells of mouse skin under the control of the human keratin 14 promoter. We observed no overt epidermal morphogenesis phenotype in response to Ihh overexpression, however Dhh overexpression resulted in a range of embryonic and adult skin manifestations indistinguishable from Shh overexpression. Two distinct novel phenotypes were observed amongst Shh and Dhh transgenics, one exhibiting epidermal progenitor cell hyperplasia with the other displaying a complete loss of epidermal tissue renewal indicating deregulation of stem cell activity. These data suggest that correct temporal regulation of hedgehog activity is a key factor in ensuring epidermal stem cell maintenance. In addition, we observed Shh and Dhh transgenic skin from both phenotypes developed lesions reminiscent of human basal cell carcinoma (BCC), indicating that BCCs can be generated despite the loss of much of the proliferative (basal) compartment. These data suggest the intriguing possibility that BCC can arise outside the stem cell population. Thus the elucidation of Shh (and Dhh) target gene activation in the skin will likely identify those genes responsible for increasing the proliferative potential of epidermal basal cells and the mechanisms involved in regulating epidermal stem cell fate.

A framework of lessons learned from community-based marine reserves and its effectiveness in guiding a new coastal management initiative in the Philippines

Community-based coastal resource management has been widely applied within the Philippines. However, small-scale community-based reserves are often inefficient owing to management inadequacies arising because of a lack of local support or enforcement or poor design. Because there are many potential pitfalls during the establishment of even small community-based reserves, it is important for coastal managers, communities, and facilitating institutions to have access to a summary of the key factors for success. Reviewing relevant literature, we present a framework of lessons learned during the establishment of protected areas, mainly in the Philippines. The framework contains summary guidance on the importance of (1) an island location, (2) small community population size, (3) minimal effect of land-based development, (4) application of a bottom-up approach, (5) an external facilitating institution, (6) acquisition of title, (7) use of a scientific information database, (8) stakeholder involvement, (9) the establishment of legislation, (10) community empowerment, (11) alternative livelihood schemes, (12) surveillance, (13) tangible management results, (14) continued involvement of external groups after reserve establishment, and (15) small-scale project expansion. These framework components guided the establishment of a community-based protected area at Danjugan Island, Negros Occidental, Philippines. This case study showed that the framework was a useful guide that led to establishing and implementing a community-based marine reserve. Evaluation of the reserve using standard criteria developed for the Philippines shows that the Danjugan Island protected area can be considered successful and sustainable. At Danjugan Island, all of the lessons synthesized in the framework were important and should be considered elsewhere, even for relatively small projects. As shown in previous projects in the Philippines, local involvement and stewardship of the protected area appeared particularly important for its successful implementation. The involvement of external organizations also seemed to have a key role in the success of the Danjugan Island project by guiding local decision-makers in the sociobiological principles of establishing protected areas. However, the relative importance of each component of the framework will vary between coastal management initiatives both within the Philippines and across the wider Asian region.

Integrated actions of transforming growth factor-beta(1) and connective tissue growth factor in renal fibrosis

Matrix accumulation in the renal tubulointerstitium is predictive of a progressive decline in renal function. Transforming growth factor-beta(1) (TGF-beta(1)) and, more recently, connective tissue growth factor (CTGF) are recognized to play key roles in mediating the fibrogenic response, independently of the primary renal insult. Further definition of the independent and interrelated effects of CTGF and TGF-beta(1) is critical for the development of effective antifibrotic strategies. CTGF (20 ng/ml) induced fibronectin and collagen IV secretion in primary cultures of human proximal tubule cells (PTC) and cortical fibroblasts (CF) compared with control values (P < 0.005 in all cases). This effect was inhibited by neutralizing antibodies to either TGF-beta or to the TGF-beta type II receptor (TbetaRII). TGF-beta(1) induced a greater increase in fibronectin and collagen IV secretion in both PTC (P < 0.01) and CF (P < 0.01) compared with that observed with CTGF alone. The combination of TGF-beta(1) and CTGF was additive in their effects on both PTC and CF fibronectin and collagen IV secretion. TGF-beta(1) (2 ng/ml) stimulated CTGF mRNA expression within 30 min, which was sustained for up to 24 h, with a consequent increase in CTGF protein (P < 0.05), whereas CTGF had no effect on TGF-beta(1) mRNA or protein expression. TGF-beta(1) (2 ng/ml) induced phosphorylated (p)Smad-2 within 15 min, which was sustained for up to 24 h. CTGF had a delayed effect on increasing pSmad-2 expression, which was evident at 24 h. In conclusion, this study has demonstrated the key dependence of the fibrogenic actions of CTGF on TGF-beta. It has further uniquely demonstrated that CTGF requires TGF-beta, signaling through the TbetaRII in both PTCs and CFs, to exert its fibrogenic response in this in vitro model.

CIC-5: A chloride channel with multiple roles in renal tubular albumin uptake

CIC-5 is a chloride (Cl-) channel expressed in renal tubules and is critical for normal tubular function. Loss of function nonsense or missense mutations in CIC-5 are associated with Dent's disease, a condition in which patients present with low molecular weight (LMW) proteinuria (including albuminuria), hypercalciuria and nephrolithiasis. Several key studies in CIC-5 knockout mice have shown that the proteinuria results from defective tubular reabsorption of proteins. CIC-5 is typically regarded as an intracellular Cl- channel and thus the defect in this receptor-mediated uptake pathway was initially attributed to the failure of the early endosomes to acidify correctly. CIC-5 was postulated to play a key role in transporting the Cl- ions required to compensate for the movement of H+ during endosomal acidification. However, more recent studies suggest additional roles for CIC-5 in the endocytosis of albumin. CIC-5 is now known to be expressed at low levels at the cell surface and appears to be a key component in the assembly of the macromolecular complex involved in protein endocytosis. Furthermore, mutations in CIC-5 affect the trafficking of v-H+-ATPase and result in decreased expression of the albumin receptor megalin/cubulin. Thus, the expression of CIC-5 at the cell surface as well as its presence in endosomes appears to be essential for normal protein uptake by the renal proximal tubule. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.