Identification and characterization of a lysosomal transporter for small neutral amino acids

In eukaryotic cells, lysosomes represent a major site for macromolecule degradation. Hydrolysis products are eventually exported from this acidic organelle into the cytosol through specific transporters. Impairment of this process at either the hydrolysis or the efflux step is responsible of several lysosomal storage diseases. However, most lysosomal transporters, although biochemically characterized, remain unknown at the molecular level. In this study, we report the molecular and functional characterization of a lysosomal amino acid transporter (LYAAT-1), remotely related to a family of H+-coupled plasma membrane and synaptic vesicle amino acid transporters. LYAAT-1 is expressed in most rat tissues, with highest levels in the brain where it is present in neurons. Upon overexpression in COS-7 cells, the recombinant protein mediates the accumulation of neutral amino acids, such as γ-aminobutyric acid, l-alanine, and l-proline, through an H+/amino acid symport. Confocal microscopy on brain sections revealed that this transporter colocalizes with cathepsin D, an established lysosomal marker. LYAAT-1 thus appears as a lysosomal transporter that actively exports neutral amino acids from lysosomes by chemiosmotic coupling to the H+-ATPase of these organelles. Homology searching in eukaryotic genomes suggests that LYAAT-1 defines a subgroup of lysosomal transporters in the amino acid/auxin permease family.

Autoantibodies to calpastatin (an endogenous inhibitor for calcium-dependent neutral protease, calpain) in systemic rheumatic diseases.

We identified an autoantibody that reacts with calpastatin [an inhibitor protein of the calcium-dependent neutral protease calpain (EC 3.4.22.17)]. In early immunoblot studies, sera from patients with rheumatoid arthritis (RA) recognized unidentified 60-, 45-, and 75-kDa proteins in HeLa cell extracts. To identify these autoantigens, we used patient sera to clone cDNAs from a lambda gt11 expression library. We isolated clones of four genes that expressed fusion proteins recognized by RA sera. The 1.2-kb cDNA insert (termed RA-6) appeared to encode a polypeptide corresponding to the 60-kDa antigen from HeLa cells, since antibodies bound to the RA-6 fusion protein also reacted with a 60-kDa HeLa protein. The deduced amino acid sequence of the RA-6 cDNA was completely identical with the C-terminal 178 amino acids of human calpastatin except for one amino acid substitution. Patient sera that reacted with the RA-6 also bound pig muscle calpastatin, and a monoclonal antibody to human calpastatin recognized the RA-6 fusion protein, confirming the identity of RA-6 with calpastatin. Moreover, the purified RA-6 fusion protein inhibited the proteolytic activity of calpain, and IgG from a serum containing anti-calpastatin antibodies blocked the calpastatin activity of the RA-6 fusion protein. Immunoblots of the RA-6 product detected autoantibodies to calpastatin in 57% of RA patients; this incidence was significantly higher than that observed in other systemic rheumatic diseases, including systemic lupus erythematosus (27%), polymyositis/dermatomyositis (24%), systemic sclerosis (38%), and overlap syndrome (29%). Thus, anti-calpastatin antibodies are present most frequently in patients with RA and may participate in pathogenic mechanisms of rheumatic diseases.

Identification of functionally important helical faces in transmembrane segments by scanning mutagenesis.

We applied mutational analysis to a protein domain that functions in neither catalysis nor binding but, rather, in transmembrane signaling. The domain is part of chemoreceptor Trg from Escherichia coli. It contains four transmembrane segments, two from each subunit of the homodimer. We used cysteine scanning to investigate the functional importance of each of 54 residues in the two transmembrane segments. Cysteines at some positions resulted in subtle but significant reductions in tactic response. Those positions defined a specific helical face on each segment, implying that the segments function as helices. The functionally important faces corresponded to structural, helical packing faces identified independently by biochemical studies. All functionally impaired receptors exhibited altered signaling properties, either reduced signaling upon stimulation or induced signaling in the absence of stimulation. The distribution of substitutions creating these two phenotypes implied that conformational signaling involves movement between the two transmembrane helices within a subunit and that signaling is optimal when stable interactions are maintained across the interface between subunits.

Estudo de associação entre déficits de reconhecimento de emoções em faces, flexibilidade mental e adequação social, em pacientes com transtorno bipolar do tipo I eutímicos, comparados com controles normais

Introdução: O objetivo do estudo foi investigar se há associação entre déficits na capacidade de reconhecimento de emoções faciais e déficits na flexibilidade mental e na adequação social em pacientes com Transtorno Bipolar do tipo I eutímicos quando comparados a sujeitos controles sem transtorno mental. Métodos: 65 pacientes com Transtorno Bipolar do tipo I eutímicos e 95 controles sem transtorno mental, foram avaliados no reconhecimento de emoções faciais, na flexibilidade mental e na adequação social através de avaliações clínicas e neuropsicológicas. Os sintomas afetivos foram avaliados através da Escala de Depressão de Hamilton e da Escala de Mania de Young, o reconhecimento de emoções faciais através da Facial Expressions of Emotion: Stimuli and Tests, a flexibilidade mental avaliada através do Wisconsin Card Sorting Test e a adequação social através da Escala de Auto- Avaliação de Adequação Social. Resultados: Pacientes com Transtorno Bipolar do tipo I eutímicos apresentam uma associação de maior intensidade comparativamente aos controles entre o reconhecimento de emoções faciais e a flexibilidade mental, indicando que quanto mais preservada a flexibilidade mental, melhor será a habilidade para reconhecer emoções faciais Neste grupo às correlações de todas as emoções são positivas com o total de acertos e as categorias e são negativas com as respostas perseverativas, total de erros, erros perseverativos e erros não perseverativos. Não houve uma correlação entre o reconhecimento de emoções faciais e a adequação social, apesar dos pacientes com Transtorno Bipolar do tipo I eutímicos apresentar uma pior adequação social, sinalizando que a pior adequação social não parece ser devida a uma dificuldade em reconhecer e interpretar adequadamente as expressões faciais. Os pacientes com Transtorno Bipolar do tipo I eutímicos não apresentam diferenças significativas no reconhecimento de emoções faciais em relação aos controles, entretanto no subteste surpresa (p=0,080) as diferenças estão no limite da significância estatística, indicando que portadores de transtorno bipolar do tipo I eutímicos tendem a apresentar um pior desempenho no reconhecimento da emoção surpresa em relação aos controles. Conclusão: Nossos resultados reforçam a hipótese de que existe uma associação entre o reconhecimento de emoções faciais e a preservação do funcionamento executivo, mais precisamente a flexibilidade mental, indicando que quanto maior a flexibilidade mental, melhor será a habilidade para reconhecer emoções faciais e melhorar o desempenho funcional do paciente. Pacientes bipolares do tipo I eutímicos apresentam uma pior adequação social quando comparados aos controles, o que pode ser uma consequência do Transtorno Bipolar que ratifica a necessidade de uma intervenção terapêutica rápida e eficaz nestes pacientes