Avaliação na linhagem endotelial tEnd dos efeitos diretos da transferência gênica de IFNbeta e p19arf e efeitos parácrinos mediados pela linhagem B16 transduzida pelos mesmos vetores adenovirais

A vascularização tem um papel central na progressão tumoral e representa um alvo terapêutico de grande interesse. A inibição da angiogênese tem potencial de retardar a progressão tumoral e inibir metástase. Em decorrência disto, terapias anti-angiogênicas têm demonstrado ser promissora no controle do crescimento tumoral. Segundo a literatura, interferon-? (IFN?, ativador do sistema imune inato e adaptativo) e p19Arf (supressor de tumor e parceiro funcional de p53), quando estudados individualmente, alteram a vasculatura tumoral. Nosso grupo construiu e utilizou vetores adenovirais recombinantes portadores dos cDNAs de INFbeta e p19Arf e observou que a transferência desta combinação de genes induziu morte celular e diminuiu progressão tumoral, resultados foram observados em modelos murinos de melanoma B16 de terapia genica in situ, vacina profilática e vacina terapêutica. Neste trabalho, exploramos a ideia que a combinação dos vetores adenovirais portadores de INFbeta e p19Arf proporcionam efeitos anti-angiogênicos através de seu impacto em células endoteliais. Para averiguarmos essa hipótese, células endoteliais murinas (tEnd) foram transduzidas com os vetores adenovirais, revelando que o vetor Ad-p19 confere inibição da proliferação, formação de tubos, migração e induz aumento na expressão de genes relacionados a via de p53 e morte celular. O vetor Ad-IFNbeta sozinho ou adicionado em combinação com Ad-p19, não teve impacto significante nestes ensaios. Alternativamente, a influencia indireta, ou parácrina, nas células tEnd cultivadas juntamente com as células B16 transduzidas com os vetores adenovirais também foi investigada. Quando as células B16 foram transduzidas com Ad-IFNbeta ou a co-transdução Ad-IFNbeta+Ad-p19 em co-cultura com a linhagem tEnd, houve inibição da proliferação. Não observamos efeito inibitório na tEnd da co-cultura quando as células da B16 foram transduzidas somente com Ad-p19. Seguindo o ensaio de co-cultura, produzimos meio condicionado da B16 transduzida com os vetores e aplicamos esses meios nas células tEnd. Observamos que Ad-IFN, sozinho ou em combinação com Ad-19, diminuiu a viabilidade, proliferação e levou a morte das células tEnd. Neste trabalho, constamos que inibição de células endoteliais pode ser realizada por transdução direta com Ad-19 ou quando estas células são expostas ao ambiente modulado por células tumorais transduzidas com o vetor Ad-IFNbeta. Mesmo que a transferência gênica de ambos IFNbeta e p19Arf não demonstrou ser uma abordagem superior à aplicação dos genes isolados, observamos que nossa abordagem pode ter um impacto importante na inibição da angiogênese pelas células endoteliais

Avaliação fenotípica das células T CD4+ reguladoras, Th17, Th22 e Tc22 nos indivíduos expostos não infectados por HIV-1

INTRODUÇÃO: A infecção por HIV-1 é um grave problema de saúde pública causando elevada taxa de morbidade e mortalidade. Entretanto, alguns indivíduos são considerados resistentes à infecção por HIV-1, mesmo após repetidas exposições ao vírus. Vários fatores imunológicos e genéticos podem estar associados a resistência à infecção, como ativação de componentes da imunidade inata e também devido ao baixo perfil de ativação das células T. É possível que nos indivíduos expostos e não infectados por HIV-1 (ENI) ocorra uma importante atuação das células T secretoras de IL-17 e IL-22, e também as células T reguladoras, pois são necessárias para a manutenção e homeostase das mucosas associadas ao intestino (GALT). OBJETIVO: Avaliar o fenótipo e a função de células TCD4+ e TCD8+ em casais sorodiscordante ao HIV-1, compostos por indivíduos ENI e os parceiros infectados por HIV-1. MÉTODOS: Os casais sorodiscordantes ao HIV-1, consistiam de 23 indivíduos expostos não-infectados (ENI), 14 mulheres e 9 homens, com mediana de 41 anos e 21 parceiros infectados por HIV-1 (HIV), 20 homens e 1 mulher com mediana de 41 anos. Os controles saudáveis foram 24 indivíduos (14 mulheres e 10 homens) com mediana de 37 anos. Os casais sorodiscordantes foram compostos por 16 heterossexuais e 7 homossexuais, com tempo de relacionamento de 13 anos. As frequências de células Th17, Th22 e Tc22, as células T polifuncionais foram analisadas em células mononucleares (CMNs) do sangue periférico, estimulados com peptídeos da região Gag do HIV-1 e da enterotoxina B do Staphylococcus aureus (SEB), a frequência de células T reguladoras, o perfil fenotípico de exaustão/diferenciação e a expressão da integrina alfa4?7 e CCR9 em células T, foram realizados por citometria de fluxo. RESULTADOS: No grupo HIV, as células T CD4+ e CD8+ do sangue periférico mostrou maior frequência de CD95 e PD-1 e baixa expressão de CD127 comparado ao grupo ENI e controle. A frequência de células Th17 em CMNs aumentou nos grupos ENI e HIV-1 na condição sem estímulo, contudo, após estímulo com os peptídeos da região p24 da Gag do HIV-1 induziu resposta somente no grupo HIV-1. O grupo ENI mostrou resposta antígeno-especifica somente para IL-22. Além disto, avaliando as células Tc22 e Th22, foi verificado aumento da resposta aos peptídeos da Gag e também ao SEB, nos grupos HIV e ENI. A presença de células T polifuncionais antígeno-especificas, secretoras de 5-4 citocinas, foi detectada apenas em células T CD38+ no grupo HIV, enquanto os indivíduos ENI mostraram resposta polifuncional por células T CD38- somente ao estímulo policlonal por SEB. Uma diminuição do número absoluto de células T reguladoras (CD4+CD25+CD127low/-Foxp3+) foi detectada no grupo HIV comparado ao ENI e controle, com maior expressão de moléculas HLA-DR e CD95. Além disto, foi detectado diminuição na frequência de células TCD8+ ?4?7+ no grupo ENI e de células TCD4+ alfa4beta7+ nos grupos ENI e HIV. Houve uma correlação positiva entre as células Tc22 e Th22 com as células TCD8+ e TCD4+ que expressam alfa4beta7, no grupo ENI e HIV-1. CONCLUSÃO: Os indivíduos ENI são capazes de desenvolver resposta antígeno-específicas relacionadas com a IL-22, que possui importante função na imunidade de mucosas. Além disto, mostram presença de células T polifuncionais com baixo perfil de ativação a estímulo policlonal. Os dados evidenciam que os indivíduos ENI, mostram indução de células Tc22, aumento de expressão de moléculas de migração para o intestino e equilíbrio entre as células efetoras e Treg, que em conjunto, devem exercer importante papel para a resistência à infecção por HIV-1

Control of neuronal signalling pathways by CYP46A1, an enzime involved in brain cholesterol homeostasis

Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016

Implications physiopathologiques de la Nestine lors du remodelage pulmonaire et cardiaque à la suite de l’infarctus du myocarde, du diabète et de l’hypertension pulmonaire

Il est reconnu que la protéine filamenteuse intermédiaire Nestine est exprimée lors du processus de cicatrisation et du remodelage fibrotique. De plus, nous avons identifié l’expression de la Nestine au sein de deux populations distinctes qui sont directement impliquées dans les réponses de fibroses réparative et réactive. Ainsi, une population de cellules souches neurales progénitrices résidentes du coeur de rat adulte exprime la Nestine et a été identifiée à titre de substrat de l’angiogenèse et de la neurogenèse cardiaque. Également, la Nestine est exprimée par les myofibroblastes cicatriciels cardiaques et il a été établi que la protéine filamenteuse intermédiaire joue un rôle dans la prolifération de ces cellules. Ainsi, l’objectif général de cette thèse était de mieux comprendre les évènements cellulaires impliqués dans la réponse neurogénique des cellules souches neurales progénitrices résidentes cardiaques Nestine(+) (CSNPRCN(+)) lors de la fibrose réparative cardiaque et d’explorer si l’apparition de fibroblastes Nestine(+) est associée avec la réponse de fibrose réactive secondaire du remodelage pulmonaire. Une première publication nous a permis d’établir qu’il existe une régulation à la hausse de l’expression de la GAP43 (growth associated protein 43) et que cet événement transitoire précède l’acquisition d’un phénotype neuronal par les CSNPRCN(+) lors du processus de cicatrisation cardiaque chez le rat ayant subi un infarctus du myocarde. De plus, la surimposition de la condition diabétique de type 1, via l’injection unique de Streptozotocine chez le rat, abolit la réponse neurogénique des CSNPRCN(+), qui est normalement induite à la suite de l’ischémie cardiaque ou de l’administration de 6-hydroxydopamine. Le second article a démontré que le développement aigu de la fibrose pulmonaire secondaire de l’infarctus du myocarde chez le rat est associé avec une augmentation de l’expression protéique de la Nestine et de l’apparition de myofibroblastes pulmonaires Nestine(+). Également, le traitement de fibroblastes pulmonaires avec des facteurs de croissances peptidiques pro-fibrotiques a augmenté l’expression de la Nestine par ces cellules. Enfin, le développement initial de la condition diabétique de type 1 chez le rat est associé avec une absence de fibrose réactive pulmonaire et à une réduction significative des niveaux protéiques et d’ARN messager de la Nestine pulmonaire. Finalement, la troisième étude représentait quant à elle un prolongement de la deuxième étude et a alors examiné le remodelage pulmonaire chronique chez un modèle établi d’hypertension pulmonaire. Ainsi, les poumons de rats adultes mâles soumis à l’hypoxie hypobarique durant 3 semaines présentent un remodelage vasculaire, une fibrose réactive et une augmentation des niveaux d’ARN messager et de la protéine Nestine. De plus, nos résultats ont démontré que la Nestine, plutôt que l’alpha-actine du muscle lisse, est un marqueur plus approprié des diverses populations de fibroblastes pulmonaires activés. Également, nos données suggèrent que les fibroblastes pulmonaires activés proviendraient en partie de fibroblastes résidents, ainsi que des processus de transition épithélio-mésenchymateuse et de transition endothélio-mésenchymateuse. Collectivement, ces études ont démontré que des populations distinctes de cellules Nestine(+) jouent un rôle majeur dans la fibrose réparative cardiaque et la fibrose réactive pulmonaire.

Mécanismes moléculaires de l’hypertrophie vasculaire dans le modèle animal d’hypertension essentielle (SHR)

La voie de signalisation des phosphoinositides joue un rôle clé dans la régulation du tonus vasculaire. Plusieurs études rapportent une production endogène de l’angiotensin II (Ang II) et de l’endothéline-1 (ET-1) par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) de rats spontanément hypertendus (spontaneously hypertensive rats : SHR). De plus, l’Ang II exogène induit son effet prohypertrophique sur les CMLVs selon un mécanisme dépendant de la protéine Gqα et de la PKCẟ. Cependant, le rôle de l’axe Gqα/PLCβ/PKCẟ dans l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal de l’hypertension artérielle n’est pas encore étudié. L’objectif principal de cette thèse est d’examiner le rôle de l’axe Gqα/PLCβ1 dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal d’hypertension artérielle essentielle (spontaneously hypertensive rats : SHR). Nos premiers résultats indiquent que contrairement aux CMLVs de SHR âgés de 12 semaines (absence d’hypertrophie cardiaque), les CMLVs de SHR âgés de 16 semaines (présence d’hypertrophie cardiaque) présentent une surexpression protéique endogène de Gqα et de PLCβ1 par rapport aux CMLVs de rats WKY appariés pour l’âge. L’inhibition du taux d’expression protéique de Gqα et de PLCβ1 par des siRNAs spécifiques diminue significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. De plus, la surexpression endogène des Gqα et PLCβ1, l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR de 16 semaines ont été atténués significativement par des antagonistes des récepteurs AT1 (losartan) et ETA (BQ123), mais pas par l’antagoniste du récepteur ETB (BQ788). L’inhibition pharmacologique des MAPKs par PD98059 diminue significativement la surexpression endogène de Gqα/PLCβ1 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. D’un côté, l’inhibition du stress oxydatif (par DPI, inhibiteur de la NAD(P)H oxidase, et NAC , molécule anti-oxydante), de la molécule c-Src (PP2) et des récepteurs de facteurs de croissance (AG1024 (inhibiteur de l’IGF1-R), AG1478 (inhibiteur de l’EGFR) et AG1295 (inhibiteur du PDGFR)) a permis d’atténuer significativement la surexpression endogène élevée de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. D’un autre côté, DPI, NAC et PP2 atténuent significativement l’hyperphosphorylation de la molécule c-Src, des RTKs (récepteurs à activité tyrosine kinase) et de la molécule ERK1/2. Dans une autre étude, nous avons aussi démontré que la PKCẟ montre une hyperphosphorylation en Tyr311 dans les CMLVs de SHR comparées aux CMLVs de WKY. La rottlerin, utilisée comme inhibiteur spécifique de la PKCẟ, inhibe significativement cette hyperphosphorylation en Tyr311 dépendamment de la concentration. L’inhibition de l’activité de la PKCẟ par la rottlerin a été aussi associée à une atténuation significative de la surexpression protéique endogène de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. De plus, l’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, en amont du stress oxydatif, a permis d’inhiber significativement l’activité de la NADPH, le taux de production élevée de l’ion superoxyde ainsi que l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2, de la molécule c-Src et des RTKs. À notre surprise, nous avons aussi remarqué une surexpression protéique de l’EGFR et de l’IGF-1R dans les CMLVs de SHR à l’âge de 16 semaines. L’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, de la molécule c-Src et du stress oxydatif a permis d’inhiber significativement la surexpression protéique endogène de ces RTKs. De plus, l’inhibition de l’expression protéique de l’EGFR et de la molécule c-Src par des siRNA spécifiques atténue significativement le taux d’expression protéique élevé de Gqα et de PLCβ1 ainsi que le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. Des siRNAs spécifiques à la PKCẟ ont permis d’atténuer significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR et confirment le rôle important de la PKCẟ dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs selon une voie dépendante du stress oxydatif. En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle important de l’activation endogène de l’axe Gqα-PLCβ-PKCẟ dans le processus d’hypertrophie vasculaire selon un mécanisme impliquant une activation endogène des récepteurs AT1/ETa, de la molécule c-Src, du stress oxidatif, des RTKs et des MAPKs.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

N-terminal fusion of a toll-like receptor 2-ligand to a Neospora caninum chimeric antigen efficiently modifies the properties of the specific immune response

Immunoprophylactic products against neosporosis during pregnancy should induce an appropriately balanced immune response. In this respect, OprI, a bacterial lipoprotein targeting toll like receptor (TLR)2, provides promising adjuvant properties. We report on the manipulation of the innate and the T-cell immune response through the fusion of OprI with the Neospora caninum chimeric protein Mic3-1-R. In contrast to Mic3-1-R, OprI-MIC3-1-R significantly activated bone-marrow dendritic cells from naïve mice. Mice immunized with OprI-Mic3-1-R induced an immune response with mixed T helper (Th)1 and Th2 properties (high levels of both immunoglobulin (Ig)G1 and IgG2a and of interleukin (IL)-10, IL-12(p70) and interferon-γ responses) whereas Mic3-1-R+saponin induced a clear Th2-biased response (low IgG2a and high IL-4 and IL-10). After mating and challenge with N. caninum, increased expression of interferon-γ was only found in placentas from OprI-Mic3-1-R immunized dams. However, no protection against vertical transmission and neonatal mortality was observed in either of the two groups. These results indicated that more exhaustive studies must be done to elucidate the immune mechanisms associated with transplacental transmission. Antigen linkage to TLR2-ligands, such as OprI, is a useful tool to investigate this enigma by reorienting the innate and adaptive immune responses against other candidate antigens in future studies.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Crystal structures of fusion proteins with large-affinity tags

The fusion of a protein of interest to a large-affinity tag, such as the maltose-binding protein (MBP), thioredoxin (TRX), or glutathione-S-transferase (GST), can be advantageous in terms of increased expression, enhanced solubility, protection from proteolysis, improved folding, and protein purification via affinity chromatography. Unfortunately, crystal growth is hindered by the conformational heterogeneity induced by the fusion tag, requiring that the tag is removed by a potentially problematic cleavage step. The first three crystal structures of fusion proteins with large-affinity tags have been reported recently. All three structures used a novel strategy to rigidly fuse the protein of interest to MBP via a short three- to five-amino acid spacer. This strategy has the potential to aid structure determination of proteins that present particular experimental challenges and are not conducive to more conventional crystallization strategies (e.g., membrane proteins). Structural genomics initiatives may also benefit from this approach as a way to crystallize problematic proteins of significant interest.

The effects of high glucose and atorvastatin on endothelial cell matrix production

Background Statins are known to enhance atherosclerotic plaque stability through influences on extracellular matrix homeostasis. Net matrix production reflects the relative balance of matrix production and degradation through enzymes such as matrix metalloproteinases (MMPs) and their inhibitors, tissue inhibitor of MMP (TIMPs). The effects of statins on endothelial cell production of these parameters following co-exposure with a proatherogenic stimulus such as high glucose are not known. Methods Human endothelial cells were exposed for 72 h to 5 mM> (control) or 25 mM (high) glucose +/- atorvastatin (1 mumol/l). Extracellular matrix homeostasis was assessed by measuring matrix metalloproteinase (MMP)-2 secretion, tissue inhibitor of MMP (TIMP)-1 and -2 secretion and net collagen IV production. Results were expressed as percentage +/- SEM of control values. Results Exposure to high glucose increased cellular collagen IV expression to 190.1 +/- 11.7% (P < 0.0001) of control levels. No change in MMP-2 secretion (111.6 +/- 5.2%; P > 0.05) was observed but both TIMP-1 and TIMP-2 expression were increased to 136.3 +/- 6.4% and 144.0 +/- 27.5%, respectively (both P < 0.05). The presence of atorvastatin in high glucose conditions reduced collagen IV expression to 136.1 +/- 20.6%. This was paralleled by increased secretion of MMP-2 to 145.8 +/- 7.8% (P < 0.01), increased TIMP-2 expression to 208.0 +/- 21.3% (P < 0.005 compared with high glucose) but no change in TIMP-1 expression (155.1 +/- 14.6%) compared with high glucose alone. The presence of atorvastatin in control conditions did not affect levels of collagen IV expression (114.5 +/- 13.2%). Conclusions Endothelial cell exposure to high glucose was associated with a MMP/TIMP profile that increased extracellular matrix production which was attenuated by concurrent exposure to atorvastatin. Consequently, a mechanism by which the atherosclerotic plaque regression that is observed in patients taking these drugs has been demonstrated.

Identification of two evolutionarily conserved and functional regulatory elements in intron 2 of the human BRCA1 gene

Cross-species comparative genomics is a powerful strategy for identifying functional regulatory elements within noncoding DNA. In this paper, comparative analysis of human and mouse intronic sequences in the breast cancer susceptibility gene (BRCA1) revealed two evolutionarily conserved noncoding sequences (CNS) in intron 2, 5 kb downstream of the core BRCA1 promoter. The functionality of these elements was examined using homologous-recombination-based mutagenesis of reporter gene-tagged cosmids incorporating these regions and flanking sequences from the BRCA1 locus. This showed that CNS-1 and CNS-2 have differential transcriptional regulatory activity in epithelial cell lines. Mutation of CNS-1 significantly reduced reporter gene expression to 30% of control levels. Conversely mutation of CNS-2 increased expression to 200% of control levels. Regulation is at the level of transcription and shows promoter specificity. Both elements also specifically bind nuclear proteins in vitro. These studies demonstrate that the combination of comparative genomics and functional analysis is a successful strategy to identify novel regulatory elements and provide the first direct evidence that conserved noncoding sequences in BRCA1 regulate gene expression. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

The orphan nuclear receptor, NOR-1, is a target of beta-adrenergic signaling in skeletal muscle

beta-Adrenergic receptor (beta-AR) agonists induce Nur77 mRNA expression in the C2C12 skeletal muscle cell culture model and elicit skeletal muscle hypertrophy. We previously demonstrated that Nur77 (NR4A1) is involved in lipolysis and gene expression associated with the regulation of lipid homeostasis. Subsequently it was demonstrated by another group that beta-AR agonists and cold exposure-induced Nur77 expression in brown adipocytes and brown adipose tissue, respectively. Moreover, NOR-1 (NR4A3) was hyperinduced by cold exposure in the nur77(-/-) animal model. These studies underscored the importance of understanding the role of NOR-1 in skeletal muscle. In this context we observed 30-480 min of beta-AR agonist treatment significantly and transiently increased expression of the orphan nuclear receptor NOR-1 in both mouse skeletal muscle tissue (plantaris) and C2C12 skeletal muscle cells. Specific beta(2)-and beta(3)-AR agonists had similar effects as the pan-agonist and were blocked by the beta-AR antagonist propranolol. Moreover, in agreement with these observations, isoprenaline also significantly increased the activity of the NOR-1 promoter. Stable exogenous expression of a NOR-1 small interfering RNA (but not the negative control small interfering RNA) in skeletal muscle cells significantly repressed endogenous NOR-1 mRNA expression and led to changes in the expression of genes involved in the control of lipid use and muscle mass underscored by a dramatic increase in myostatin mRNA expression. Concordantly the myostatin promoter was repressed by NOR-1 expression. In conclusion, NOR-1 is highly responsive to beta-adrenergic signaling and regulates the expression of genes controlling fatty acid use and muscle mass.

Characterization of the transcriptional and functional effects of fibroblast growth factor-1 on human preadipocyte differentiation

We recently established that fibroblast growth factor (FGF)-1 promotes adipogenesis of primary human preadipocytes (phPA). In the current report, we have characterized the adipogenic effects of FGF-1 in phPA and also in a human PA strain derived from an individual with Simpson-Golabi-Behmel syndrome (SGBS PA), which exhibit an intrinsic capacity to differentiate with high efficiency. In further studies, we compared these models with the well-characterized murine 3T3-L1 preadipocyte cell line (3T3-L1 PA). FGF-1 up-regulated the adipogenic program in phPA, with increased expression of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma in confluent PA prior to induction of differentiation and increased expression of adipocyte markers during differentiation. Moreover, phPA differentiated in the presence of FGF-1 were more insulin responsive and secreted increased levels of adiponectin. FGF-1 treatment of SGBS PA further enhanced differentiation. For the most part, the adipogenic program in phPA paralleled that observed in 3T3-L1 PA; however, we found no evidence of mitotic clonal expansion in the phPA. Finally, we investigated a role for extracellular regulated kinase 1/2 (ERK 1/2) in adipogenesis of phPA. FGF-1 induced robust phosphorylation of ERK1/2 in early differentiation and inhibition of ERK1/2 activity significantly reduced phPA differentiation. These data suggest that FGF-1 treated phPA represent a valuable in vitro model for the study of adipogenesis and insulin action and indicate that ERK1/2 activation is necessary for human adipogenesis in the absence of mitotic clonal expansion.

Functional identity of receptors for proteolysis-inducing factor on human and murine skeletal muscle

Background: Cachexia in both mice and humans is associated with tumour production of a sulphated glycoprotein called proteolysis-inducing factor (PIF). In mice PIF binds with high affinity to a surface receptor in skeletal muscle, but little is known about the human receptor. This study compares the human PIF receptor with the murine. Methods: Human PIF was isolated from the G361 melanoma and murine PIF from the MAC16 colon adenocarcinoma. The human PIF receptor was isolated from human skeletal muscle myotubes. Protein synthesis and degradation induced by human and murine PIF was studied in human and murine skeletal muscle myotubes. Results: Both the human and murine PIF receptors showed the same immunoreactivity and Mr 40 000. Both murine and human PIF inhibited total protein synthesis and stimulated protein degradation in human and murine myotubes to about the same extent, and this was attenuated by a rabbit polyclonal antibody to the murine PIF receptor, but not by a non-specific rabbit antibody. Both murine and human PIF increased the activity of the ubiquitin-proteasome pathway in both human and murine myotubes, as evidenced by an increased 'chymotrypsin-like' enzyme activity, protein expression of the 20S and 19S proteasome subunits, and increased expression of the ubiquitin ligases MuRF1 and MAFbx, and this was also attenuated by the anti-mouse PIF receptor antibody. Conclusions: These results suggest that the murine and human PIF receptors are identical. © 2014 Cancer Research UK.

Dose-dependent modulation of the T cell proteome by ascorbic acid

To investigate the hypothesis that the micronutrient ascorbic acid can modulate the functional genome, T cells (CCRF-HSB2) were treated with ascorbic acid (up to 150 μM) for up to 24 h. Protein expression changes were assessed by two-dimensional electrophoresis. Forty-one protein spots which showed greater than two-fold expression changes were subject to identification by matrix-assisted laser desorption ionisation time of flight MS. The confirmed protein identifications were clustered into five groups; proteins were associated with signalling, carbohydrate metabolism, apoptosis, transcription and immune function. The increased expression of phosphatidylinositol transfer protein (promotes intracellular signalling) within 5 min of ascorbic acid treatment was confirmed by Western blotting. Together, these observations suggest that ascorbic acid modulates the T cell proteome in a time- and dose-dependent manner and identify molecular targets for study following antioxidant supplementation in vivo.