Oxidants positively or negatively regulate nuclear factor kappaB in a context-dependent manner.

Redox-based mechanisms play critical roles in the regulation of multiple cellular functions. NF-kappaB, a master regulator of inflammation, is an inducible transcription factor generally considered to be redox-sensitive, but the modes of interactions between oxidant stress and NF-kappaB are incompletely defined. Here, we show that oxidants can either amplify or suppress NF-kappaB activation in vitro by interfering both with positive and negative signals in the NF-kappaB pathway. NF-kappaB activation was evaluated in lung A549 epithelial cells stimulated with tumor necrosis factor alpha (TNFalpha), either alone or in combination with various oxidant species, including hydrogen peroxide or peroxynitrite. Exposure to oxidants after TNFalpha stimulation produced a robust and long lasting hyperactivation of NF-kappaB by preventing resynthesis of the NF-kappaB inhibitor IkappaB, thereby abrogating the major negative feedback loop of NF-kappaB. This effect was related to continuous activation of inhibitor of kappaB kinase (IKK), due to persistent IKK phosphorylation consecutive to oxidant-mediated inactivation of protein phosphatase 2A. In contrast, exposure to oxidants before TNFalpha stimulation impaired IKK phosphorylation and activation, leading to complete prevention of NF-kappaB activation. Comparable effects were obtained when interleukin-1beta was used instead of TNFalpha as the NF-kappaB activator. This study demonstrates that the influence of oxidants on NF-kappaB is entirely context-dependent, and that the final outcome (activation versus inhibition) depends on a balanced inhibition of protein phosphatase 2A and IKK by oxidant species. Our findings provide a new conceptual framework to understand the role of oxidant stress during inflammatory processes.

Validation of a modified fluorimetric assay for the screening of trichomonacidal drugs

A fluorimetric microassay that uses a redox dye to determine the viability of the flagellate Trichomonas vaginalis has been optimised to provide a more sensitive method to evaluate potential trichomonacidal compounds. Resazurin has been used in recent years to test drugs against different parasites, including trichomonadid protozoa; however, the reproducibility of these resazurin-based methods in our laboratory has been limited because the flagellate culture medium spontaneously reduces the resazurin. The objective of this work was to refine the fluorimetric microassay method previously developed by other research groups to reduce the fluorescence background generated by the media and increase the sensitivity of the screening assay. The experimental conditions, time of incubation, resazurin concentration and media used in the microtitre plates were adjusted. Different drug sensitivity studies against T. vaginalis were developed using the 5-nitroimidazole reference drugs, new 5-nitroindazolinones and 5-nitroindazole synthetic derivatives. Haemocytometer count results were compared with the resazurin assay using a 10% solution of 3 mM resazurin dissolved in phosphate buffered saline with glucose (1 mg/mL). The fluorimetric assay and the haemocytometer counts resulted in similar percentages of trichomonacidal activity in all the experiments, demonstrating that the fluorimetric microtitre assay has the necessary accuracy for high-throughput screening of new drugs against T. vaginalis.

The use of proteomics to identify markers associated with metastasis in "Leishmania Viannia" species the role of tryparedoxin peroxidase

RESUME En Amérique Centrale et en Amérique du Sud, la leishmaniose cutanéo-muqueuse (LCM) est provoquée par le protozoaire Leishmania du sous-genre Viannia dont font partie L. (V.) braziliensis, L. (V.) panamensis et L. (V.) guyanensis. Dans la LCM, après guérison apparente de la lésion primitive, des lésions secondaires peuvent apparaître dues à la migration de l'infection à partir du site d'inoculation vers les muqueuses de l'ororhino-pharynx. Ce type de dissémination, communément appelé métastase, peut se produire plusieurs années après la guérison de la lésion cutanée initiale, et est un facteur majeur contribuant à la morbidité associée à la LCM. L'expression reproductible de l'activité métastatique au sein de populations discrètes de leishmanies chez le hamster fournit un modèle expérimental permettant d'étudier le degré de virulence du parasite. Nous avons utilisé des clones de L. (V.) guyanensis présentant des phénotypes stables allant d'un caractère hautement métastatique (M+) à non-métastatique (M-) comme outils pour mettre en évidence des facteurs spécifiques liés à la métastase chez les leishmanies du Nouveau Monde. Des analyses protéomiques comparatives utilisant l'électrophorèse bidimensionnelle sur gel de polyacrylamide couplée à de la spectrométrie de masse ont permis l'identification de plusieurs formes de la tryparedoxine peroxidase (TXNPx) en tant que polypeptides associés au phénotype métastatique. TXNPx, une enzyme de la famille des peroxiredoxines (Prxs), protéines antioxydantes, fonctionne comme la dernière peroxydase d'une cascade d'oxydoréductases qui réduit le peroxyde d'hydrogène aux dépens de NADPH. Toutes les Prxs sont caractérisées par un (1-Cys Prx) ou par deux résidus cystéines (2-Cys Prx), respectivement placés dans un environnement structurel conservé de la protéine et sont centrales dans la réaction catalytique. Des immuno-empreintes (« immunoblotting ») ont révélé que TXNPx est présente sous forme dimérique dans les promastigotes (M+) alors que dans les promastigotes, (M-) TXNPx est présente sous forme monomérique et dimérique. Cette caractéristique spécifique de dimérisation pourrait expliquer les différentes activités enzymatiques observées entre les deux promastigotes (M+) et (M-) en présence de peroxyde d'hydrogène ainsi que leur différence de survie et de charge parasitaire à l'intérieur des macrophages. Par conséquent, le processus métastatique pourrait être lié à la capacité du parasite à échapper efficacement aux défenses microbicides de la cellule hôte. ABSTRACT In South and Central America, protozoan parasites of the Leishmania Viannia subgenus including L. (V.) braziliensis, L. (V.) guyanensis and L. (V). panamensis cause mucocutaneous leishmaniasis (MCL). In MCL, after apparent cure of the primary lesion, secondary lesions may appear in the nasopharyngeal tissues of the infected host due to dissemination of the infection from the inoculation site. This type of dissemination, known as metastasis, can occur several years after healing of the original cutaneous lesion, and is a major contributory factor to the morbidity associated with MCL. The reproducible expression of metastasis by discrete populations of Leishmania parasites in hamsters provides an experimental model to examine the expression of parasite virulence. We used laboratory clones of L. (V.) guyanensis with stable phenotypes ranging from highly metastatic (M+) to non-metastatic (M-) as tools for the discovery of specific factors associated with metastasis in New World Leishmania species. Comparative proteome analyses via 2D-electrophoresis (2-DE) coupled with mass spectrometry (MS) enabled the identification of various isoforms of tryparedoxin peroxidase (TXNPx) as polypeptides associated with the metastatic phenotype. TXNPx, an enzyme related to the antioxidant peroxiredoxin family (Prx) functions as the terminal peroxidase of a redox cascade that reduces hydroperoxides by NADPH. All Prxs are characterized by one (1-Cys Prx) or two cysteine residue(s) (2-Cys Prx), respectively, located in a conserved structural environment of the protein which are central for the catalytic reaction. Immunoblotting analysis revealed that, under non-reducing denaturing conditions, TXNPx is present in dimeric forms in (M+) promastigotes, whereas in (M-) promastigotes, both monomeric and dimeric forms are found. This specific dimerization feature may explain the different enzymatic activities of both (M+) and (M-) promastigote parasites in the presence of H2O2 and their difference in survival and parasite load inside macrophages. Therefore, the metastatic process could be related to the ability of the parasite to efficiently evade the microbicidal effect of the host cell.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

Estudi de la formació de polifluorocarbamats: una reacció radicalària?

Aquesta memòria es centra en l’estudi de la reacció de fenilisocianat amb alcohols, fluorats i no fluorats, per preparar carbamats (o uretans). La creixent importància de materials fluorats juntament amb la gran versatilitat dels poliuretans fan aquesta reacció molt atractiva. S’ha estudiat especialment la reacció de fenilisocianat amb TFE (2,2,2-trifluoroetanol) comparant-la amb la corresponent amb EtOH. En el cas de la reacció amb TFE s’ha pogut veure la gran influència de factors com el dissolvent i la concentració. Al veure la inesperada acceleració que experimentava la reacció amb TFE a mida que es feia en condicions més diluïdes, s’ha estudiat l’efecte de l’addició d’un radical scavenger, observant l’existència d’un mecanisme radicalari alternatiu al polar. A partir d’aquests resultats s’ha proposat un mecanisme radicalari en cadena per la reacció del fenilisocianat amb TFE. A més, s’ha estudiat l’efecte del coure(I) com a activador de la reacció de fenilisocianat amb alcohols, fluorats i no fluorats, menys reactius. S’ha demostrat que part del seu efecte és degut a les seves propietats redox, en concret a la seva capacitat de transferència d’un electró i s’ha fet una altra proposta mecanística per aquesta reacció.

Aptasensores impedimétricos para la detección de trombina

En el presente trabajo se ha desarrollado el primer aptasensor (biosensor de aptámero) en nuestro grupo de investigación, Grup de Sensors i Biosensors de la Universidad Autònoma de Barcelona. En concreto se han desarrollado dos aptasensores para la detección de la proteína trombina, uno basado en la inmovilización de aptámeros por adsorción física, y otro basado en la inmovilización de aptámeros por enlace covalente mediante la reacción EDAC-NHS. El aptasensor utiliza la afinidad específica de la cadena de DNA (aptámero) por la proteína con la que interacciona. Los cambios de carga y estéricos del complejo aptámero proteína alteran la capacidad y la resistencia de transferencia interfacial de electrones en la superficie del electrodo. El principio de detección se basa en la detección de cambios de estas propiedades de interfase del electrodo con el marcador redox [Fe(CN)6]3- / [Fe(CN)6]4-, utilizando mediciones de Espectroscopia Electroquímica de Impedancia. El aptasensor basado en adsorción física del aptámero mostró una respuesta lineal a trombina en el rango de 7.5 a 75 pM y un límite de detección de 5pM, después de optimizar todas las condiciones experimentales. Posteriormente se estudió la especificidad del sistema respecto proteínas potencialmente interferentes presentes en suero sanguíneo, obteniendo cierta interferencia por parte de fibrinógeno e inmunoglobulina G, pero no por parte de albúmina. El sensor demostró ser regenerable mediante la ruptura del complejo formado entre el aptámero y la trombina con una solución de NaCl 2.0 M, aumento de la temperatura y agitación. El segundo aptasensor, basado en enlace covalente del aptámero mostró una respuesta lineal a trombina y limite de detección mejor que el anterior sensor; de 2.5 a 100 pM y 1.5 pM respectivamente. Aunque cabe destacar que este aptasensor está siendo optimizado actualmente.

Characterisation of "fou2", a constitutive wound-activated mutant and analysis of the proteome and leaf physiology in the region proximal to wounds in Arabidopsis

Résumé : Les jasmonates (JA), une famille d'hor1none végétale, jouent un rôle central dans la réponse à la blessure, et aux attaques d'insectes et de pathogènes. Les JA sont principalement dérivés d'un acide gras, l'acide linolénique. L'addition par une lipoxygénase d'une molécule d'oxygène à l'acide linolénique initie la synthèse de JA. Cependant les mécanismes régulant l'activation de la biosynthèse de JA ne sont pas encore connus. C'est pour cette raison que dans ce travail, nous avons caractérisé chez Arabidopsis thaliana (l'Arabette des Dames) un mutant fou2 dont l'activité lipoxygénase est plus élevée que celle d'une plante sauvage. Les niveaux de JA sont constitutivement plus élevés et l'activation de la synthèse de JA après blessure est fortement plus induite chez fou2 que chez le type sauvage. En outre, fou2 est plus résistant au pathogène Botrytis cinerea et à la chenille Spodoptera littoralis. Afin de comprendre quel mécanisme chez fou2 génére ce phénotype, nous avons cloné le gène responsable du phénotype de fou2. Le mutant fou2 porte une mutation dans le gène d'un canal à deux pores transportant probablement du potassium, du lumen de la vacuole végétale vers le compartiment cytosolique. L'analyse du protéome de fou2 a permis d'identifier une expression plus élevée de sept protéines régulées par les JA ou le stress. La découverte de l'implication d'un canal dans le phénotype de fou2 renforce l'hypothèse que les flux de cations pourraient être impliqués dans les étapes précoces de la synthèse des JA. Nous avons également étudié le protéome et la physiologie d'une feuille blessée, Pour évaluer les changements d'expression protéique en réponse à la blessure et contrôlés par les JA, nous avons quantifié l'expression de 5937 protéines chez une plante d'Arabidopsis sauvage et chez un mutant incapable de synthétiser des JA. Parmi ces 5937 protéines, nous avons identifié 99 protéines régulées par la blessure chez le type sauvage. Nous avons observé pour 65% des protéines dont l'expression protéique changeait après blessure une bonne corrélation entre la quantité de transcrits et de protéines. Plusieurs enzymes de la voie des chorismates impliquées dans la biosynthèse des acides aminés phénoliques étaient induites par les JA après blessure. Une quantification des acides aminés a montré que les niveaux d'acides aminés phénoliques augmentaient significativement après blessure. La blessure induisait aussi des changements dans l'expression de protéines impliquées dans la réponse au stress et particulièrement au stress oxydatif. Nous avons quantifié l'état réduit et oxydé du glutathion, un tripeptide qui, sous sa forme réduite, est l'antioxydant majeur des cellules. Nous avons trouvé une quantité significativement plus élevée de glutathion oxydé chez le type sauvage blessé que chez la plante aus blessée. Ce résultat suggère que la génération d'un stress oxydatif et la proportion relative de glutathions réduits et oxydés sont contrôlés par les JA après blessure. Abstract : Plants possess a family of potent fatty acid-derived wound-response and developmental regulators: the jasmonates. These compounds are derived from the tri?unsaturated fatty acid a-linolenic-acid (18:3). Addition of an oxygen molecule to 18:3 by 13-lipoxygenases (13-LOX) initiates JA biosynthesis. Actually components regulating the activation of JA biosynthesis are poorly defined. Therefore we characterized in Arabidopsis thaliana the fatty acid Qxygenation upregulated 2 (fou2) mutant, which was previously isolated in a screen for mutants with an enhanced 13-LOX activity. As a consequence of this increased 13-LOX activity, JA levels in fou2 are higher than in wild type (WT) and wounding strongly increased JA biosynthesis compared to WT. fou2 was more resistant to the fungus Botrytis cinerea and the generalist caterpillar Spodaptera littomlis, The fou2 mutant carries a missense mutation in the Two Pore Channel 1 gene (TPCJ), which encodes a vacuolar cation channel transporting probably K* into the cytosol. Patchclamp analysis of fou2 vacuolar membranes showed faster time-dependent conductivity and activation of the mutated channel at lower membrane potentials than wild-type. Proteomic analysis of fou2 leaves identified increased levels of seven biotic stress- and JA- inducible proteins. The discovery of the implication of a channel in the fou2 phenotype strenghtens the hypothesis that cation fluxes might be implicated in early steps of JA synthesis. We further concentrated on the proteome and leaf physiology in the region proximal to wounds in Arabidopsis using the WT and the aos JA-biosynthesis deficient mutant in order to find JA- induced proteins changes. We used two successive proteomic methods to assess protein changes in response to wounding Arabidopsis leaves, two dimensional electrophoresis (2DE) and linear trap quadrupole ion-trap mass spectrometry. In total 5937 proteins were quantified. We identified 99 wound-regulated proteins in the WT. Most these proteins were also wound-regulated at the transcript level showing a good correlation between transcript and protein abundance. We identified several wound-regulated enzymes involved in amino acid biosynthesis and confirmed this result by amino acid quantification. Proteins involved in stress reponses were upregulated, particularly in redox species regulation. We found a significantly higher quantity of oxidized glutathione in wounded WT relative to wounded aos leaves. This result suggests that levels of reduced glutathione are controlled by JA after wounding.

Optimisation of an asymmetric polymerase chain reaction assay for the amplification of single-stranded DNA from Wuchereria bancrofti for electrochemical detection

Single-stranded DNA (ssDNA) is a prerequisite for electrochemical sensor-based detection of parasite DNA and other diagnostic applications. To achieve this detection, an asymmetric polymerase chain reaction method was optimised. This method facilitates amplification of ssDNA from the human lymphatic filarial parasite Wuchereria bancrofti. This procedure produced ssDNA fragments of 188 bp in a single step when primer pairs (forward and reverse) were used at a 100:1 molar ratio in the presence of double-stranded template DNA. The ssDNA thus produced was suitable for immobilisation as probe onto the surface of an Indium tin oxide electrode and hybridisation in a system for sequence-specific electrochemical detection of W. bancrofti. The hybridisation of the ssDNA probe and target ssDNA led to considerable decreases in both the anodic and the cathodic currents of the system's redox couple compared with the unhybridised DNA and could be detected via cyclic voltammetry. This method is reproducible and avoids many of the difficulties encountered by conventional methods of filarial parasite DNA detection; thus, it has potential in xenomonitoring.

Regulation of cell death receptor S-nitrosylation and apoptotic signaling by Sorafenib in hepatoblastoma cells.

Nitric oxide (NO) plays a relevant role during cell death regulation in tumor cells. The overexpression of nitric oxide synthase type III (NOS-3) induces oxidative and nitrosative stress, p53 and cell death receptor expression and apoptosis in hepatoblastoma cells. S-nitrosylation of cell death receptor modulates apoptosis. Sorafenib is the unique recommended molecular-targeted drug for the treatment of patients with advanced hepatocellular carcinoma. The present study was addressed to elucidate the potential role of NO during Sorafenib-induced cell death in HepG2 cells. We determined the intra- and extracellular NO concentration, cell death receptor expression and their S-nitrosylation modifications, and apoptotic signaling in Sorafenib-treated HepG2 cells. The effect of NO donors on above parameters has also been determined. Sorafenib induced apoptosis in HepG2 cells. However, low concentration of the drug (10nM) increased cell death receptor expression, as well as caspase-8 and -9 activation, but without activation of downstream apoptotic markers. In contrast, Sorafenib (10µM) reduced upstream apoptotic parameters but increased caspase-3 activation and DNA fragmentation in HepG2 cells. The shift of cell death signaling pathway was associated with a reduction of S-nitrosylation of cell death receptors in Sorafenib-treated cells. The administration of NO donors increased S-nitrosylation of cell death receptors and overall induction of cell death markers in control and Sorafenib-treated cells. In conclusion, Sorafenib induced alteration of cell death receptor S-nitrosylation status which may have a relevant repercussion on cell death signaling in hepatoblastoma cells.

Early-Life Insults Impair Parvalbumin Interneurons via Oxidative Stress: Reversal by N-Acetylcysteine.

BACKGROUND: A hallmark of the pathophysiology of schizophrenia is a dysfunction of parvalbumin-expressing fast-spiking interneurons, which are essential for the coordination of neuronal synchrony during sensory and cognitive processing. Oxidative stress as observed in schizophrenia affects parvalbumin interneurons. However, it is unknown whether the deleterious effect of oxidative stress is particularly prevalent during specific developmental time windows. METHODS: We used mice with impaired synthesis of glutathione (Gclm knockout [KO] mice) to investigate the effect of redox dysregulation and additional insults applied at various periods of postnatal development on maturation and long-term integrity of parvalbumin interneurons in the anterior cingulate cortex. RESULTS: A redox dysregulation, as in Gclm KO mice, renders parvalbumin interneurons but not calbindin or calretinin interneurons vulnerable and prone to exhibit oxidative stress. A glutathione deficit delays maturation of parvalbumin interneurons, including their perineuronal net. Moreover, an additional oxidative challenge in preweaning or pubertal but not in young adult Gclm KO mice reduces the number of parvalbumin-immunoreactive interneurons. This effect persists into adulthood and can be prevented with the antioxidant N-acetylcysteine. CONCLUSIONS: In Gclm KO mice, early-life insults inducing oxidative stress are detrimental to immature parvalbumin interneurons and have long-term consequences. In analogy, individuals carrying genetic risks to redox dysregulation would be potentially vulnerable to early-life environmental insults, during the maturation of parvalbumin interneurons. Our data support the need to develop novel therapeutic approaches based on antioxidant and redox regulator compounds such as N-acetylcysteine, which could be used preventively in young at-risk subjects.

Jasmonate controls polypeptide patterning in undamaged tissue in wounded Arabidopsis leaves.

Wounding initiates a strong and largely jasmonate-dependent remodelling of the transcriptome in the leaf blades of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). How much control do jasmonates exert on wound-induced protein repatterning in leaves? Replicated shotgun proteomic analyses of 2.5-mm-wide leaf strips adjacent to wounds revealed 106 differentially regulated proteins. Many of these gene products have not emerged as being wound regulated in transcriptomic studies. From experiments using the jasmonic acid (JA)-deficient allene oxide synthase mutant we estimated that approximately 95% of wound-stimulated changes in protein levels were deregulated in the absence of JA. The levels of two tonoplast proteins already implicated in defense response regulation, TWO-PORE CHANNEL1 and the calcium-V-ATPase ACA4 increased on wounding, but their transcripts were not wound inducible. The data suggest new roles for jasmonate in controlling the levels of calcium-regulated pumps and transporters, proteins involved in targeted proteolysis, a putative bacterial virulence factor target, a light-dependent catalyst, and a key redox-controlled enzyme in glutathione synthesis. Extending the latter observation we found that wounding increased the proportion of oxidized glutathione in leaves, but only in plants able to synthesize JA. The oxidizing conditions generated through JA signaling near wounds help to define the cellular environment in which proteome remodelling occurs.

Perineuronal nets protect fast-spiking interneurons against oxidative stress.

A hallmark of schizophrenia pathophysiology is the dysfunction of cortical inhibitory GABA neurons expressing parvalbumin, which are essential for coordinating neuronal synchrony during various sensory and cognitive tasks. The high metabolic requirements of these fast-spiking cells may render them susceptible to redox dysregulation and oxidative stress. Using mice carrying a genetic redox imbalance, we demonstrate that extracellular perineuronal nets, which constitute a specialized polyanionic matrix enwrapping most of these interneurons as they mature, play a critical role in the protection against oxidative stress. These nets limit the effect of genetically impaired antioxidant systems and/or excessive reactive oxygen species produced by severe environmental insults. We observe an inverse relationship between the robustness of the perineuronal nets around parvalbumin cells and the degree of intracellular oxidative stress they display. Enzymatic degradation of the perineuronal nets renders mature parvalbumin cells and fast rhythmic neuronal synchrony more susceptible to oxidative stress. In parallel, parvalbumin cells enwrapped with mature perineuronal nets are better protected than immature parvalbumin cells surrounded by less-condensed perineuronal nets. Although the perineuronal nets act as a protective shield, they are also themselves sensitive to excess oxidative stress. The protection might therefore reflect a balance between the oxidative burden on perineuronal net degradation and the capacity of the system to maintain the nets. Abnormal perineuronal nets, as observed in the postmortem patient brain, may thus underlie the vulnerability and functional impairment of pivotal inhibitory circuits in schizophrenia.

Dual role of the antioxidant enzyme peroxiredoxin 6 in skin carcinogenesis.

The antioxidant enzyme peroxiredoxin 6 (Prdx6) is a key regulator of the cellular redox balance, particularly under stress conditions. We identified Prdx6 as an important player in different phases of skin carcinogenesis. Loss of Prdx6 in mice enhanced the susceptibility to skin tumorigenesis, whereas overexpression of Prdx6 in keratinocytes of transgenic mice had the opposite effect. The tumor-preventive effect of Prdx6, which was observed in a human papilloma virus 8-induced and a chemically induced tumor model, was not due to alterations in keratinocyte proliferation, apoptosis, or in the inflammatory response. Rather, endogenous and overexpressed Prdx6 reduced oxidative stress as reflected by the lower levels of oxidized phospholipids in the protumorigenic skin of Prdx6 transgenic mice and the higher levels in Prdx6-knockout mice than in control animals. In contrast to its beneficial effect in tumor prevention, overexpression of Prdx6 led to an acceleration of malignant progression of existing tumors, revealing a dual function of this enzyme in the pathogenesis of skin cancer. Finally, we found strong expression of PRDX6 in keratinocytes of normal human skin and in the tumor cells of squamous cell carcinomas, indicating a role of Prdx6 in human skin carcinogenesis. Taken together, our data point to the potential usefulness of Prdx6 activators or inhibitors for controlling different stages of skin carcinogenesis.

The peroxiredoxin Tpx1 is essential as a H202-scavenger during aerobic growth in fission yeast

Peroxiredoxins are known to interact with hydrogen peroxide (H2O2) and to participate in oxidant scavenging, redox signal transduction, and heat-shock responses. The two-cysteine peroxiredoxin Tpx1 of Schizosaccharomyces pombe has been characterized as the H2O2 sensor that transduces the redox signal to the transcription factor Pap1. Here, we show that Tpx1 is essential for aerobic, but not anaerobic, growth. We demonstrate that Tpx1 has an exquisite sensitivity for its substrate, which explains its participation in maintaining low steady-state levels of H2O2. We also show in vitro and in vivo that inactivation of Tpx1 by oxidation of its catalytic cysteine to a sulfinic acid is always preceded by a sulfinic acid form in a covalently linked dimer, which may be important for understanding the kinetics of Tpx1 inactivation. Furthermore, we provide evidence that a strain expressing Tpx1.C169S, lacking the resolving cysteine, can sustain aerobic growth, and we show that small reductants can modulate the activity of the mutant protein in vitro, probably by supplying a thiol group to substitute for cysteine 169.

Bridging the Faraoni and Selli oceanic anoxic events: late Hauterivian to early Aptian dysaerobic to anaerobic phases in the Tethys

A detailed geochemical analysis was performed on the upper part of the Maiolica Formation in the Breggia (southern Switzerland) and Capriolo sections (northern Italy). The analysed sediments consist of well-bedded, partly siliceous, pelagic carbonate, which lodges numerous thin, dark and organic-rich layers. Stable-isotope, phosphorus, organic-carbon and a suite of redox-sensitive trace-element contents (RSTE: Mo, U, Co, V and As) were measured. The RSTE pattern and C-org:P-tot ratios indicate that most organic-rich layers were deposited under dysaerobic rather than anaerobic conditions and that latter conditions were likely restricted to short intervals in the latest Hauterivian, the early Barremian and the pre-Selli early Aptian. Correlations are both possible with organic-rich intervals in central Italy (the Gorgo a Cerbara section) and the Boreal Lower Saxony Basin, as well as with the facies and drowning pattern in the Helvetic segment of the northern Tethyan carbonate platform. Our data and correlations suggest that the latest Hauterivian witnessed the progressive installation of dysaerobic conditions in the Tethys, which went along with the onset in sediment condensation, phosphogenesis and platform drowning on the northern Tethyan margin, and which culminated in the Faraoni anoxic episode. This episode is followed by further episodes of dysaerobic conditions in the Tethys and the Lower Saxony Basin, which became more frequent and progressively stronger in the late early Barremian. Platform drowning persisted and did not halt before the latest early Barremian. The late Barremian witnessed diminishing frequencies and intensities in dysaerobic conditions, which went along with the progressive installation of the Urgonian carbonate platform. Near the Barremian-Aptian boundary, the increasing density in dysaerobic episodes in the Tethyan and Lower Saxony Basins is paralleled by a change towards heterozoan carbonate production on the northern Tethyan shelf. The following return to more oxygenated conditions is correlated with the second phase of Urgonian platform growth and the period immediately preceding and corresponding to the Selli anoxic episode is characterised by renewed platform drowning and the change to heterozoan carbonate production. Changes towards more humid climate conditions were the likely cause for the repetitive installation of dys- to anaerobic conditions in the Tethyan and Boreal basins and the accompanying changes in the evolution of the carbonate platform towards heterozoan carbonate-producing ecosystems and platform drowning.