Mécanismes de régulation du trafic et de l’activité du récepteur GABAB

L’acide γ-aminobutyrique (GABA) est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central et est impliqué dans diverses pathologies incluant l’épilepsie, l’anxiété, la dépression et la dépendance aux drogues. Le GABA agit sur l’activité neuronale par l’activation de deux types de récepteurs; le canal chlorique pentamérique GABAA et l’hétérodimère obligatoire de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) GABAB. Chacun des récepteurs est responsable de phases distinctes de la réponse cellulaire au GABA. Lors d’une stimulation par le GABA, il est essentiel pour la cellule de pouvoir contrôler le niveau d’activité des récepteurs et au besoin, de limiter leur activation par des mécanismes de désensibilisation et de régulation négative. La désensibilisation nécessite le découplage du récepteur de ses effecteurs, ainsi que sa compartimentation hors de la membrane plasmique dans le but de diminuer la réponse cellulaire à l’agoniste. Les mécanismes de contrôle de l’activité de GABAB semblent anormaux pour un RCPG et sont encore mal moléculairement caractérisés. L’objet de cette thèse est d’étudier la régulation du récepteur GABAB et de sa signalisation par la caractérisation de nouvelles protéines d’interactions étant impliquées dans la désensibilisation, l’internalisation et la dégradation du récepteur. Une première étude nous a permis d’identifier la protéine NSF (N-ethylmaleimide sensitive factor) comme interagissant avec le récepteur hétérodimérique. Nous avons caractérisé le site d’interaction au niveau du domaine coiled-coil de chacune des deux sous-unités de GABAB et constaté la dépendance de cette interaction au statut de l’activité ATPasique de NSF. Nous avons observé que cette interaction pouvait être dissociée par l’activation de GABAB, induisant la phosphorylation du récepteur par la protéine kinase C (PKC) parallèlement à la désensibilisation du récepteur. L’activation de PKC par le récepteur est dépendante de l’interaction NSF-GABAB, ce qui suggère une boucle de rétroaction entre NSF et PKC. Nous proposons donc un modèle où, à l’état basal, le récepteur interagit avec NSF, lui permettant d’activer PKC en réponse à la stimulation par un agoniste, et où cette activation permet à PKC de phosphoryler le récepteur, induisant sa dissociation de NSF et sa désensibilisation. Nous avons par la suite étudié la dégradation et l’ubiquitination constitutive de GABAB et la régulation de celles-ci par PKC et l’enzyme de déubiquitination USP14 (ubiquitin-specific protease 14). Au niveau basal, le récepteur est ubiquitiné, et présente une internalisation et une dégradation rapide. L’activation de PKC augmente l’ubiquitination à la surface cellulaire et l’internalisation, et accélère la dégradation du récepteur. USP14 est en mesure de déubiquitiner le récepteur suite à l’internalisation, mais accélère aussi la dégradation par un mécanisme indépendant de son activité enzymatique. Nos résultats suggèrent un mécanisme où l’ubiquitination promeut l’internalisation et où USP14 cible le récepteur ubiquitiné vers un processus de dégradation lysosomale. La troisième étude porte sur la régulation de la densité de récepteurs à la membrane plasmique par la protéine Grb2 (growth factor receptor-bound protein 2). Nous avons déterminé que Grb2 interagit avec GABAB1 au niveau de la séquence PEST (riche en proline, glutamate, sérine et thréonine) du domaine carboxyl-terminal, et que cette interaction module l’expression à la surface du récepteur hétérodimérique en diminuant l’internalisation constitutive par un mécanisme encore inconnu. Cette inhibition de l’internalisation pourrait provenir d’une compétition pour le site de liaison de Grb2 à GABAB1, ce site étant dans une région interagissant avec plusieurs protéines impliquées dans le trafic du récepteur, tels le complexe COPI et la sous-unité γ2S du récepteur GABAA (1, 2). En proposant de nouveaux mécanismes moléculaires contrôlant l’activité et l’expression à la membrane du récepteur GABAB par les protéines NSF, PKC, USP14 et Grb2, les études présentées dans cette thèse permettent de mieux comprendre les processus d’internalisation et de dégradation, ainsi que du contrôle de l’activité de GABAB par la désensibilisation, ouvrant la porte à une meilleure compréhension de la signalisation GABAergique.

Regulation of BAP1 tumor suppressor complex by post-translational modifications

Le régulateur transcriptionnel BAP1 est une déubiquitinase nucléaire (DUB) dont le substrat est l’histone H2A modifiée par monoubiquitination au niveau des residus lysines 118 et 119 (K118/K119). Depuis les dernières années, BAP1 emerge comme un gene suppresseur de tumeur majeur. En effet, BAP1 est inactivé dans un plethore de maladies humaines héréditaires et sporadiques. Cependant, malgré l’accumulation significative des connaissances concernant l’occurrence, la pénétrance et l’impact des défauts de BAP1 sur le développement de cancers, ses mécanismes d’action et de régulation restent très peu compris. Cette étude est dédiée à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle du complexe multi-protéique de BAP1 et se présente parmi les premiers travaux décrivant sa régulation par des modifications post-traductionnelles. D’abord, nous avons défini la composition du corps du complexe BAP1 ainsi que ses principaux partenaires d’interaction. Ensuite, nous nous sommes spécifiquement intéressés a investiguer d’avantage deux principaux aspects de la régulation de BAP1. Nous avons d’abord décrit l’inter-régulation entre deux composantes majeures du complexe BAP1, soit HCF-1 et OGT. D’une manière très intéressante, nous avons trouvé que le cofacteur HCF-1 est un important régulateur des niveaux protéiques d’OGT. En retour, OGT est requise pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant sa protéolyse par O-GlcNAcylation, un processus de régulation très important pour le bon fonctionnement de HCF-1. D’autre part, nous avons découvert un mécanisme unique de régulation de BAP1 médiée par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. en effet, UBE2O se caractérise par le fait qu’il s’agit aussi bien d’une ubiquitine conjuratrice et d’une ubiquitine ligase. UBE2O, multi-monoubiquitine BAP1 au niveau de son domaine NLS et promeut son exclusion du noyau, le séquestrant ainsi dans le cytoplasme. De façon importante, nos travaux ont permis de mettre de l’emphase sur le rôle de l’activité auto-catalytique de chacune de ces enzymes, soit l’activité d’auto-déubiquitination de BAP1 qui est requise pour la maintenance de sa localisation nucléaire ainsi que l’activité d’auto-ubiquitination d’UBE2O impliquée dans son transport nucléo-cytoplasmique. De manière significative, nous avons trouvé que des défauts au niveau de l’auto-déubiquitination de BAP1 due à des mutations associées à certains cancers indiquent l’importance d’une propre regulation de cette déubiquitinase pour les processus associés à la suppression de tumeurs.

Programme expérimental «Bouger à l’heure juste» pour améliorer le statut pondéral d’adultes en surpoids.

Alors que la prévalence de l’obésité est un problème d’ampleur mondiale, les avenues permettant de mieux utiliser l’exercice (Ex) s’avèrent d’un grand intérêt. L’Ex peut réduire l'appétit et l'apport énergétique, soit l’effet anorexigène de l'Ex. Des études récentes de notre laboratoire ont montré l’importance du moment de la pratique d’Ex, pour diminuer l’apport énergétique. Cependant, aucune ne certifie que le positionnement dans le temps de l'Ex maximise la réduction de masse corporelle en contexte naturel. Le devis croisé de l’étude visait donc à déterminer s’il existe un positionnement idéal de l’Ex, afin de potentialiser la perte de poids corporel et d'adiposité, en comparant l'effet de deux programmes sur l’anthropométrie d’adultes en surpoids. Huit adultes montréalais volontaires (18-45 ans) en surpoids ou obèses ont complété l’étude. Aléatoirement, ils ont effectué deux programmes d'Ex (2 x 15 min. d’Ex par intervalles quotidiennement) de quatre semaines : 1) Ex avant les repas (ExMeal) vs 2) Ex à tout moment, sauf dans l'heure précédent les repas (MealEx). Les consultations hebdomadaires à l'Université de Montréal comprenaient : les mesures anthropométriques, les questionnaires standardisés sur la pratique d’activités physiques et l’alimentation, ainsi que le suivi des entrainements faits en milieu naturel. Les analyses Mann- Whitney U ont révélé des résultats similaires concernant le profil anthropométrique, la pratique d’Ex à l’intérieur et hors du programme et l’ingestion calorique (contenu calorique et % de l’énergie des glucides, protéines et lipides), entre les programmes ExMeal et MealEx (p > 0.05). Cependant, le programme ExMeal a été associé à une ingestion calorique sous forme de protéines de 2,8% plus importante (p= 0.05). D’autres analyses exploratoires, ont fait ressortir que c’est surtout la séquence mensuelle des évènements qui était liée à une réduction du pourcentage de gras et à une assiduité plus importante aux Ex structurés lors du premier mois. Par ailleurs, même si plusieurs études ont vérifié et confirmé l’effet anorexigène de l’Ex aigu dans certaines conditions, il semble que l’effet à plus long terme sur le profil anthropométrique ne soit pas démontré avec cette étude pilote. Enfin, des facteurs comme le statut d’adiposité, la structure du programme, la durée des séances d’Ex et la pratique en milieu naturel peuvent avoir rendu plus difficile l’amélioration du profil anthropométrique. Mots-clés : Exercice, positionnement, ingestion calorique, perte de poids, adultes, obésité.

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.

Modularisation épistatique des loci à trait quantitatif associés à la pression artérielle et identification de gènes candidats pour l’hypertension

Problématique: L’hypertension artérielle essentielle, facteur de risque majeur dans le développement des maladies cardiovasculaires, est un trait multigénique complexe dont les connaissances sur le déterminisme génétique nécessitent d’être approfondies. De nombreux loci à trait quantitatif (QTLs); soit des gènes responsables de faire varier la pression artérielle (PA), ont été identifiés chez l’humain et le modèle animal. Cependant, le mystère plane encore sur la façon dont ces gènes fonctionnent ensemble pour réguler la PA. Hypothèse et objectif: Plutôt qu’une addition de QTLs ayant chacun une action infinitésimale sur la PA, une interaction épistatique entre les gènes serait responsable du phénotype hypertendu. Ainsi, l’étude de cette épistasie entre les gènes impliqués, directement ou indirectement, dans l’homéostasie de la PA nous permettrait d’explorer de nouvelles voies de régulation moléculaire en cause dans cette maladie. Méthodes: Via la réalisation de souches congéniques de rats, où un segment chromosomique provenant d’une souche receveuse hypertendue (Dahl Salt Sensitive, SS/Jr) est remplacé par son homologue provenant d’une souche donneuse normotendue (Lewis, LEW), des QTLs peuvent être mis en évidence. Dans ce contexte, la combinaison de QTLs via la création de doubles ou multiples congéniques constitue la première démonstration fonctionnelle des interactions intergéniques. Résultats: Vingt-sept combinaisons au total nous ont menés à l’appréciation d’une modularisation des QTLs. Ces derniers ont été catégorisés selon deux principaux modules épistatiques (EMs) où les QTLs appartenant à un même EM sont épistatiques entre eux et participent à une même voie régulatrice. Les EMs/cascades agissent alors en parallèle pour réguler la PA. Grâce à l’existence de QTLs ayant des effets opposés sur la PA, nous avons pu établir l’ordre hiérarchique entre trois paires de QTLs. Cependant, lorsque cette suite régulatrice ne peut être déterminée, d’autres approches sont nécessaires. Nos travaux nous ont mené à l’identification d’un QTL situé sur le chromosome 16 du rat (C16QTL), appartenant au EM1 et qui révélerait une nouvelle voie de l’homéostasie de la PA. Le gène retinoblastoma-associated protein 140 (Rap140)/family with sequence similarity 208 member A (Fam208a), présentant une mutation non synonyme entre SS/Jr et LEW est le gène candidat le plus plausible pour représenter C16QTL. Celui-ci code pour un facteur de transcription et semblerait influencer l’expression de Solute carrier family 7 (cationic amino acid transporter, y+ system) member 12 (Slc7a12), spécifiquement et significativement sous exprimé dans les reins de la souche congénique portant C16QTL par rapport à la souche SS/Jr. Rap140/Fam208a agirait comme un inhibiteur de la transcription de Slc7a12 menant à une diminution de la pression chez Lewis. Conclusions: L’architecture complexe de la régulation de la PA se dévoile mettant en scène de nouveaux acteurs, pour la plupart inconnus pour leur implication dans la PA. L’étude de la nouvelle voie de signalisation Rap140/Fam208a - Slc7a12 nous permettra d’approfondir nos connaissances quant à l’homéostasie de la pression artérielle et de l’hypertension chez SS/Jr. À long terme, de nouveaux traitements anti-hypertenseurs, ciblant plus d’une voie de régulation à la fois, pourraient voir le jour.

Investigating the thymopoiesis stimulating property of interleukin-21 in aging mice

La vaccination est largement utilisée pour la génération de lymphocytes T spécifiques contre les tumeurs. Malheureusement, cette stratégie n'est pas adaptée aux personnes âgées car leur thymus régresse avec l'âge conduisant ainsi à une baisse dans la production de cellules T et à l'accumulation de cellules immunitaires âgées ayant des défauts liés à leurs stimulations. Comme il a été démontré auparavant que L’IL-21 est capable d’induire des fonctions thymiques, nous avons émis l’hypothèse que l’injection d’IL-21 à des souris âgées stimulera la thymopoïèse. Nos résultats montrent que l’administration de l’IL-21 augmente le nombre absolu de thymocytes chez les souris âgées et augmente la migration de ces cellules vers la périphérie ou ils contribuent à la diversité du TCR. De plus les cellules T en périphérie expriment un niveau plus élevé de miR181-a, et par conséquent moins de phosphatase comme SHP2, DUSP5/6 qui inhibent le TCR. En vaccinant des souris âgées avec le peptide Trp2, les souris traitées avec l’IL-21 montrent un retard dans la croissance des cellules B16 tumorales. Cette étude montre que l’IL-21 pourrait être utilisé comme stratégie pour le rétablissement du systeme immunitaire chez les personnes âgées.

3D Analysis of the TCR/pMHCII Complex Formation in Monkeys Vaccinated with the First Peptide Inducing Sterilizing Immunity against Human Malaria

T-cell receptor gene rearrangements were studied in Aotus monkeys developing high antibody titers and sterilizing immunity against the Plasmodium falciparum malaria parasite upon vaccination with the modified synthetic peptide 24112, which was identified in the Merozoite Surface Protein 2 (MSP-2) and is known to bind to HLA-DR beta 1*0403 molecules with high capacity. Spectratyping analysis showed a preferential usage of V beta 12 and V beta 6 TCR gene families in 67% of HLA-DR beta 1*0403-like genotyped monkeys. Docking of peptide 24112 into the HLA-DR beta 1*0401-HA peptide-HA1.7TCR complex containing the VDJ rearrangements identified in fully protected monkeys showed a different structural signature compared to nonprotected monkeys. These striking results show the exquisite specificity of the TCR/pMHCII complex formation needed for inducing sterilizing immunity and provide important hints for a logical and rational methodology to develop multiepitopic, minimal subunit-based synthetic vaccines against infectious diseases, among them malaria.

Effect of acute administration of recombinant human leptin during the neonatal period on body temperature and endocrine profile of the piglet

Background: Leptin is produced predominantly by white adipocytes; in adults it regulates appetite and energy expenditure but its role in the neonate remains to be fully established. Objectives: To examine the effects of acute administration of recombinant human leptin on the endocrine profile and thermoregulation of neonatal pigs. Methods: 24 pairs of siblings (n = 48) were administered with either a single dose (4 mu g ml(-1) kg(-1) body weight) of leptin (L: n = 24) or a placebo (P: n = 24) on day 6 of neonatal life. Rectal temperature was recorded, and tissue samples were taken at 1 (n = 12), 2 (n = 12), 4 (n = 12) or 6 (n = 12) hours post-administration. Plasma concentrations of hormones and metabolites were determined in conjunction with messenger RNA (mRNA) for leptin and uncoupling protein-2. Results: Plasma leptin increased following leptin administration, and differences in concentrations of insulin, thyroxine and non-esterified fatty acids were observed between the two groups. Initially, rectal temperature decreased in L pigs but returned to start values by 1.5 h. This decline in rectal temperature was delayed in placebo animals, resulting in differences between treatments at 1.5 and 2 h. Conclusions: Acute leptin administration alters the endocrine profile of pigs and influences the thermoregulatory ability of the neonate. Copyright (C) 2007 S. Karger AG, Basel.

Pre-B-cell transcription factor 1 and steroidogenic factor 1 synergistically regulate adrenocortical growth and steroidogenesis

variety of transcription factors including Wilms tumor gene (Wt-1), steroidogenic factor 1 (Sf-1), dosage-sensitive sex reversal, adrenal hypoplasia congenita on the X-chromosome, Gene 1 (Dax-1), and pre-B-cell transcription factor 1 (Pbx1) have been defined as necessary for regular adrenocortical development. However, the role of Pbx1 for adrenal growth and function in the adult organism together with the molecular relationship between Pbx1 and these other transcription factors have not been characterized. We demonstrate that Pbx haploinsufficiency (Pbx1(+/-)) in mice is accompanied by a significant lower adrenal weight in adult animals compared with wild-type controls. Accordingly, baseline proliferating cell nuclear antigen levels are lower in Pbx1(+/-) mice, and unilateral adrenalectomy results in impaired contralateral compensatory adrenal growth, indicating a lower proliferative potential in the context of Pbx1 haploinsufficiency. In accordance with the key role of IGFs in adrenocortical proliferation and development, real-time RT-PCR demonstrates significant lower expression levels of the IGF-I receptor, and up-regulation of IGF binding protein-2. Functionally, Pbx1(+/-) mice display a blunted corticosterone response after ACTH stimulation coincident with lower adrenal expression of the ACTH receptor (melanocortin 2 receptor, Mc2-r). Mechanistically, in vitro studies reveal that Pbx1 and Sf-1 synergistically stimulates Mc2-r promoter activity. Moreover, Sf-1 directly activates the Pbx1 promoter activity in vitro and in vivo. Taken together, these studies provide evidence for a role of Pbx1 in the maintenance of a functional adrenal cortex mediated by synergistic actions of Pbx1 and Sf-1 in the transcriptional regulation of the critical effector of adrenocortical differentiation, the ACTH receptor.

Analysis of second messenger pathways stimulated by different chemokines acting at the chemokine receptor

The chemokine receptor, CCR5, responds to several chemokines leading to changes in activity in several signalling pathways. Here, we investigated the ability of different chemokines to provide differential activation of pathways. The effects of five CC chemokines acting at CCR5 were investigated for their ability to inhibit forskolin- stimulated 3'-5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP) accumulation and to stimulate Ca2+ mobilisation. in Chinese hamster ovary (CHO) cells expressing CCR5. Macrophage inflammatory protein 1 alpha (D26A) (MIP-1 alpha (D26A), CCL3 (D26A)), regulated on activation, normal T-cell expressed and secreted (RANTES, CCLS), MIP-1 beta (CCL4) and monocyte chemoattractant protein 2 (MCP-2, CCL8) were able to inhibit forskolin -stimulated CAMP accumulation, whilst MCP-4 (CCL13) could not elicit a response. CCL3 (D26A), CCL4, CCLS, CCL8 and CCL13 were able to stimulate Ca2+ mobilisation. through CCRS, although CCL3 (D26A) and CCL5 exhibited biphasic concentration-response curves. The Ca2+ responses induced by CCL4, CCL5, CCL8 and CCL13 were abolished by pertussis toxin, whereas the response to CCL3 (D26A) was only partially inhibited by pertussis toxin, indicating G(i/o)-independent signalling induced by this chemokine. Although the rank order of potency of chemokines was similar between the two assays, certain chemokines displayed different pharmacological profiles in cAMP inhibition and Ca2+ mobilisation assays. For instance, whilst CCL13 could not inhibit forskolin-stimulated cAMP accumulation, this chemokine was able to induce Ca2+ mobilisation via CCR5. It is concluded that different chemokines acting at CCR5 can induce different pharmacological responses, which may account for the broad spectrum of chemokines that can act at CCRS. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Heterogeneous surface expression of EspA translocon filaments by Escherichia coli O157:H7 is controlled at the posttranscriptional level

Type III secretion systems of enteric bacteria enable translocation of effector proteins into host cells. Secreted proteins of verotoxigenic Escherichia coli O157 strains include components of a translocation apparatus, EspA, -B, and -D, as well as "effectors" such as the translocated intimin receptor (Tir) and the mitochondrion-associated protein (Map). This research has investigated the regulation of LEE4 translocon proteins, in particular EspA. EspA filaments could not be detected on the bacterial cell surface when E. coli O157:H7 was cultured in M9 minimal medium but were expressed from only a proportion of the bacterial population when cultured in minimal essential medium modified with 25 mM HEPES. The highest proportions of EspA-filamented bacteria were detected in late exponential phase, after which filaments were lost rapidly from the bacterial cell surface. Our previous research had shown that human and bovine E. coli O157:H7 strains exhibit marked differences in EspD secretion levels. Here it is demonstrated that the proportion of the bacterial population expressing EspA filaments was associated with the level of EspD secretion. The ability of individual bacteria to express EspA filaments was not controlled at the level of LEE1-4 operon transcription, as demonstrated by using both beta-galactosidase and green fluorescent protein (GFP) promoter fusions. All bacteria, whether expressing EspA filaments or not, showed equivalent levels of GFP expression when LEEI-4 translational fusions were used. Despite this, the LEE4-espADB mRNA was more abundant from populations with a high proportion of nonsecreting bacteria (low secretors) than from populations with a high proportion of secreting and therefore filamented bacteria (high secretors). This research demonstrates that while specific environmental conditions are required to induce LEEI-4 expression, a further checkpoint exists before EspA filaments are produced on the bacterial surface and secretion of effector proteins occurs. This checkpoint in E. coli O157:H7 translocon expression is controlled by a posttranscriptional mechanism acting on LEE4-espADB mRNA. The heterogeneity in EspA filamentation could arise from phase-variable expression of regulators that control this posttranscriptional mechanism.

Delivery of AAV2/9-microdystrophin genes incorporating helix 1 of the coiled-coil motif in the C-terminal domain of dystrophin improves muscle pathology and restores the level of α1-syntrophin and α-dystrobrevin in skeletal muscles of mdx mice. Level of α1-Syntrophin and α-Dystrobrevin in Skeletal Muscles of mdx Mice

Duchenne muscular dystrophy is a severe X-linked inherited muscle wasting disorder caused by mutations in the dystrophin gene. Adeno-associated virus (AAV) vectors have been extensively used to deliver genes efficiently for dystrophin expression in skeletal muscles. To overcome limited packaging capacity of AAV vectors (<5 kb), truncated recombinant microdystrophin genes with deletions of most of rod and carboxyl-terminal (CT) domains of dystrophin have been developed. We have previously shown the efficiency of mRNA sequence–optimized microdystrophin (ΔR4-23/ΔCT, called MD1) with deletion of spectrin-like repeat domain 4 to 23 and CT domain in ameliorating the pathology of dystrophic mdx mice. However, the CT domain of dystrophin is thought to recruit part of the dystrophin-associated protein complex, which acts as a mediator of signalling between extracellular matrix and cytoskeleton in muscle fibers. In this study, we extended the ΔR4-23/ΔCT microdystrophin by incorporating helix 1 of the coiled-coil motif in the CT domain of dystrophin (MD2), which contains the α1-syntrophin and α-dystrobrevin binding sites. Intramuscular injection of AAV2/9 expressing CT domain–extended microdystrophin showed efficient dystrophin expression in tibialis anterior muscles of mdx mice. The presence of the CT domain of dystrophin in MD2 increased the recruitment of α1-syntrophin and α-dystrobrevin at the sarcolemma and significantly improved the muscle resistance to lengthening contraction–induced muscle damage in the mdx mice compared with MD1. These results suggest that the incorporation of helix 1 of the coiled-coil motif in the CT domain of dystrophin to the microdystrophins will substantially improve their efficiency in restoring muscle function in patients with Duchenne muscular dystrophy.

Atmospheric rivers do not explain UK summer extreme rainfall

Extreme rainfall events continue to be one of the largest natural hazards in the UK. In winter, heavy precipitation and floods have been linked with intense moisture transport events associated with atmospheric rivers (ARs), yet no large-scale atmospheric precursors have been linked to summer flooding in the UK. This study investigates the link between ARs and extreme rainfall from two perspectives: 1) Given an extreme rainfall event, is there an associated AR? 2) Given an AR, is there an associated extreme rainfall event? We identify extreme rainfall events using the UK Met Office daily rain-gauge dataset and link these to ARs using two different horizontal resolution atmospheric datasets (ERA-Interim and 20th Century Re-analysis). The results show that less than 35% of winter ARs and less than 15% of summer ARs are associated with an extreme rainfall event. Consistent with previous studies, at least 50% of extreme winter rainfall events are associated with an AR. However, less than 20% of the identified summer extreme rainfall events are associated with an AR. The dependence of the water vapor transport intensity threshold used to define an AR on the years included in the study, and on the length of the season, is also examined. Including a longer period (1900-2012) compared to previous studies (1979-2005) reduces the water vapor transport intensity threshold used to define an AR.

Downregulation of VAPB expression in motor neurons derived from induced pluripotent stem cells of ALS8 patients

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is an incurable neuromuscular disease that leads to a profound loss of life quality and premature death. Around 10% of the cases are inherited and ALS8 is an autosomal dominant form of familial ALS caused by mutations in the vamp-associated protein B/C (VAPB) gene. The VAPB protein is involved in many cellular processes and it likely contributes to the pathogenesis of other forms of ALS besides ALS8. A number of successful drug tests in ALS animal models could not be translated to humans underscoring the need for novel approaches. The induced pluripotent stem cells (iPSC) technology brings new hope, since it can be used to model and investigate diseases in vitro. Here we present an additional tool to study ALS based on ALS8-iPSC. Fibroblasts from ALS8 patients and their non-carrier siblings were successfully reprogrammed to a pluripotent state and differentiated into motor neurons. We show for the first time that VAPB protein levels are reduced in ALS8-derived motor neurons but, in contrast to over-expression systems, cytoplasmic aggregates could not be identified. Our results suggest that optimal levels of VAPB may play a central role in the pathogenesis of ALS8, in agreement with the observed reduction of VAPB in sporadic ALS.

Gene Expression Profiling of Cultured Cells From Brainstem of Newborn Spontaneously Hypertensive and Wistar Kyoto Rats

The spontaneously hypertensive rat (SHR) is a good model to study several diseases such as the attention-deficit hyperactivity disorder, cardiopulmonary impairment, nephropathy, as well as hypertension, which is a multifactor disease that possibly involves alterations in gene expression in hypertensive relative to normotensive subjects. In this study, we used high-density oligoarrays to compare gene expression profiles in cultured neurons and glia from brainstem of newborn normotensive Wistar Kyoto (WKY) and SHR rats. We found 376 genes differentially expressed between SHR and WKY brainstem cells that preferentially map to 17 metabolic/signaling pathways. Some of the pathways and regulated genes identified herein are obviously related to cardiovascular regulation; in addition there are several genes differentially expressed in SHR not yet associated to hypertension, which may be attributed to other differences between SHR and WKY strains. This constitute a rich resource for the identification and characterization of novel genes associated to phenotypic differences observed in SHR relative to WKY, including hypertension. In conclusion, this study describes for the first time the gene profiling pattern of brainstem cells from SHR and WKY rats, which opens up new possibilities and strategies of investigation and possible therapeutics to hypertension, as well as for the understanding of the brain contribution to phenotypic differences between SHR and WKY rats.