Nanostructure des particules polymériques : aspects physiques, chimiques et biologiques

Les nanotechnologies appliquées aux sciences pharmaceutiques ont pour but d’améliorer l’administration de molécules actives par l’intermédiaire de transporteurs nanométriques. Parmi les différents types de véhicules proposés pour atteindre ce but, on retrouve les nanoparticules polymériques (NP) constituées de copolymères “en bloc”. Ces copolymères permettent à la fois l’encapsulation de molécules actives et confèrent à la particule certaines propriétés de surface (dont l’hydrophilicité) nécessaires à ses interactions avec les milieux biologiques. L’architecture retenue pour ces copolymères est une structure constituée le plus fréquemment de blocs hydrophiles de poly(éthylène glycol) (PEG) associés de façon linéaire à des blocs hydrophobes de type polyesters. Le PEG est le polymère de choix pour conférer une couronne hydrophile aux NPs et son l’efficacité est directement liée à son organisation et sa densité de surface. Néanmoins, malgré les succès limités en clinique de ces copolymères linéaires, peu de travaux se sont attardés à explorer les effets sur la structure des NPs d’architectures alternatives, tels que les copolymères en peigne ou en brosse. Durant ce travail, plusieurs stratégies ont été mises au point pour la synthèse de copolymères en peigne, possédant un squelette polymérique polyesters-co-éther et des chaines de PEG liées sur les groupes pendants disponibles (groupement hydroxyle ou alcyne). Dans la première partie de ce travail, des réactions d’estérification par acylation et de couplage sur des groupes pendants alcool ont permis le greffage de chaîne de PEG. Cette méthode génère des copolymères en peigne (PEG-g-PLA) possédant de 5 à 50% en poids de PEG, en faisant varier le nombre de chaînes branchées sur un squelette de poly(lactique) (PLA). Les propriétés structurales des NPs produites ont été étudiées par DLS, mesure de charge et MET. Une transition critique se situant autour de 15% de PEG (poids/poids) est observée avec un changement de morphologie, d’une particule solide à une particule molle (“nanoagrégat polymére”). La méthode de greffage ainsi que l’addition probable de chaine de PEG en bout de chaîne principale semblent également avoir un rôle dans les changements observés. L’organisation des chaînes de PEG-g-PLA à la surface a été étudiée par RMN et XPS, méthodes permettant de quantifier la densité de surface en chaînes de PEG. Ainsi deux propriétés clés que sont la résistance à l’agrégation en conditions saline ainsi que la résistance à la liaison aux protéines (étudiée par isothermes d’adsorption et microcalorimétrie) ont été reliées à la densité de surface de PEG et à l’architecture des polymères. Dans une seconde partie de ce travail, le greffage des chaînes de PEG a été réalisé de façon directe par cyclo-adition catalysée par le cuivre de mPEG-N3 sur les groupes pendants alcyne. Cette nouvelle stratégie a été pensée dans le but de comprendre la contribution possible des chaines de PEG greffées à l’extrémité de la chaine de PLA. Cette librairie de PEG-g-PLA, en plus d’être composée de PEG-g-PLA avec différentes densités de greffage, comporte des PEG-g-PLA avec des PEG de différent poids moléculaire (750, 2000 et 5000). Les chaines de PEG sont seulement greffées sur les groupes pendants. Les NPs ont été produites par différentes méthodes de nanoprécipitation, incluant la nanoprécipitation « flash » et une méthode en microfluidique. Plusieurs variables de formulation telles que la concentration du polymère et la vitesse de mélange ont été étudiées afin d’observer leur effet sur les caractéristiques structurales et de surface des NPs. Les tailles et les potentiels de charges sont peu affectés par le contenu en PEG (% poids/poids) et la longueur des chaînes de PEG. Les images de MET montrent des objets sphériques solides et l'on n’observe pas d’objets de type agrégat polymériques, malgré des contenus en PEG comparable à la première bibliothèque de polymère. Une explication possible est l’absence sur ces copolymères en peigne de chaine de PEG greffée en bout de la chaîne principale. Comme attendu, les tailles diminuent avec la concentration du polymère dans la phase organique et avec la diminution du temps de mélange des deux phases, pour les différentes méthodes de préparation. Finalement, la densité de surface des chaînes de PEG a été quantifiée par RMN du proton et XPS et ne dépendent pas de la méthode de préparation. Dans la troisième partie de ce travail, nous avons étudié le rôle de l’architecture du polymère sur les propriétés d’encapsulation et de libération de la curcumine. La curcumine a été choisie comme modèle dans le but de développer une plateforme de livraison de molécules actives pour traiter les maladies du système nerveux central impliquant le stress oxydatif. Les NPs chargées en curcumine, montrent la même transition de taille et de morphologie lorsque le contenu en PEG dépasse 15% (poids/poids). Le taux de chargement en molécule active, l’efficacité de changement et les cinétiques de libérations ainsi que les coefficients de diffusion de la curcumine montrent une dépendance à l’architecture des polymères. Les NPs ne présentent pas de toxicité et n’induisent pas de stress oxydatif lorsque testés in vitro sur une lignée cellulaire neuronale. En revanche, les NPs chargées en curcumine préviennent le stress oxydatif induit dans ces cellules neuronales. La magnitude de cet effet est reliée à l’architecture du polymère et à l’organisation de la NP. En résumé, ce travail a permis de mettre en évidence quelques propriétés intéressantes des copolymères en peigne et la relation intime entre l’architecture des polymères et les propriétés physico-chimiques des NPs. De plus les résultats obtenus permettent de proposer de nouvelles approches pour le design des nanotransporteurs polymériques de molécules actives.

Effect of Polymer Architecture on the Structural and Biophysical Properties of PEG-PLA Nanoparticles

Polymers made of poly(ethylene glycol) chains grafted to poly(lactic acid) chains (PEG-g-PLA) were used to produce stealth drug nanocarriers. A library of comb-like PEG-g-PLA polymers with different PEG grafting densities was prepared in order to obtain nanocarriers with dense PEG brushes at their surface, stability in suspension, and resistance to protein adsorption. The structural properties of nanoparticles (NPs) produced from these polymers by a surfactant-free method were assessed by DLS, zeta potential, and TEM and were found to be controlled by the amount of PEG present in the polymers. A critical transition from a solid NP structure to a soft particle with either a “micelle-like” or “polymer nano-aggregate” structure was observed when the PEG content was between 15 to 25% w/w. This structural transition was found to have a profound impact on the size of the NPs, their surface charge, their stability in suspension in presence of salts as well as on the binding of proteins to the surface of the NPs. The arrangement of the PEG-g-PLA chains at the surface of the NPs was investigated by 1H NMR and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). NMR results confirmed that the PEG chains were mostly segregated at the NP surface. Moreover, XPS and quantitative NMR allowed quantifying the PEG chain coverage density at the surface of the solid NPs. Concordance of the results between the two methods was found to be remarkable. Physical-chemical properties of the NPs such as resistance to aggregation in saline environment as well as anti-fouling efficacy were related to the PEG surface density and ultimately to polymer architecture. Resistance to protein adsorption was assessed by isothermal titration calorimetry (ITC) using lysozyme. The results indicate a correlation between PEG surface coverage and level of protein interactions. The results obtained lead us to propose such PEG-g-PLA polymers for nanomedecine development as an alternative to the predominant polyester-PEG diblock polymers.

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.

Efectos de la ventilación mecánica con heliox en niños y adolescentes con patología bronquial obstructiva

Evaluar si el Heliox reduce la resistencia en la vía aérea en niños y adolescentes con patología bronquial obstructiva que requieren ventilación mecánica. Materiales y Métodos: Estudio prospectivo observacional descriptivo en niños y adolescentes con patología bronquial obstructiva y ventilación mecánica con Fi02 ≤ 0,5. Medición de variables: resistencia, presión pico, presión media de la vía aérea, presión meseta, volumen corriente, autoPEEP, distensibilidad, PetCO2, ventilación de espacio muerto antes de inicio de heliox y a los 30 minutos, 2, 4, 6, 12, 18 y 24 horas y diariamente hasta suspenderlo por extubación o FiO2 > 0,5. Resultados: Resultados parciales, incluyó 9 pacientes encontrando descenso significativo de resistencia espiratoria a los 30 minutos (51,2 vs 32,3; p=0,0008 ), 2 horas ( 51,2 vs 33,4; p=0,0019) y 4 horas (51,2 vs 30,7; p=0,0012) así como de la resistencia inspiratoria a la hora 2 (48,6 vs 36,2; p = 0,013) y hora 4 (48,6 vs 30 ; p=0,004). Se observó tendencia al descenso de la PetCO2 que no fue significativa (52,3 vs 34,3: p=0,06). No se evidenció cambios en las variables; autoPEEP, presión pico, presión media de la vía aérea, distensibilidad, ventilación de espacio muerto, presión meseta y volumen corriente antes y después del inicio del Heliox. Conclusión: La ventilación mecánica con Heliox en niños con patología bronquial obstructiva parece ser que reduce de manera significativa la resistencia de la vía aérea, con tendencia al descenso de la PetC02. Se necesitan estudios prospectivos al menos observacionales analíticos que corroboren estos hallazgos.

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.

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.

Root elongation rate is correlated with the length of the bare root apex of maize and lupin roots despite contrasting responses of root growth to compact and dry soils

Background We investigated interacting effects of matric potential and soil strength on root elongation of maize and lupin, and relations between root elongation rates and the length of bare (hairless) root apex. Methods Root elongation rates and the length of bare root apexwere determined formaize and lupin seedlings in sandy loam soil of various matric potentials (−0.01 to −1.6 MPa) and bulk densities (0.9 to 1.5 Mg m−3). Results Root elongation rates slowed with both decreasing matric potential and increasing penetrometer resistance. Root elongation of maize slowed to 10 % of the unimpeded rate when penetrometer resistance increased to 2 MPa, whereas lupin elongated at about 40 % of the unimpeded rate. Maize root elongation rate was more sensitive to changes in matric potential in loosely packed soil (penetrometer resistances <1 MPa) than lupin. Despite these differing responses, root elongation rate of both species was linearly correlated with length of the bare root apex (r2 0.69 to 0.97). Conclusion Maize root elongation was more sensitive to changes in matric potential and mechanical impedance than lupin. Robust linear relationships between elongation rate and length of bare apex suggest good potential for estimating root elongation rates for excavated roots.

SUMOylation: novel neuroprotective approach for Alzheimer's disease?

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease characterized in the brain by the formation of amyloid-beta (Aβ)-containing plaques and neurofibrillary tangles containing the microtubule-associated protein tau. Neuroinflammation is another feature of AD and astrocytes are receiving increasing attention as key contributors. Although some progress has been made, the molecular mechanisms underlying the pathophysiology of AD remain unclear. Interestingly, some of the main proteins involved in AD, including amyloid precursor protein (APP) and tau, have recently been shown to be SUMOylated. The post-translational modification by SUMO (small ubiquitin-like modifier) has been shown to regulate APP and tau and may modulate other proteins implicated in AD. Here we present an overview of recent studies suggesting that protein SUMOylation might be involved in the underlying pathogenic mechanisms of AD and discuss how this could be exploited for therapeutic intervention.

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.