Redox Regulation of Ras Proteins in Dictyostelium discoideum

Reactive oxygen species are a normal consequence of life in an aerobic environment. However when they deviate from the narrow permissible range in cells, oxidative damage can occur. Dictyostelium discoideum is a model organism ideal for the study of cell signaling events such as those affected by oxidative stress. It was previously shown that Ras signaling in Dictyostelium is affected by genetic inactivation of the antioxidant enzyme Superoxide dismutase C (SodC) and in vitro data suggests that the NKCD motif of Ras is the redox target of superoxide. The main objective of this project was to determine the mechanism of superoxide mediated Ras regulation in vivo. To accomplish the main objective, we cloned, and in some cases, mutated different Ras proteins and later determined their activity in wild type and sodC- cells. RasC and RasD showed normal activation in sodC- cells, however RasG and RasS displayed high Ras activity. These last two Ras proteins contain the NKC118D motif inside the nucleotide binding region. A mutation of cysteine118 to alanine in RasG rendered the protein less active in sodC- than the wild type RasG protein and a mutation alanine118 to cysteine in RasD conferred redox sensitivity to this small GTPase. Additionally, the propensity of RasG to be targeted by superoxide was evident when the environment of wild type cells was manipulated to induce the internal generation of superoxide through changes in the extracellular ion levels mainly magnesium. Lack of magnesium ions increased the intracellular level of superoxide and severely hampered directional cell migration. Chemotaxis of cells expressing RasG was negatively impacted by the absence of magnesium ions; however rasG- cells did not seem to be affected in their ability to perform chemotaxis. The last experiment implies that RasG is an important mediator of cell signaling during oxidative stress, responsible for preventing cells from continuing their developmental program. Our study suggests that the cysteine residue in the NKCD motif is essential for mediating the redox sensitivity of Ras proteins in Dictyostelium and that RasG is an essential mediator of the response to oxidative stress in this organism.

Understanding Ten-Eleven Translocation-2 in Hematological and Nervous Systems

I proposed the study of two distinct aspects of Ten-Eleven Translocation 2 (TET2) protein for understanding specific functions in different body systems. In Part I, I characterized the molecular mechanisms of Tet2 in the hematological system. As the second member of Ten-Eleven Translocation protein family, TET2 is frequently mutated in leukemic patients. Previous studies have shown that the TET2 mutations frequently occur in 20% myelodysplastic syndrome/myeloproliferative neoplasm (MDS/MPN), 10% T-cell lymphoma leukemia and 2% B-cell lymphoma leukemia. Genetic mouse models also display distinct phenotypes of various types of hematological malignancies. I performed 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-Seq) and RNA sequencing (RNA-Seq) of hematopoietic stem/progenitor cells to determine whether the deletion of Tet2 can affect the abundance of 5hmC at myeloid, T-cell and B-cell specific gene transcription start sites, which ultimately result in various hematological malignancies. Subsequent Exome sequencing (Exome-Seq) showed that disease-specific genes are mutated in different types of tumors, which suggests that TET2 may protect the genome from being mutated. The direct interaction between TET2 and Mutator S Homolog 6 (MSH6) protein suggests TET2 is involved in DNA mismatch repair. Finally, in vivo mismatch repair studies show that the loss of Tet2 causes a mutator phenotype. Taken together, my data indicate that TET2 binds to MSH6 to protect genome integrity. In Part II, I intended to better understand the role of Tet2 in the nervous system. 5-hydroxymethylcytosine regulates epigenetic modification during neurodevelopment and aging. Thus, Tet2 may play a critical role in regulating adult neurogenesis. To examine the physiological significance of Tet2 in the nervous system, I first showed that the deletion of Tet2 reduces the 5hmC levels in neural stem cells. Mice lacking Tet2 show abnormal hippocampal neurogenesis along with 5hmC alternations at different gene promoters and corresponding gene expression downregulation. Through the luciferase reporter assay, two neural factors Neurogenic differentiation 1 (NeuroD1) and Glial fibrillary acidic protein (Gfap) were down-regulated in Tet2 knockout cells. My results suggest that Tet2 regulates neural stem/progenitor cell proliferation and differentiation in adult brain.

Intracellular Signaling and Trafficking in Cancer: Role of Rab5-GTPase in Migration and Invasion of Breast Cells

Metastasis is characterized pathologically by uncontrolled cell invasion, proliferation, migration and angiogenesis. Steroid hormones, such as estrogen, and growth factors, which include insulin growth factor I/II (IGF-1/IGF-2) therapy has been associated with most if not all of the features of metastasis. It has been determined that IGF-1 increases cell survival of cancer cells and potentiate the effect of E2 and other ligand growth factors on breast cancer cells. However not much information is available that comprehensively expounds on the roles of insulin growth factor receptor (IGFR) and Rab GTPases may play in breast cancer. The latter, Rab GTPases, are small signaling molecules and critical in the regulation of many cellular processes including cell migration, growth via the endocytic pathway. This research involves the role of Rab GTPases, specifically Rab5 and its guanine exchange factors (GEFs), in the promotion of cancer cell migration and invasion. Two important questions abound: Are IGFR stimulation and downstream effect involved the endocytic pathway in carcinogenesis? What role does Rab5 play in cell migration and invasion of cancer cells? The hypothesis is that growth factor signaling is dependent on Rab5 activity in mediating the aggressiveness of cancer cells. The goal is to demonstrate that IGF-1 signaling is dependent on Rab5 function in breast cancer progression. Here, the results thus far, have shown that while activation of Rab5 may mediate increased cell proliferation, migration and invasion in breast cancer cells, the Rab5 GEF, RIN1 interacts with the IGFR thereby facilitating migration and invasion activities in breast cells. Furthermore, endocytosis of the IGFR in breast cancer cells seems to be caveolin dependent as the data has shown. This taken together, the data shows that IGF-1 signaling in breast cancer cells relies on IGF-1R phosphorylation, caveolae internalization and sequestration to the early endosome RIN1 function and Rab5 activation.

Interactions between Endothelin Receptor B and Transcription Factors Sox10 and Pax3 in the Melanocyte Lineage

Genetic interactions that underlie developmental processes such as cell differentiation and pattern formation are complex and difficult to elucidate. Neural Crest (NC) cells and their derivatives offer an optimal system in which to probe for these complex interactions as they acquire different cell fates and constitute a variety of structures. The transcription factors Sox10 and Pax3 as well as the transmembrane receptor Endothelin receptor b (Ednrb) are temporally and spatially co-expressed early in NC cells and mutations in these genes lead to similar hypopigmentation phenotypes due to a reduced number of NC-derived melanocyte precursors, the melanoblasts. The goal of this study was to establish whether Sox10 and Ednrb or Pax3 and Ednrb interact to promote normal murine melanocyte development. Crosses of Sox10 or Pax3 with Ednrb heterozygous mutants showed that the double heterozygous hypopigmentation phenotype was significantly more pronounced than phenotypes of single heterozygotes, implying that a synergistic interaction exists between Sox10 and Ednrb and Pax3 and Ednrb. This interaction was further explored by the attempt to rescue the Sox10 and Pax3 hypopigmentation phenotypes by the transgenic addition of Ednrb to melanoblasts. Pigmentation was completely restored in the Sox10 and partially restored in the Pax3 mutant mice. The comparison of the number of melanoblasts in transgenic and non-transgenic Sox10 mutant embryos showed that the transgenic rescue occurred as early as E11.5, a critical time for melanoblast population expansion. Cell survival assays indicated that the rescue was not due to an effect of the transgene on melanoblast survival. A novel phenotype arose when studying the interaction between Ednrb and Pax3. Newborns appeared normal but by 3.5 weeks of age, the affected pups were smaller than normal littermates and developed a dome-shaped head; some also developed thoracic kyphosis. Affected pups were dead by 4 weeks of age: 80% were Pax3Sp/+ and 75% were female. When compared to normal littermates, affected mice had brains with enlarged 4th ventricles and more glia while skeletal staining showed kyphosis, wider rib cages and pelvic differences. An epistatic interaction resulting from the mixing of genetic backgrounds that is exacerbated in the presence of Pax3 heterozygosity is suspected.

From Polarity to Morphogenesis PAK Behaviors and Mechanism for Bud Sensing in Morphogenesis Checkpoint

Bud formation by Saccharomyces cerevisiae is a fundamental process for yeast proliferation. Bud emergence is initiated by the polarization of the cytoskeleton, leading to local secretory vesicle delivery and gulcan synthase activity. The master regulator of polarity establishment is a small Rho-family GTPase – Cdc42. Cdc42 forms a clustered patch at the incipient budding site in late G1 and mediates downstream events which lead to bud emergence. Cdc42 promotes morphogenesis via its various effectors. PAKs (p21-activated kinases) are important Cdc42 effectors which mediate actin cytoskeleton polarization and septin filament assembly. The PAKs Cla4 and Ste20 share common binding domains for GTP-Cdc42 and they are partially redundant in function. However, we found that Cla4 and Ste20 behaved differently during the polarization and this depended on their different membrane interaction domains. Also, Cla4 and Ste20 compete for a limited number of binding sites at the polarity patch during bud emergence. These results suggest that PAKs may be differentially regulated during polarity establishment.

Morphogenesis of yeast must be coordinated with the nuclear cycle to enable successful proliferation. Many environmental stresses temporarily disrupt bud formation, and in such circumstances, the morphogenesis checkpoint halts nuclear division until bud formation can resume. Bud emergence is essential for degradation of the mitotic inhibitor, Swe1. Swe1 is localized to the septin cytoskeleton at the bud neck by the Swe1-binding protein Hsl7. Neck localization of Swe1 is required for Swe1 degradation. Although septins form a ring at the presumptive bud site prior to bud emergence, Hsl7 is not recruited to the septins until after bud emergence, suggesting that septins and/or Hsl7 respond to a “bud sensor”. Here we show that recruitment of Hsl7 to the septin ring depends on a combination of two septin-binding kinases: Hsl1 and Elm1. We elucidate which domains of these kinases are needed, and show that artificial targeting of those domains suffices to recruit Hsl7 to septin rings even in unbudded cells. Moreover, recruitment of Elm1 is responsive to bud emergence. Our findings suggest that Elm1 plays a key role in sensing bud emergence.

Production d'IgG sialylées en CHO et impact sur leurs fonctions effectrices

La sialylation des N-glycanes du fragment Fc des immunogobulines G (IgG) est une modification peu fréquente des IgG humaines. Pourtant, elle est l’objet de beaucoup d’attention depuis que deux articles fondateurs ont été publiés, qui montrent l’un que la sialylation des IgG diminue leur capacité à déclencher la cytotoxicité cellulaire dépendant de l’anticorps (ADCC), et l’autre que les IgG sialylées en α2,6 seraient la fraction efficace des IgG intraveineuses (IgIV) anti-inflammatoires. Les anticorps monoclonaux thérapeutiques, qui sont le plus souvent des IgG recombinantes produites en culture de cellules de mammifère, connaissent depuis la fin des années 90 un succès et une croissance phénoménaux sur le marché pharmaceutique. La maîtrise de la N-glycosylation du Fc des IgG est une clé de l’efficacité des anticorps monoclonaux. Si les IgG sialylées sont des molécules peu fréquentes in vivo, elles sont très rares en culture cellulaire. Dans cette étude, nous avons développé une méthode de production d’IgG avec une sialylation de type humain en cellules CHO. Nous avons travaillé principalement sur la mise au point d’une stratégie de production d’IgG sialylées par co-expression transitoire d’une IgG1 avec la β1,4-galactosyltransférase I (β4GTI) et la β-galactoside-α2,6-sialyltransférase I (ST6GalI). Nous avons montré que cette méthode permettait d’enrichir l’IgG1 en glycane fucosylé di-galactosylé mono-α2,6-sialylé G2FS(6)1, qui est le glycane sialylé présent sur les IgG humaines. Nous avons ensuite adapté cette méthode à la production d’IgG présentant des profils de glycosylation riches en acides sialiques, riches en galactose terminal, et/ou appauvris en fucosylation. L’analyse des profils de glycosylation obtenus par la co-expression de diverses combinaisons enzymatiques avec l’IgG1 native ou une version mutante de l’IgG1 (F243A), a permis de discuter des influences respectives de la sous-galactosylation des IgG1 en CHO et des contraintes structurales du Fc dans la limitation de la sialylation des IgG en CHO. Nous avons ensuite utilisé les IgG1 produites avec différents profils de glycosylation afin d’évaluer l’impact de la sialylation α2,6 sur l’interaction de l’IgG avec le récepteur FcγRIIIa, principal récepteur impliqué dans la réponse ADCC. Nous avons montré que la sialylation α2,6 augmentait la stabilité du complexe formé par l’IgG avec le FcγRIIIa, mais que ce bénéfice n’était pas directement traduit par une augmentation de l’efficacité ADCC de l’anticorps. Enfin, nous avons débuté le développement d’une plateforme d’expression stable d’IgG sialylées compatible avec une production à l’échelle industrielle. Nous avons obtenu une lignée capable de produire des IgG enrichies en G2FS(6)1 à hauteur de 400 mg/L. Cette étude a contribué à une meilleure compréhension de l’impact de la sialylation sur les fonctions effectrices des IgG, et a permis d’augmenter la maîtrise des techniques de modulation du profil de glycosylation des IgG en culture cellulaire.

The regulatory role of eNOS-derived nitric oxide on transcription in endothelial cells: Impact of S-nitrosylation on β-catenin signaling

Les cellules endothéliales forment une couche semi-perméable entre le sang et les organes. La prolifération, la migration et la polarisation des cellules endothéliales sont essentielles à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants, soit l’angiogenèse. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) peut activer la synthase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS) et induire la production de monoxyde d’azote (NO) nécessaire pour la régulation de la perméabilité vasculaire et l’angiogenèse. β- caténine est une composante essentielle du complexe des jonctions d’ancrage ainsi qu’un régulateur majeur de la voie de signalisation de Wnt/β-caténine dans laquelle elle se joint au facteur de transcription TCF/LEF et module l’expression de nombreux gènes, dont certains sont impliqués dans l’angiogenèse. La S-nitrosylation (SNO) est un mécanisme de régulation posttraductionnel des protéines par l’ajout d’un groupement nitroso au niveau de résidus cystéines. Le NO produit par eNOS peut induire la S-nitrosylation de la β−caténine au niveau des jonctions intercellulaires et moduler la perméabilité de l’endothélium. Il a d’ailleurs été montré que le NO peut contrôler l’expression génique par la transcription. Le but de cette thèse est d’établir le rôle du NO au sein de la transcription des cellules endothéliales, spécifiquement au niveau de l’activité de β-caténine. Le premier objectif était de déterminer si la SNO de la β-caténine affecte son activité transcriptionnelle. Nous avons montré que le NO inhibe l’activité transcriptionnelle de β- caténine ainsi que la prolifération des cellules endothéliales induites par l’activation de la voie Wnt/β-caténine. Il est intéressant de constater que le VEGF, qui induit la production de NO via eNOS, réprime l’expression de AXIN2 qui est un gène cible de Wnt s’exprimant suite à la i i stimulation par Wnt3a et ce, dépendamment de eNOS. Nous avons identifié que la cystéine 466 de la β-caténine est un résidu essentiel à la modulation répressive de son activité transcriptionnelle par le NO. Lorsqu’il est nitrosylé, ce résidu est responsable de la perturbation du complexe de transcription formé de β-caténine et TCF-4 ce qui inhibe la prolifération des cellules endothéliales induite par la stimulation par Wnt3a. Puisque le NO affecte la transcription, nous avons réalisé l’analyse du transcriptome afin d’obtenir une vue d’ensemble du rôle du NO dans l’activité transcriptionnelle des cellules endothéliales. L’analyse différentielle de l’expression des gènes de cellules endothéliales montre que la répression de eNOS par siRNA augmente l’expression de gènes impliqués au niveau de la polarisation tels que : PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 et TJ3. Cette analyse suggère que le NO peut réguler la polarisation des cellules et a permis d’identifier des gènes responsables de l’intégrité des cellules endothéliales et de la réponse immunitaire. De plus, l’analyse de voies de signalisation par KEGG montre que certains gènes modulés par l’ablation de eNOS sont enrichis dans de nombreuses voies de signalisation, notamment Ras et Notch qui sont importantes lors de la migration cellulaire et la différenciation des cellules de têtes et de tronc (tip/stalk). Le regroupement des gènes exprimés chez les cellules traitées au VEGF (déplétées de eNOS ou non) révèle que le NO peut affecter l’expression de gènes contribuant au processus angiogénique, dont l’attraction chimiotactique. Notre étude montre que le NO module la transcription des cellules endothéliales et régule l’expression des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la fonction endothéliale.

Production d'IgG sialylées en CHO et impact sur leurs fonctions effectrices

La sialylation des N-glycanes du fragment Fc des immunogobulines G (IgG) est une modification peu fréquente des IgG humaines. Pourtant, elle est l’objet de beaucoup d’attention depuis que deux articles fondateurs ont été publiés, qui montrent l’un que la sialylation des IgG diminue leur capacité à déclencher la cytotoxicité cellulaire dépendant de l’anticorps (ADCC), et l’autre que les IgG sialylées en α2,6 seraient la fraction efficace des IgG intraveineuses (IgIV) anti-inflammatoires. Les anticorps monoclonaux thérapeutiques, qui sont le plus souvent des IgG recombinantes produites en culture de cellules de mammifère, connaissent depuis la fin des années 90 un succès et une croissance phénoménaux sur le marché pharmaceutique. La maîtrise de la N-glycosylation du Fc des IgG est une clé de l’efficacité des anticorps monoclonaux. Si les IgG sialylées sont des molécules peu fréquentes in vivo, elles sont très rares en culture cellulaire. Dans cette étude, nous avons développé une méthode de production d’IgG avec une sialylation de type humain en cellules CHO. Nous avons travaillé principalement sur la mise au point d’une stratégie de production d’IgG sialylées par co-expression transitoire d’une IgG1 avec la β1,4-galactosyltransférase I (β4GTI) et la β-galactoside-α2,6-sialyltransférase I (ST6GalI). Nous avons montré que cette méthode permettait d’enrichir l’IgG1 en glycane fucosylé di-galactosylé mono-α2,6-sialylé G2FS(6)1, qui est le glycane sialylé présent sur les IgG humaines. Nous avons ensuite adapté cette méthode à la production d’IgG présentant des profils de glycosylation riches en acides sialiques, riches en galactose terminal, et/ou appauvris en fucosylation. L’analyse des profils de glycosylation obtenus par la co-expression de diverses combinaisons enzymatiques avec l’IgG1 native ou une version mutante de l’IgG1 (F243A), a permis de discuter des influences respectives de la sous-galactosylation des IgG1 en CHO et des contraintes structurales du Fc dans la limitation de la sialylation des IgG en CHO. Nous avons ensuite utilisé les IgG1 produites avec différents profils de glycosylation afin d’évaluer l’impact de la sialylation α2,6 sur l’interaction de l’IgG avec le récepteur FcγRIIIa, principal récepteur impliqué dans la réponse ADCC. Nous avons montré que la sialylation α2,6 augmentait la stabilité du complexe formé par l’IgG avec le FcγRIIIa, mais que ce bénéfice n’était pas directement traduit par une augmentation de l’efficacité ADCC de l’anticorps. Enfin, nous avons débuté le développement d’une plateforme d’expression stable d’IgG sialylées compatible avec une production à l’échelle industrielle. Nous avons obtenu une lignée capable de produire des IgG enrichies en G2FS(6)1 à hauteur de 400 mg/L. Cette étude a contribué à une meilleure compréhension de l’impact de la sialylation sur les fonctions effectrices des IgG, et a permis d’augmenter la maîtrise des techniques de modulation du profil de glycosylation des IgG en culture cellulaire.

KINESIN MOTOR PROTEINS ARE ESSENTIAL FOR MALE GAMETOPHYTE DEVELOPMENT IN MARSILEA VESTITA

The male gametophyte of the semi-aquatic fern, Marsilea vestita, produces multiciliated spermatozoids in a rapid developmental sequence that is controlled post-transcriptionally when dry microspores are placed in water. Development can be divided into two phases, mitosis and differentiation. During the mitotic phase, a series of nine successive division cycles produce 7 sterile cells and 32 spermatids in 4.5-5 hours. During the next 5-6 hours, each spermatid differentiates into a corkscrew-shaped motile spermatozoid with ~140 cilia. This document focuses on the role of motor proteins in the regulation of male gametophyte development and during ciliogenesis. In order to study the mechanisms that regulate spermatogenesis, RNAseq was used to generate a reference transcriptome that allowed us to assess the abundance of transcripts at different stages of development. Over 120 kinesin-like sequences were identified in the transcriptome that represent 56 unique kinesin transcripts. Members of the kinesin-2, -4, -5, -7, -8, -9, -12, -13, and -14 families, in addition to several plant specific and ‘orphan’ kinesins are present. Most (91%) of these kinesin transcripts change in abundance throughout gametophyte development, with 52% of kinesin mRNAs enriched during the mitotic phase and 39% enriched during differentiation. Functional analyses show that the temporal regulation of kinesin transcripts during gametogenesis directly correlates with kinesin protein function. Specifically, Marsilea makes one kinesin-2 (MvKinesin-2) and two kinesin-9 (MvKinesin-9A and MvKinesin-9B) transcripts, which are present during spermatid differentiation and ciliogenesis. Silencing experiments showed that MvKinesin-2 and MvKinesin-9A are required for ciliogenesis and motility in the Marsilea male gametophyte; however, these kinesins display atypical roles during these processes. In contrast, spermatozoids produced after the silencing of MvKinesin-9B exhibit normal morphology. MvKinesin-2 is necessary for cytokinesis as well as for regulating ciliary length and MvKinesin-9A is needed for the correct orientation of basal bodies, events not typically associated with these proteins. In addition, Marsilea makes motile, ciliated gametophytes without the help of IFT dynein, outer arm dynein, or the BBsome. These results are the first to investigate the kinesin-linked mechanisms that regulate ciliogenesis in a land plant.

The regulatory role of eNOS-derived nitric oxide on transcription in endothelial cells: Impact of S-nitrosylation on β-catenin signaling

Les cellules endothéliales forment une couche semi-perméable entre le sang et les organes. La prolifération, la migration et la polarisation des cellules endothéliales sont essentielles à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants, soit l’angiogenèse. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) peut activer la synthase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS) et induire la production de monoxyde d’azote (NO) nécessaire pour la régulation de la perméabilité vasculaire et l’angiogenèse. β- caténine est une composante essentielle du complexe des jonctions d’ancrage ainsi qu’un régulateur majeur de la voie de signalisation de Wnt/β-caténine dans laquelle elle se joint au facteur de transcription TCF/LEF et module l’expression de nombreux gènes, dont certains sont impliqués dans l’angiogenèse. La S-nitrosylation (SNO) est un mécanisme de régulation posttraductionnel des protéines par l’ajout d’un groupement nitroso au niveau de résidus cystéines. Le NO produit par eNOS peut induire la S-nitrosylation de la β−caténine au niveau des jonctions intercellulaires et moduler la perméabilité de l’endothélium. Il a d’ailleurs été montré que le NO peut contrôler l’expression génique par la transcription. Le but de cette thèse est d’établir le rôle du NO au sein de la transcription des cellules endothéliales, spécifiquement au niveau de l’activité de β-caténine. Le premier objectif était de déterminer si la SNO de la β-caténine affecte son activité transcriptionnelle. Nous avons montré que le NO inhibe l’activité transcriptionnelle de β- caténine ainsi que la prolifération des cellules endothéliales induites par l’activation de la voie Wnt/β-caténine. Il est intéressant de constater que le VEGF, qui induit la production de NO via eNOS, réprime l’expression de AXIN2 qui est un gène cible de Wnt s’exprimant suite à la i i stimulation par Wnt3a et ce, dépendamment de eNOS. Nous avons identifié que la cystéine 466 de la β-caténine est un résidu essentiel à la modulation répressive de son activité transcriptionnelle par le NO. Lorsqu’il est nitrosylé, ce résidu est responsable de la perturbation du complexe de transcription formé de β-caténine et TCF-4 ce qui inhibe la prolifération des cellules endothéliales induite par la stimulation par Wnt3a. Puisque le NO affecte la transcription, nous avons réalisé l’analyse du transcriptome afin d’obtenir une vue d’ensemble du rôle du NO dans l’activité transcriptionnelle des cellules endothéliales. L’analyse différentielle de l’expression des gènes de cellules endothéliales montre que la répression de eNOS par siRNA augmente l’expression de gènes impliqués au niveau de la polarisation tels que : PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 et TJ3. Cette analyse suggère que le NO peut réguler la polarisation des cellules et a permis d’identifier des gènes responsables de l’intégrité des cellules endothéliales et de la réponse immunitaire. De plus, l’analyse de voies de signalisation par KEGG montre que certains gènes modulés par l’ablation de eNOS sont enrichis dans de nombreuses voies de signalisation, notamment Ras et Notch qui sont importantes lors de la migration cellulaire et la différenciation des cellules de têtes et de tronc (tip/stalk). Le regroupement des gènes exprimés chez les cellules traitées au VEGF (déplétées de eNOS ou non) révèle que le NO peut affecter l’expression de gènes contribuant au processus angiogénique, dont l’attraction chimiotactique. Notre étude montre que le NO module la transcription des cellules endothéliales et régule l’expression des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la fonction endothéliale.

The decrease of NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 activity and increase of ROS production by NADPH oxidases are early biomarkers in doxorubicin cardiotoxicity

info:eu-repo/semantics/publishedVersion

T and B lymphocytes exert distinct effects on the homeostasis of NK cells.

There is growing evidence that lymphocytes impact the development and/or function of other lymphocyte populations. Based on such observations we have tested whether the NK cell compartment was phenotypically and functionally altered in the absence of B and/or T cells. Here we show that T cell deficiency significantly accelerates BM NK cell production and the subsequent seeding of splenic and liver NK cell compartments. In contrast, B cell deficiency reduces splenic NK cell survival. In the absence of T and B cells, the size of the NK cell compartments is determined by the combination of these positive and negative effects. Even though NK cell homeostasis is significantly altered, NK cells from T and/or B cell-deficient mice show a normal capacity to kill a susceptible target cell line and to produce IFN. Nevertheless, we noted that the usage of MHC class I-specific Ly49 family receptors was significantly altered in the absence of T and/or B cells. In general, B cell deficiency expanded Ly49 receptor usage, while T cell deficiency exerted both positive and negative effects. These findings show that B and T cells significantly and differentially influence the homeostasis and the phenotype of NK cells.

Efeitos do diabetes gestacional moderado e da reposição com insulina na lactação sobre a próstata ventral do rato Wistar

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Rol de las metaloproteasas y caspasas en la conducta biológica del carcinoma basocelular. Role of the metalloproteinases and caspasa Biology in the conduct of basal cell carcinoma.

El carcinoma basocelular (CBC) representa el tumor maligno más frecuente de la piel en personas de raza blanca. Incide en mayores de 50 años de edad e infiltra los tejidos, pero rara vez ocasiona metástasis. En trabajos anteriores, observamos imágenes de cuerpos apoptóticos con MOAR (microscopía óptica de alta resolución), en pieles portadoras de CBC. Todas las células eucariotas poseen una maquinaria enzimática que interviene en la apoptosis. Estas enzimas son las proteincinasas pertenecientes a la familia de las caspasas. Se sintetizan como procaspasas, las cuales una vez activadas, actúan sobre otra caspasa en una reacción secuencial en cadena. Se reconoce que la apoptosis juega un rol importante en el balance y mantenimiento de los tejidos. Hipótesis: -Investigar si la expresión de metaloproteasas y caspasas en las células del CBC promueven y contribuyen a la progresión y extensión tumoral. Objetivos:-Profundizar el conocimiento de la conducta biológica del CBC, en referencia a la relación de los patrones de crecimiento macro y microscópicos del tumor, enfatizando en la expresión de metaloproteasas (colagenasa-3 y streptomelisina), CD-31, Ki-67, oncoproteína bcl-2 y caspasas, mediante la implementación de técnicas de inmunohistoquímica. -Analizar a nivel morfológico la presencia de cuerpos apoptóticos por medio de MOAR y determinar si influyen en la conducta biológica del tumor. Materiales y Métodos: Se realizará un estudio retrospectivo y prospectivo de pacientes asistidos en el Servicio de Dermatología del Hospital Nacional de Clínicas, desde el año 2000. Se utilizarán tomas incisionales de piel, que se fijarán en formol neutro al 10 por ciento y luego serán procesadas e incluidas en parafina y coloreadas con H-E (hematoxilina-eosina). Especimenes seleccionados, se utilizarán para técnicas de MOAR e inmunocitoquímica. El material para MOAR, se fijará en Karnovsky enfriado a pH 7,2 y se incluirá en resinas epóxicas, seccionados con un ultramicrótomo Porter BluMT1 (1micra) y coloreados con P.A.S. azul de toluidina, fuscina básica y metenamina-plata. La aplicación de las técnicas inmunohistoquímicas, se utilizaran sobre cortes desparafinados con xilol, que permitirán investigar en forma retrospectiva y prospectiva la matriz extracelular (MEC) y los elementos neoplásicos. Los anticuerpos monoclonales a utilizar serán: Colageno tipo IV clone CIV 22 M0785 monoclonal antibody (DAKO), CD44 clone E29 M0613 monoclonal antibody (DAKO), Oncoproteina bcl-2 clone 124 M0887 monoclonal antibody (DAKO), CD31: clone 35 BH11 MO631 monoclonal antibody (DAKO) K-167 clone PC10 M0879 monoclonal antibody.(DAKO) bclx y Caspasa 8. Metodología Estadística Los resultados serán evaluados mediante: a) Varianza Anova; para datos con distribución gausiana como media, SD. b) Krusal Walles; para rasgos de distribución no gausiana. c) Chi2 para determinar la diferencia significativa para proporciones. Resultados esperados: Del análisis histomorfológico cualitativo y cuantitativo de biopsias de piel con CBC, aportar determinaciones que clarifiquen la conducta biológica de este tumor.- Importancia del Proyecto: El CBC es una entidad que está aumentando su incidencia en forma exponencial, debido sobre todo a pautas sociales. No sólo ocasiona trastornos en los pacientes, sino que también, representa gastos en el sistema de salud. Asimismo, significa un desafío para la investigación. Esto permite explorar aspectos de la biología molecular, a partir de una entidad que posee características únicas.

Knowledge management for systems biology a general and visually driven framework applied to translational medicine

Background: To enhance our understanding of complex biological systems like diseases we need to put all of the available data into context and use this to detect relations, pattern and rules which allow predictive hypotheses to be defined. Life science has become a data rich science with information about the behaviour of millions of entities like genes, chemical compounds, diseases, cell types and organs, which are organised in many different databases and/or spread throughout the literature. Existing knowledge such as genotype - phenotype relations or signal transduction pathways must be semantically integrated and dynamically organised into structured networks that are connected with clinical and experimental data. Different approaches to this challenge exist but so far none has proven entirely satisfactory. Results: To address this challenge we previously developed a generic knowledge management framework, BioXM™, which allows the dynamic, graphic generation of domain specific knowledge representation models based on specific objects and their relations supporting annotations and ontologies. Here we demonstrate the utility of BioXM for knowledge management in systems biology as part of the EU FP6 BioBridge project on translational approaches to chronic diseases. From clinical and experimental data, text-mining results and public databases we generate a chronic obstructive pulmonary disease (COPD) knowledge base and demonstrate its use by mining specific molecular networks together with integrated clinical and experimental data. Conclusions: We generate the first semantically integrated COPD specific public knowledge base and find that for the integration of clinical and experimental data with pre-existing knowledge the configuration based set-up enabled by BioXM reduced implementation time and effort for the knowledge base compared to similar systems implemented as classical software development projects. The knowledgebase enables the retrieval of sub-networks including protein-protein interaction, pathway, gene - disease and gene - compound data which are used for subsequent data analysis, modelling and simulation. Pre-structured queries and reports enhance usability; establishing their use in everyday clinical settings requires further simplification with a browser based interface which is currently under development.