Endogenous nitric oxide regulates p53 signaling and DNA damage-induced apoptosis in melanoma cells

Nitric oxide is involved in a multitude of processes including regulation of vascular tone, neurotransmission, immunity, and cancer. Evidence suggests that nitric oxide exhibits anti-apoptotic activity in melanoma cells. Our laboratory showed that tumor expression of inducible nitric oxide synthase correlated strongly with poor survival in stage III and IV melanoma patients, suggesting an antagonistic role for nitric oxide in melanoma response to therapy. Therefore, the hypothesis that endogenously produced nitric oxide antagonizes chemotherapy-induced apoptosis was formed. Using cisplatin as a model for DNA damage in melanoma cell lines, the capacity of nitric oxide to regulate cell growth and apoptotic responses to cisplatin treatment was examined. The depletion of endogenously generated nitric oxide resulted in changes in cell cycle regulation and enhanced cisplatin-induced apoptosis in melanoma cells. Since nitric oxide was shown to be involved in the regulation of p53 stability, conformation and DNA binding activity, whether signaling through wild-type p53 in melanoma cells is regulated by nitric oxide was tested. Cisplatin-induced p53 accumulation and p21Waf1/Cip1/Sdi1 expression in nitric oxide-depleted melanoma cells were found to be strongly suppressed. When p53 binding to the p21Waf1/Cip1/Sdi1 promoter was examined, it was found that nitric oxide depletion significantly reduced the cisplatin-induced formation of p53-DNA complexes. These results suggest that nitric oxide is required for activation of wild-type p53 after DNA damage in melanoma cells. Finally, whether signaling through p53 controls melanoma response to DNA damage was examined. Transfection of a plasmid containing a dominant negative form of mutated p53 inhibited p21 Waf1/Cip1/Sdi1 expression and concomitantly enhanced apoptosis after cisplatin treatment. These data suggest that the induction of wild-type p53 protects melanoma cells against DNA damage via the up-regulation of p21 Waf1/Cip1/Sdi1. Together, these data strongly support the model that endogenous nitric oxide is required for p53 activation and p21Waf1/Cip1/Sdi1 expression after DNA damage, which can enhance melanoma resistance to therapy. Thus, in context of melanoma cells with wild-type p53 , low levels of endogenous constitutively-produced nitric oxide appear to facilitate the activation of p53 in response to DNA damage, thereby allowing for cell cycle arrest via p21Waf1/Cip1/Sdi1 induction, adequate DNA repair, and ultimately enhanced resistance to apoptosis. ^

A role for p53 in sensing DNA damage and triggering apoptotic responses to anticancer agents

The p53 tumor suppressor protein plays a major role in cellular responses to anticancer agents that target DNA. DNA damage triggers the accumulation of p53, resulting in the transactivation of genes, which induce cell cycle arrest to allow for repair of the damaged DNA, or signal apoptosis. The exact role that p53 plays in sensing DNA damage and the functional consequences remain to be investigated. The main goal of this project was to determine if p53 is directly involved in sensing DNA damage induced by anticancer agents and in mediating down-stream cellular responses. This was tested in two experimental models of DNA damage: (1) DNA strand termination caused by anticancer nucleoside analogs and (2) oxidative DNA damage induced by reactive oxygen species (ROS). Mobility shift assays demonstrated that p53 and DNA-PK/Ku form a complex that binds DNA containing the anticancer nucleoside analog gemcitabine monophosphate in vitro. Binding of the p53-DNA-PK/Ku complex to the analog-containing DNA inhibited DNA strand elongation. Furthermore, treatment of cells with gemcitabine resulted in the induction of apoptosis, which was associated with the accumulation of p53 protein, its phosphorylation, and nuclear localization, suggesting the activation of p53 to trigger apoptosis following gemcitabine induced DNA strand termination. The role of p53 as a DNA damage sensor was further demonstrated in response to oxidative DNA damage. Protein pull-down assays demonstrated that p53 complexes with OGG1 and APE, and binds DNA containing the oxidized DNA base 8-oxoG. Importantly, p53 enhances the activities of APE and OGG1 in excising the 8-oxoG residue as shown by functional assays in vitro. This correlated with the more rapid removal of 8-oxoG from DNA in intact cells with wild-type p53 exposed to exogenous ROS stress. Interestingly, persistent exposure to ROS resulted in the accelerated onset of apoptosis in cells with wild-type p53 when compared to isogenic cells lacking p53. Apoptosis in p53+/+ cells was associated with accumulation and phosphorylation of p53 and its nuclear localization. Taken together, these results indicate that p53 plays a key role in sensing DNA damage induced by anticancer nucleoside analogs and ROS, and in triggering down-stream apoptotic responses. This study provides new mechanistic insights into the functions of p53 in cellular responses to anticancer agents. ^

Patrón génico de fibrosis y apoptosis en nefropatía obstructiva experimental : : modulación por rosuvastatina

La nefropatía obstructiva puede ser un desorden renal complejo de tratar debido al severo cuadro inflamatorio, desbalance oxidativo, apoptosis y fibrosis. Estudios previos sostienen que rosuvastatina (Ros) podría tener utilidad como una opción terapéutica en enfermedades renales que cursarían con apoptosis y fibrosis. Objetivo: Evaluar los posibles efectos antiapoptóticos y antifibróticos de Ros durante la obstrucción ureteral unilateral en ratas neonatas. Materiales y Métodos: Ratas Wistar neonatas de 48 hs. de vida fueron intervenidas quirúrgicamente (grupo experimental) o no (grupo control). Ambos grupos fueron subdivididos en tratadas o no tratadas con Ros (10mg / kg por día) vía oral durante 14 días. Posteriormente se procedió a nefrectomizar y procesar las cortezas renales para determinar por RT-PCR las expresiones de genes: óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), factor promotor génico de chaperonas (hsf1), proteína de shock térmico (hsp70), bax, bcL2, wt1, p53, snail, proteína morfogénica del hueso (bmp7), caderina E, factor transformador de crecimiento (tgf-β) y factor de necrosis tumoral (tnf-α). Resultados: La obstrucción ureteral unilateral neonatal indujo una marcada fibrosis y apoptosis, mientras que el tratamiento con Ros moduló el patrón de genes fibróticos y apoptóticos mediante disminución de la expresión de bmp7, caderina E, wt1, p53 y bcl2; además indujo una caída en la expresión de los genes profibróticos y proapoptóticos (bax, tnf-α y tgf-β). El análisis de los resultados presentados, permiten sugerir que la protección renal de rosuvastatina durante nefropatía obstructiva de ratas neonatas estaría asociado a la interacción entre hsp70 y la biodisponibilidad del óxido nítrico con el concomitante descenso en genes pro-apoptóticos.

Impacto de mancha ojo de rana (Cercospora sojina k. Hara) sobre rendimiento y componentes industriales del grano de soja: aceite y proteína

La mezcla de fungicidas estrobilurina y triazol (E+T) se aplicó a 2 cultivares contrastantes en susceptibilidad a mancha ojo de rana (MOR) (DM3700 y DM3810) en los estadíos R3 o R3+R5; se incluyeron además 2 controles: enfermo y sano. Se avaluó incidencia y severidad de MOR, rendimiento, número de granos (NG), peso de granos (PG), aceite y proteína del grano. Se observaron distintos niveles de severidad entre tratamientos de DM3700 y ausencia de MOR en los tratamientos de DM3810. Se encontró correlación negativa entre severidad y rendimiento. En DM3700 los valores más elevados de severidad se correspondieron con rendimientos más bajos (2117 kg/ha). DM3810 exhibió rendimientos elevados y sin diferencias estadísticas entre tratamientos (3478 kg/ha). Aunque NG y PG disminuyeron en el testigo enfermo DM3700, las reducciones del NG fueron más pronunciadas. No hubo incrementos de rendimiento, NG y/o PG atribuidos a E+T en DM3810. La severidad máxima en el cultivar más susceptible no fue suficiente para disminuir significativamente aceite y proteína. MOR pudo ser controlada en el cultivar susceptible con una única aplicación de E+T en R3. El uso del cultivar resistente a MOR resultó efectivo para controlar la enfermedad y no manifestó beneficios adicionales en rendimiento debido a la aplicación de fungicidas. En este trabajo se concluyó que MOR no afectó la calidad industrial del grano.

Efecto del nivel de la proteína bruta del pienso y del peso inicial de las pollitas sobre los parámetros productivos y la calidad del huevo en gallinas ponedoras rubias

Las aves, al igual que el resto de animales monogástricos no precisan de un nivel de proteína bruta (PB) en el pienso sino de niveles adecuados de aminoácidos (AA) indispensables (Keshavarz and Austic, 2004; Junqueira et al., 2006; Novak et al., 2006). Sin embargo, en la práctica es frecuente que los nutricionistas soliciten niveles de PB en exceso de lo recomendado por el NRC (1999) o FEDNA (2008). De hecho, muchos nutricionistas formulan piensos para inicio de puesta en gallinas rubias con más de 18.5% PB, cuando niveles de 16.5% PB podrían ser adecuados. La razón de utilizar niveles altos de PB es desconocido pero podría estar relacionado con el mayor margen de seguridad lo que evitaría que un aminoácido (AA) indispensable no contemplado afecte al tamaño del huevo y a la productividad. Por contra, un nivel alto de PB aumenta el precio del pienso cuando el coste de las fuentes proteicas es elevado. La inclusión de grasa en el pienso mejora el tamaño del mismo y puede mejorar el peso vivo de las aves (FEDNA, 2008). Un problema de la industria productora de huevos es el relacionado con el peso inicial de las pollitas y su influencia sobre las diversas variables productivas. El PV de las aves podría verse afectado por las características del pienso. El objetivo de este ensayo fue estudiar la influencia del nivel proteico de piensos isonutritivos en relación con la EMAn y los aminoácidos indispensables, sobre la productividad en gallinas rubias.

Identificación y caracterización de la ruta mediada por la proteína G heterotrimérica de Arabidopsis thaliana en la respuesta inmune

La resistencia de las plantas a los hongos necrótrofos como Plectosphaerella cucumerina es genéticamente compleja y depende de la activación coordinada de distintas rutas de señalización (Llorente et al, 2005; Sanchez-Vallet et al, 2010). Entre éstas se encuentran las mediadas por la proteína G heterotrimérica, un complejo formado por tres subunidades (Gα, Gβ y Gγ) que regula tanto la respuesta de inmunidad a diferentes patógenos como distintos procesos de desarrollo (Temple and Jones, 2007). En esta Tesis hemos demostrado que, en Arabidopsis, el monómero funcional formado por las subunidades Gβ y Gγ1/Gγ2 es el responsable de la regulación de la respuesta de defensa, ya que mutantes nulos en estas subunidades (agb1 y agg1 agg2) presentan una alta susceptibilidad al hongo P. cucumerina. Además, hemos identificado varios aminoácidos (Q102, T188 y R235) de la proteína AGB1 esenciales en la interacción con los efectores correspondientes para la regulación de la respuesta inmune (Jiang et al, enviado). Para determinar las bases moleculares de la resistencia mediada por la proteína G heterotrimérica, llevamos a cabo un análisis transcriptómico comparativo entre los genotipos agb1 y Col-0, el cual reveló que la resistencia mediada por AGB1 no depende de rutas defensivas implicadas en la resistencia a hongos necrotrofos, como las mediadas por el ácido salicílico (SA), etileno (ET), jasmónico (JA) o ácido abscísico (ABA), o la ruta de biosíntesis de metabolitos derivados del triptófano. Este estudio mostró que un número significativo de los genes desregulados en respuesta a P. cucumerina en el genotipo agb1 respecto a las plantas silvestres codificaban proteínas con funciones relacionadas con la pared celular. La evaluación de la composición y estructura de la pared de los mutantes de las subunidades de la proteína G heterotrimérica reveló que los genotipos agb1 y agg1 agg2 presentaban alteraciones similares diferentes de las observadas en plantas silvestres Col-0, como una reducción significativa en el contenido de xilosa en la pared. Estos datos sugieren que la proteína G heterotrimérica puede modular la composición/estructura de la pared celular y contribuir, de esta manera, en la regulación de la respuesta inmune (Delgado- Cerezo et al, 2011). La caracterización del interactoma de la proteína G heterotrimérica corroboró la relevancia funcional que presenta en la regulación de la pared celular, ya que un número significativo de las interacciones identificadas estaban comprendidas por proteínas relacionadas directa o indirectamente con la biogénesis y remodelación de la pared celular (Klopffleisch et al, 2011). El papel en inmunidad de algunos de estos potenciales efectores ha sido validado mediante el análisis de la resistencia a P. cucumerina de los mutantes de pérdida de función correspondientes. Con el objetivo de caracterizar las rutas de señalización mediadas por AGB1 e identificar efectores implicados en esta señalización, llevamos a cabo una búsqueda de mutantes supresores de la susceptibilidad de agb1 a P. cucumerina, identificándose varios mutantes sgb (supressor of Gbeta). En esta Tesis hemos caracterizado en detalle el mutante sgb10, que presenta una activación constitutiva de las rutas de señalización mediadas por SA y JA+ET y suprime el fenotipo de susceptibilidad de agb1. SGB10 y AGB1 forman parte de rutas independientes en la regulación de la respuesta inmune, mientras que interaccionan de forma compleja en el control de determinados procesos de desarrollo. La mutación sgb10 ha sido cartografiada entre los genes At3g55010 y At3g56408, que incluye una región con 160 genes. ABSTRACT Plant resistance to necrotrophic fungi Plectosphaerella cucumerina is genetically complex and depends on the interplay of different signalling pathways (Llorente et al, 2005; Sanchez-Vallet et al, 2010). Among others, the heterotrimeric G protein complex has a relevant role. The G protein that is formed by three subunits (Gα, Gβ and Gγ) is a pleiotropic regulator of immune responses to different types of pathogens and developmental issues (Temple and Jones, 2007). Throughout the Thesis, we have demonstrated that Arabidopsis’ functional monomer formed by the Gβ and Gγ1/Gγ2 subunits is a key regulator of defense response, as null mutants (agb1 and agg1 agg2) are equally hypersusceptible to P. cucumerina infection. In addition we have identified several AGB1 aminoacids (Q102, T188 y R235) essentials to interact with specific effectors during the regulation of immune response (Jiang et al, sent).To determine the molecular basis of heterotrimeric G protein mediated resistance we have performed a microarray analysis with agb1-1 and wild type Col-0 plants before and after P. cucumerina challenge. A deep and exhaustive comparative transcriptomical analysis of these plants revealed that AGB1 mediated resistance does not rely on salicilic acid (SA), ethylene (ET), jasmonates (JA), abscisic acid (ABA) or triptophan derived metabolites biosynthesis. However the analysis revealed that a significant number of cell wall related genes are misregulated in the agb1 mutant after pathogen challenge when compared to wild-type plants. The analysis of cell wall composition and structure showed similar cell wall alterations between agb1 and agg1 agg2 mutants that are different from those of wild-type plants, so far the mutants present a significant reduction in xylose levels. All these results suggest that heterotrimeric G protein may regulate immune response through modifications in the cell wall composition/structure (Delgado-Cerezo et al, 2011). The characterization of Heterotrimeric G protein interactome revealed highly connected interactions between the G-protein core and proteins involved in cell wall composition or structure (Klopffleisch et al, 2011). To test the role in immunity of several effectors identified above, we have performed resistance analysis of corresponding null mutants against P. cucumerina. In order to characterize AGB1 mediated signalling pathway and identify additional effectors involved in AGB1-mediated immune response against P. cucumerina, we have performed a screening to isolate mutants with suppression of agb1 phenotype. One of the mutants, named sgb10, has been characterized during the Thesis. The mutant shows constitutive expression of SA, JA+ET-mediated defense signaling pathways to suppres agb1 hypersusceptibility. SGB10 and AGB1 proteins seem to be part of independent pathways in immunity, however its function during development remains unclear. At present, we have mapped the sgb10 mutation between At3g55010 and At3g56408 genes. This region contains 160 genes.

Mouse p53-deficient cancer models as platforms for obtaining genomic predictors of human cancer clinical outcomes

Mutations in the TP53 gene are very common in human cancers, and are associated with poor clinical outcome. Transgenic mouse models lacking the Trp53 gene or that express mutant Trp53 transgenes produce tumours with malignant features in many organs. We previously showed the transcriptome of a p53-deficient mouse skin carcinoma model to be similar to those of human cancers with TP53 mutations and associated with poor clinical outcomes. This report shows that much of the 682-gene signature of this murine skin carcinoma transcriptome is also present in breast and lung cancer mouse models in which p53 is inhibited. Further, we report validated gene-expression-based tests for predicting the clinical outcome of human breast and lung adenocarcinoma. It was found that human patients with cancer could be stratified based on the similarity of their transcriptome with the mouse skin carcinoma 682-gene signature. The results also provide new targets for the treatment of p53-defective tumours.

Inducción de la muda de gallinas ponedoras mediante el uso de alimentos bajos en energía y proteína: efectos en la producción y en la calidad del huevo postmuda

La inducción de la muda en gallinas ponedoras mediante la supresión total del alimento sólido está prohibida en la UE por perjudicar el bienestar de la gallina y su sistema inmunitario. Por ello, es necesario estudiar alternativas (sin ayuno) que logren una adecuada pérdida de peso vivo para que la puesta cese rápidamente, su tract o reproductor se “rejuvenezca”, y la producción de huevos se reanude rápida y satisfactoriamente, con una mínima mortalidad. El objetivo del trabajo fue determinar la eficacia con que tres alimentos (salvado de trigo, cebada y un pienso comercial suministrado en cantidad restringida) podían inducir la muda en ponedoras de dos estirpes genéticas, y analizar comparativamente los resultados cuantitativos y cualitativos obtenidos, tanto por estirpe como por tratamiento. La muda se indujo a 216 gallinas de una estirpe ligera y a 216 gallinas de estirpe semipesada. Las gallinas se alojaron en bloques de 3 jaulas con 4 aves por jaula, con 18 réplicas por estirpe y 12 réplicas por tratamiento. El salvado y la cebada causaron el cese de la puesta más rápidamente (dí as 7 y 9 desde el inicio de la muda; respectivamente) que el pienso restringido (día14) (P<0,001). La producción de huevos durante la muda fue mayor con pienso restringido ( P < 0,001) y también mayor en las semipesadas (28,1%) que en las ligeras ( 18,9%). Tras la muda, las gallinas ligeras tuvieron mayor producción (73,1%) que las semipesadas (70,8%) , aunque un peso medio del huevo inferior (69,8 vs 70,7 g). El salvado dio lugar a una mayor IP (74,6%) pero el peso del huevo fue inferior (69,7 g). Todos los parámetros cualitativos analizados presentaron diferencias significativas entre gallinas ligeras y semipesadas, de uno u otro signo. En cambio, el alimento utilizado para inducir la muda no influyó en la calidad del huevo tras la muda.

Diferencias en composición química y relaciones con la calidad de la proteína de las harinas de soja según origen.

La harina de soja (HS) es la principal fuente de proteína utilizada en la fabricación de piensos. En Europa, la mayor parte de las HS procede de uno de los tres principales países productores: Estados Unidos (USA), Brasil (BRA) y Argentina (ARG). La composición y valor nutricional de las HS varía entre países de origen en función de las variedades cultivadas, las condiciones agronómicas y las condiciones de procesado (Grieshop et al., 2003; De Coca et al., 2008, 2010; Frikha et al., 2012). En un trabajo anterior Mateos et al. (2011) presentaron los resultados obtenidos de una colección de 385 muestras de HS recogidas entre los años 2007 y 2010 procedentes de estos tres países. El presente trabajo tiene como objetivo complementar los resultados anteriores con nuevas muestras procedentes de las cosechas de los años 2011 y 2012. Asimismo se presentarán las correlaciones más destacadas entre componentes analíticos y las variables de calidad de la proteína habitualmente utilizadas por la industria.

Diferencias en composición química y relaciones con la calidad de la proteína de las harinas de soja según origen

La harina de soja (HS) es la principal fuente de proteína utilizada en la fabricación de piensos. En Europa, la mayor parte de las HS procede de uno de los tres principales países productores: Estados Unidos (USA), Brasil (BRA) y Argentina (ARG). La composición y valor nutricional de las HS varía entre países de origen en función de las variedades cultivadas, las condiciones agronómicas y las condiciones de procesado (Grieshop et al., 2003; De Coca et al., 2008, 2010; Frikha et al., 2012). En un trabajo anterior Mateos et al. (2011) presentaron los resultados obtenidos de una colección de 385 muestras de HS recogidas entre los años 2007 y 2010 procedentes de estos tres países. El presente trabajo tiene como objetivo complementar los resultados anteriores con nuevas muestras procedentes de las cosechas de los años 2011 y 2012. Asimismo se presentarán las correlaciones más destacadas entre componentes analíticos y las variables de calidad de la proteína habitualmente utilizadas por la industria.

Efecto de la sustitución de N no proteico por proteína de soja sobre la producción de metano in vitro

Incubations were carried out with batch cultures to study the effects of different nitrogen (N) sources on in vitro fermentation by ruminal micro-organisms of two substrates of variable fermentation rate. The substrates were composed by starch and cellulose in proportions of 75:25 (starch) or 25:75 (cellulose). Three treatments were made by replacing ammonia-N (NH4Cl) with purified soyabean protein (SP) at levels of 0 (NNP), 50% (S50) and 100% (S100) of total N. Compared with NNP, S50 and S100 treatments increased CH4 production by 51.0 and 50.6% for starch and by 7.7 and 29.7% for cellulose substrates, respectively. The increases in volatile fatty acids (VFA) production were 4.4 and 6.3% for starch and 33.1 and 58.9% for cellulose substrates, respectively. These results indicate that the influence of N source on CH4 and VFA production are influenced by the characteristics of the incubated substrate.

Mutually compensatory mutations during evolution of the tetramerization domain of tumor suppressor p53 lead to impaired hetero-oligomerization

We have measured the stability and stoichiometry of variants of the human p53 tetramerization domain to assess the effects of mutation on homo- and hetero-oligomerization. The residues chosen for mutation were those in the hydrophobic core that we had previously found to be critical for its stability but are not conserved in human p73 or p51 or in p53-related proteins from invertebrates or vertebrates. The mutations introduced were either single natural mutations or combinations of mutations present in p53-like proteins from different species. Most of the mutations were substantially destabilizing when introduced singly. The introduction of multiple mutations led to two opposite effects: some combinations of mutations that have occurred during the evolution of the hydrophobic core of the domain in p53-like proteins had additive destabilizing effects, whereas other naturally occurring combinations of mutations had little or no net effect on the stability, there being mutually compensating effects of up to 9.5 kcal/mol of tetramer. The triple mutant L332V/F341L/L344I, whose hydrophobic core represents that of the chicken p53 domain, was nearly as stable as the human domain but had impaired hetero-oligomerization with it. Thus, engineering of a functional p53 variant with a reduced capacity to hetero-oligomerize with wild-type human p53 can be achieved without any impairment in the stability and subunit affinity of the engineered homo-oligomer.