Changing nucleosome positions through modification of the DNA rotational information.

The effects of the rotational information of DNA in determining the in vitro localization of nucleosomal core particles (ncps) have been studied in the Saccharomyces cerevisiae 5S rRNA repeat gene. We have altered the distribution of the phased series of flexibility signals present on this DNA by inserting a 25-bp tract, and we have analyzed the effects of this mutation on the distribution and on the frequencies of ncps, as compared with the wild type and a reference 21-bp insertion mutant. The variation of the standard free energy of nucleosome reconstitution was determined. The results show that the DNA rotational information is a major determinant of ncps positioning, define how many rotationally phased signals are required for the formation of a stable particle, and teach how to modify their distribution through the alteration of the rotational signals.

The purification and characterization of fetal liver hematopoietic stem cells.

Thy-1loSca-1+Lin-Mac-1+CD4- cells have been isolated from the livers of C57BL-Thy-1.1 fetuses. This population appears to be an essentially pure population of hematopoietic stem cells (HSC), in that injection of only six cells into lethally irradiated adult recipients yields a limit dilution frequency of donor cell-reconstituted mice. Sixty-seven to 77% of clones in this population exhibit long-term multilineage progenitor activity. This population appears to include all long-term multilineage reconstituting progenitors in the fetal liver. A high proportion of cells are in cycle, and the absolute number of cells in this population doubles daily in the fetal liver until 14.5 days postcoitum. At 15.5 days postcoitum, the frequency of this population falls dramatically. Long-term reconstituting HSC clones from the fetal liver give rise to higher levels of reconstitution in lethally irradiated mice than long-term reconstituting HSC from the bone marrow. The precise phenotypic and functional characteristics of HSC vary according to tissue and time during ontogeny.

Activation of Tsk and Btk tyrosine kinases by G protein beta gamma subunits.

Tsk/Itk and Btk are members of the pleckstrin-homology (PH) domain-containing tyrosine kinase family. The PH domain has been demonstrated to be able to interact with beta gamma subunits of heterotrimeric guanine nucleotide-binding proteins (G proteins) (G beta gamma) and phospholipids. Using cotransfection assays, we show here that the kinase activities of Tsk and Btk are stimulated by certain G beta gamma subunits. Furthermore, using an in vitro reconstitution assay with purified bovine brain G beta gamma subunits and the immunoprecipitated Tsk, we find that Tsk kinase activity is increased by G beta gamma subunits and another membrane factor(s). These results indicate that this family of tyrosine kinases could be an effector of heterotrimeric G proteins.

Coenzyme Q reductase from liver plasma membrane: purification and role in trans-plasma-membrane electron transport.

A specific requirement for coenzyme Q in the maintenance of trans-plasma-membrane redox activity is demonstrated. Extraction of coenzyme Q from membranes resulted in inhibition of NADH-ascorbate free radical reductase (trans electron transport), and addition of coenzyme Q10 restored the activity. NADH-cytochrome c oxidoreductase (cis electron transport) did not respond to the coenzyme Q status. Quinone analogs inhibited trans-plasma-membrane redox activity, and the inhibition was reversed by coenzyme Q. A 34-kDa coenzyme Q reductase (p34) has been purified from pig-liver plasma membranes. The isolated enzyme was sensitive to quinone-site inhibitors. p34 catalyzed the NADH-dependent reduction of coenzyme Q10 after reconstitution in phospholipid liposomes. When plasma membranes were supplemented with extra p34, NADH-ascorbate free radical reductase was activated but NADH-cytochrome c oxidoreductase was not. These results support the involvement of p34 as a source of electrons for the trans-plasma-membrane redox system oxidizing NADH and support coenzyme Q as an intermediate electron carrier between NADH and the external acceptor ascorbate free radical.

Rapid RNA polymerase genetics: one-day, no-column preparation of reconstituted recombinant Escherichia coli RNA polymerase.

We present a simple, rapid procedure for reconstitution of Escherichia coli RNA polymerase holoenzyme (RNAP) from individual recombinant alpha, beta, beta', and sigma 70 subunits. Hexahistidine-tagged recombinant alpha subunit purified by batch-mode metal-ion-affinity chromatography is incubated with crude recombinant beta, beta', and sigma 70 subunits from inclusion bodies, and the resulting reconstituted recombinant RNAP is purified by batch-mode metal-ion-affinity chromatography. RNAP prepared by this procedure is indistinguishable from RNAP prepared by conventional methods with respect to subunit stoichiometry, alpha-DNA interaction, catabolite gene activator protein (CAP)-independent transcription, and CAP-dependent transcription. Experiments with alpha (1-235), an alpha subunit C-terminal deletion mutant, establish that the procedure is suitable for biochemical screening of subunit lethal mutants.

Long-term in vivo expression of the human glucocerebrosidase gene in nonhuman primates after CD34+ hematopoietic cell transduction with cell-free retroviral vector preparations.

Successful gene transfer into stem cells would provide a potentially useful therapeutic modality for treatment of inherited and acquired disorders affecting hematopoietic tissues. Coculture of primate bone marrow cells with retroviral producer cells, autologous stroma, or an engineered stromal cell line expressing human stem cell factor has resulted in a low efficiency of gene transfer as reflected by the presence of 0.1-5% of genetically modified cells in the blood of reconstituted animals. Our experiments in a nonhuman primate model were designed to explore various transduction protocols that did not involve coculture in an effort to define clinically useful conditions and to enhance transduction efficiency of repopulating cells. We report the presence of genetically modified cells at levels ranging from 0.1% (granulocytes) to 14% (B lymphocytes) more than 1 year following reconstitution of myeloablated animals with CD34+ immunoselected cells transduced in suspension culture with cytokines for 4 days with a retrovirus containing the glucocerebrosidase gene. A period of prestimulation for 7 days in the presence of autologous stroma separated from the CD34+ cells by a porous membrane did not appear to enhance transduction efficiency. Infusion of transduced CD34+ cells into animals without myeloablation resulted in only transient appearance of genetically modified cells in peripheral blood. Our results document that retroviral transduction of primate repopulating cells can be achieved without coculture with stroma or producer cells and that the proportion of genetically modified cells may be highest in the B-lymphoid lineage under the given transduction conditions.

Association of a polynuclear iron-sulfur center with a mutant FNR protein enhances DNA binding.

In the facultative anaerobe Escherichia coli, the transcription factor FNR (fumarate nitrate reduction) regulates gene expression in response to oxygen deprivation. To investigate how the activity of FNR is regulated by oxygen availability, two mutant proteins, DA154 and LH28-DA154, which have enhanced in vivo activity in the presence of oxygen, were purified and compared. Unlike other previously examined FNR preparations, the absorption spectrum of LH28-DA154 had two maxima at 324 nm and 419 nm, typical of iron-sulfur (Fe-S)-containing proteins. Consistent with these data, metal analysis showed that only the LH28-DA154 protein contained a significant amount of iron and acid-labile sulfide, and, by low temperature EPR spectroscopy, a signal typical of a [3Fe-4S]+ cluster was detected. The LH28-DA154 protein that contained the Fe-S cluster also contained a higher proportion of dimers and had a 3- to 4-fold higher apparent affinity for the target DNA than the DA154 protein. In agreement with this, we found that when the LH28-DA154 protein was treated with an iron chelator (alpha,alpha'-dipyridyl), it lost its characteristic absorption and the apparent affinity for DNA was reduced 6-fold. However, increased DNA binding and the characteristic absorption spectrum could be restored by in vitro reconstitution of the Fe-S center. DNA binding of the LH28-DA154 protein was also affected by the redox state of the Fe-S center, since protein exposed to oxygen bound 1/10th as much DNA as the protein reduced anaerobically with dithionite. The observation that DNA binding is enhanced when the Fe-S center is reduced indicates that the redox state of the Fe-S center affects the DNA-binding activity of this protein and suggests a possible mechanism for regulation of the wild-type protein.

Estudo do exossomo de Archaea e de sua interação com a proteína reguladora PaNip7

O exossomo é um complexo multiproteico conservado evolutivamente de archaea a eucariotos superiores que desempenha funções celulares essenciais tais como: atividade exoribonucleolítica 3\'→5\', regulação dos níveis de mRNA, maturação de RNAs estruturais e controle de qualidade de RNAs durante os vários estágios do mecanismo de expressão gênica. Em Archaea, o exossomo é composto por até quatro subunidades diferentes, duas com domínios de RNase PH, aRrp41 e aRrp42, e duas com domínios de ligação a RNAs, aCsl4 e aRrp4. Três cópias das proteínas aRrp4 e/ou aCsl4 se associam com o núcleo hexamérico catalítico do anel de RNase PH e completam a formação do complexo. A proteína PaNip7 é um cofator de regulação do exossomo da archaea Pyrococcus abyssi e atua na inibição do complexo enzimático ligando-se simultaneamente ao exossomo e a RNAs. Neste projeto, a reconstituição in vitro do exossomo da archaea Pyrococcus abyssi formado pela proteína de topo PaCsl4 foi obtida. Para tanto foram realizadas análises de interação proteica usando as técnicas de cromatografia de afinidade, gel filtração e SDS-PAGE. Em adição à formação da isoforma PaCsl4-exossomo, um fragmento peptídico correspondente à região C-terminal da PaNip7 foi sintetizado pelo método da fase sólida, purificado por RP-HPLC e o purificado foi caracterizado por LC/ESI-MS almejando realizar futuros experimentos de interação com o exossomo.

Resposta imune do antígeno de superfície de hepatite B administrado via nasal em nanopartículas de quitosana liofilizadas

A nanotecnologia tornou possível estruturar nanopartículas (NPs), utilizando-se polímeros biodegradáveis e atóxicos, como a quitosana (QS) - capaz de carrear e disponibilizar antígenos para a mucosa, devido sua propriedade mucoadesiva. Uma vacina liofilizada, em comparação a uma formulação líquida, possui inúmeras vantagens, tais como melhora na estabilidade do produto e melhor resistência às variações de temperatura, aumentando sua vida de prateleira e possibilitando melhor logística do produto aos locais onde o acesso à rede refrigerada é difícil; ademais, um produto liofilizado tem sua mucoadesividade aumentada, possibilitando maior tempo de permanência na mucosa. O presente trabalho teve como objetivo observar a resposta imune, em camundongos, de uma vacina desenvolvida por um mecanismo de entrega intranasal do HBsAg (Antígeno de superfície da Hepatite B) encapsulado pelo método de incorporação em nanopartículas de quitosana (NPs) liofilizadas. A formação das NPs foi realizada pela interação eletroestática da quitosana e do TPP (tripolifosfato de sódio), utilizando método de geleificação iônica. Formulações de NPs com glicina 5% apresentaram boas características após reconstituição, umidade residual inferior a 1% e processo de liofilização de 13 horas. Foi avaliada a imunogenicidade da inoculação do HBsAg em formulações de NPs de quitosana líquida e liofilizada, verificando-se que a forma líquida produziu anticorpos IgG contra HBsAg.

Interações moleculares no mecanismo de ação da galectina-4 humana

A galectina-4 humana (HGal-4), pertencente à família das galectinas, possui dois domínios de reconhecimento de carboidratos (CRDs) com alta afinidade para β-galactosídeos e se encontra amplamente distribuída em células normais e neoplásicas de diferentes organismos. Suas funções snglobam uma grande variedade de eventos celulares, tais como processos inflamatórios, neoplásicos, progressão tumoral e metástase. Entretanto, muitas perguntas sobre suas interações com diferentes carboidratos, a especificidade destas interações e o papel específico das galectinas permanecem ainda sem resposta. No presente trabalho, propomos a investigação das interações galectina-glicano da galectina-4 humana e de seus domínios CRDs independentes (CRD-I e CRD-II) através de um conjunto de métodos biofísicos. Através do método de dicroísmo circular (CD), usando várias regiões espectrais, e fluorescência fomos capazes de entender mudanças ocorrentes na estrutura secundária e terciária das protéinas quando da interação com lactose/sacarose. Estes dados, juntamente com testes de hemaglutinação, mostraram que a glectina-4 e os CRDs respondem de forma distinta à ligação com açúcar. Por diferentes técnicas (fluorescência, ITC e MST) determinamos as constantes de dissociação para os domínios CRDs (Kd ~0,5 mM) e para HGal-4 e, de forma qualitativa, os valores obtidos indicaram possíveis estados oligoméricos dessas proteínas. A investigação da interação proteína-membrana da HGal-4 foi feita, primeiramente, com miméticos de membranas e monitorada pela técnica de RPE em crescente complexidade de composição de tais miméticos, indo desde composições mais simples, passando por lipid rafts na presença de diferentes glicolipídeos (GM1, LPS) e chegando-se à interação com células tumorais (U87MG, T98G e HT-29). Tais experimentos mostraram que galectina-4 reconhece e se liga naqueles modelos onde existem glicanos complexos na superfície. Investigamos também a participação de HGal-4 endógena e exógena no tratamento quimioterápico de células tumorais e verificamos um papel importante de HGal-4 para células HT-29. Finalizando esta tese, apresentamos o trabalho realizado em um ano de estágio na University of Oxford, durante o qual, investigamos a estrutura da região C-terminal de um receptor da família GPCR, qual seja o receptor de neurotensina NTS1. Aqui, mais uma vez, foi empregada a técnica de RPE que aliada à produção/marcação de mutantes do receptor, permitiu determinar que a hélice H8 se estabiliza quando em proteolipossomos.

Artefatos funerários como fontes para a história de ofícios urbanos artesanais

Este artigo descreve o uso de artefatos funerários na reconstituição histórica do processo de trabalho em marmorarias instaladas no município de São Carlos (São Paulo, Brasil), no período 1890-1950. Observação direta e registro fotográfico de artefatos funerários, exame de ferramentas de trabalho e utilização de fontes orais permitiram a reconstituição do processo de trabalho. A composição química de fragmentos de artefatos funerários foi determinada por Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura, evidenciando matérias-primas e sua combinação e uso no processo de trabalho. Considerando-se as etapas produtivas da indústria de rochas ornamentais (extração, serragem e beneficiamento final), os artefatos funerários indicam que as marmorarias inseriam-se na etapa de beneficiamento final. As marmorarias integravam os setores de base técnica artesanal da indústria brasileira, apresentando: baixo grau de concentração de capital e de operários; predomínio da habilidade do ofício especializado; separação pouco nítida entre trabalhadores e instrumentos de trabalho; identificação do trabalhador com o produto. Artefatos de mármore e granito eram destinados a brasileiros de segmentos sociais abastados, durante o início da imigração na cidade de São Carlos (final do século XIX). A partir de 1920, italianos incorporam-se a clientela dos marmoristas, indicando a mobilidade social do imigrante na cidade.

Rôle de l'isoforme p35 de la chaîne invariante humaine dans la formation et le transport de complexes de CMH II

La présentation antigénique par les molécules de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH II) est un mécanisme essentiel au contrôle des pathogènes par le système immunitaire. Le CMH II humain existe en trois isotypes, HLA-DP, DQ et DR, tous des hétérodimères composés d’une chaîne α et d’une chaîne β. Le CMH II est entre autres exprimé à la surface des cellules présentatrices d’antigènes (APCs) et des cellules épithéliales activées et a pour fonction de présenter des peptides d’origine exogène aux lymphocytes T CD4+. L’oligomérisation et le trafic intracellulaire du CMH II sont largement facilités par une chaperone, la chaîne invariante (Ii). Il s’agit d’une protéine non-polymorphique de type II. Après sa biosynthèse dans le réticulum endoplasmique (ER), Ii hétéro- ou homotrimérise, puis interagit via sa région CLIP avec le CMH II pour former un complexe αβIi. Le complexe sort du ER pour entamer son chemin vers différents compartiments et la surface cellulaire. Chez l’homme, quatre isoformes d’Ii sont répertoriées : p33, p35, p41 et p43. Les deux isoformes exprimées de manière prédominante, Iip33 et p35, diffèrent par une extension N-terminale de 16 acides aminés portée par Iip35. Cette extension présente un motif de rétention au réticulum endoplasmique (ERM) composé des résidus RXR. Ce motif doit être masqué par la chaîne β du CMH II pour permettre au complexe de quitter le ER. Notre groupe s’est intéressé au mécanisme du masquage et au mode de sortie du ER des complexes αβIi. Nous montrons ici que l’interaction directe, ou en cis, entre la chaîne β du CMH II et Iip35 dans une structure αβIi est essentielle pour sa sortie du ER, promouvant la formation de structures de haut niveau de complexité. Par ailleurs, nous démontrons que NleA, un facteur de virulence bactérien, permet d’altérer le trafic de complexes αβIi comportant Iip35. Ce phénotype est médié par l’interaction entre p35 et les sous-unités de COPII. Bref, Iip35 joue un rôle central dans la formation des complexes αβIi et leur transport hors du ER. Ceci fait d’Iip35 un régulateur clef de la présentation antigénique par le CMH II.

Lymphatic vessel function in atherosclerosis

L'athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique caractérisée par l'accumulation de cholestérol dans la paroi artérielle et associée à une réponse immunitaire anormale dans laquelle les macrophages jouent un rôle important. Récemment, il a été démontré que les vaisseaux lymphatiques jouent un rôle primordial dans le transport inverse du cholestérol (Martel et al. JCI 2013). L’objectif global de mon stage de maîtrise a été de mieux caractériser la dysfonction lymphatique associée à l’athérosclérose, en étudiant de plus près l’origine physiologique et temporelle de ce mauvais fonctionnement. Notre approche a été d’étudier, depuis l’initiation de l’athérosclérose jusqu’à la progression d’une lésion athérosclérotique tardive, la physiologie des deux constituants principaux qui forment les vaisseaux lymphatiques : les capillaires et collecteurs lymphatiques. En utilisant comme modèle principal des souris Ldlr-/-; hApoB100+/+, nous avons pu démontrer que la dysfonction lymphatique est présente avant même l’apparition de l’athérosclérose, et que cette dysfonction est principalement associée avec un défaut au niveau des vaisseaux collecteurs, limitant ainsi le transport de la lymphe des tissus périphériques vers le sang. De plus, nous avons démontré pour la première fois l’expression du récepteur au LDL par les cellules endothéliales lymphatiques. Nos travaux subséquents démontrent que ce défaut de propulsion de la lymphe pourrait être attribuable à l’absence du récepteur au LDL, et que la dysfonction lymphatique observée précocement dans l’athérosclérose peut être limitée par des injections systémiques de VEGF (vascular endothelial growth factor) –C. Ces résultats suggèrent que la caractérisation fonctionnelle de la capacité de pompage des vaisseaux collecteurs serait une condition préalable à la compréhension de l'interaction entre la fonction du système lymphatique et la progression de l'athérosclérose. Ultimement, nos travaux nous ont amené à considérer de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans la prévention et le traitement de l’athérosclérose.

Développement d’un nouveau modèle murin expérimental de sclérodermie

La sclérodermie (SSc) est une maladie rare affectant les personnes génétiquement prédisposées d’une réponse immunitaire défectueuse. Malgré les derniers avancements et développements dans le domaine, l’étiologie et la pathogénèse de la maladie demeurent peu comprises. Par ailleurs, il y a un ralentissement dans la compréhension de cette maladie à cause du manque de modèle animal représentatif de la SSc humaine. Malgré plusieurs lacunes, les souris traitées avec la bléomycine ou portant des modifications génétiques (TSK-1) sont très utilisées dans les études précliniques de la SSc mais elles ne présentent pas toutes les caractéristiques de cette maladie. Pour contribuer à la recherche sur la SSc, la stagiaire postdoctorale Dre Heena Mehta a développé dans le laboratoire du Dre Sarfati en collaboration avec le Dr Senécal, un modèle de souris expérimental induit par l’immunisation de cellules dendritiques (DCs) chargées de peptides de la protéine topoisomérase I (TOPOIA et TOPOIB). Dans le but de caractériser ce modèle murin et d’établir un profil immunitaire, j’ai concentré mes analyses principalement sur les caractéristiques de la SSc telles que la fibrose, l’inflammation, l’hyper-γ-globulinémie polyclonale, la vasculopathie ainsi que de l’expression de cytokines. Brièvement, l’immunisation de souris avec les DCs chargées avec la topoisomérase I (TOPOI) a induit l’inflammation pulmonaire et cutanée, en plus de la fibrose sous forme diffuse (dcSSc). Les souris présentaient également des symptômes de la vasculopathie ainsi que des taux élevés d’anticorps polyclonaux. Les résultats démontraient que les peptides TOPOIA étaient efficaces dans l’induction de la fibrose et de la réponse inflammatoire alors que les peptides TOPOIB étaient surtout impliqués dans la fibrose cutanée. En plus de nos résultats, les observations préliminaires sur le profil de cytokines tissulaires suggéraient que ce modèle pourrait remplacer ou complémenter les autres modèles animaux de SSc.

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.