gamma/delta and other unconventional T lymphocytes: what do they see and what do they do?

T lymphocytes recognize specific ligands by clonally distributed T-cell receptors (TCR). In humans and most animals, the vast majority of T cells express a TCR composed of an alpha chain and a beta chain, whereas a minor T-cell population is characterized by the TCR gamma/delta. Almost all of our knowledge about T cells stems from alpha/beta T cells and only now are we beginning to understand gamma/delta T cells. In contrast to conventional alpha/beta T cells, which are specific for antigenic peptides presented by gene products of the major histocompatibility complex, gamma/delta T cells directly recognize proteins and even nonproteinacious phospholigands. These findings reveal that gamma/delta T cells and alpha/beta T cells recognize antigen in a fundamentally different way and hence mitigate the dogma of exclusive peptide-major histocompatibility complex recognition by T cells. A role for gamma/delta T cells in antimicrobial immunity has been firmly established. Although some gamma/delta T cells perform effector functions, regulation of the professional and the nonprofessional immune system seems to be of at least equal importance. The prominent residence of gamma/delta T cells in epithelial tissues and the rapid mobilization of gamma/delta T cells in response to infection are consistent with such regulatory activities under physiological and pathologic conditions. Thus, although gamma/delta T cells are a minor fraction of all T cells, they are not just uninfluential kin of alpha/beta T cells but have their unique raison d'être.

Trinucleotide repeats and long homopeptides in genes and proteins associated with nervous system disease and development.

Several human neurological disorders are associated with proteins containing abnormally long runs of glutamine residues. Strikingly, most of these proteins contain two or more additional long runs of amino acids other than glutamine. We screened the current human, mouse, Drosophila, yeast, and Escherichia coli protein sequence data bases and identified all proteins containing multiple long homopeptides. This search found multiple long homopeptides in about 12% of Drosophila proteins but in only about 1.7% of human, mouse, and yeast proteins and none among E. coli proteins. Most of these sequences show other unusual sequence features, including multiple charge clusters and excessive counts of homopeptides of length > or = two amino acid residues. Intriguingly, a large majority of the identified Drosophila proteins are essential developmental proteins and, in particular, most play a role in central nervous system development. Almost half of the human and mouse proteins identified are homeotic homologs. The role of long homopeptides in fine-tuning protein conformation for multiple functional activities is discussed. The relative contributions of strand slippage and of dynamic mutation are also addressed. Several new experiments are proposed.

Sequence similarity analysis of Escherichia coli proteins: functional and evolutionary implications.

A computer analysis of 2328 protein sequences comprising about 60% of the Escherichia coli gene products was performed using methods for database screening with individual sequences and alignment blocks. A high fraction of E. coli proteins--86%--shows significant sequence similarity to other proteins in current databases; about 70% show conservation at least at the level of distantly related bacteria, and about 40% contain ancient conserved regions (ACRs) shared with eukaryotic or Archaeal proteins. For > 90% of the E. coli proteins, either functional information or sequence similarity, or both, are available. Forty-six percent of the E. coli proteins belong to 299 clusters of paralogs (intraspecies homologs) defined on the basis of pairwise similarity. Another 10% could be included in 70 superclusters using motif detection methods. The majority of the clusters contain only two to four members. In contrast, nearly 25% of all E. coli proteins belong to the four largest superclusters--namely, permeases, ATPases and GTPases with the conserved "Walker-type" motif, helix-turn-helix regulatory proteins, and NAD(FAD)-binding proteins. We conclude that bacterial protein sequences generally are highly conserved in evolution, with about 50% of all ACR-containing protein families represented among the E. coli gene products. With the current sequence databases and methods of their screening, computer analysis yields useful information on the functions and evolutionary relationships of the vast majority of genes in a bacterial genome. Sequence similarity with E. coli proteins allows the prediction of functions for a number of important eukaryotic genes, including several whose products are implicated in human diseases.

The leukemia-associated-protein (LAP) domain, a cysteine-rich motif, is present in a wide range of proteins, including MLL, AF10, and MLLT6 proteins.

We have identified and further characterized a Caenorhabditis elegans gene, CEZF, that encodes a protein with substantial homology to the zinc finger and leucine zipper motifs of the human gene products AF10, MLLT6, and BR140. The first part of the zinc finger region of CEZF has strong similarity to the corresponding regions of AF10 (66%) and MLLT6 (64%) at the cDNA level. As this region is structurally different from previously described zinc finger motifs, sequence homology searches were done. Twenty-five other proteins with a similar motif were identified. Because the functional domain of this motif is potentially disrupted in leukemia-associated chromosomal translocations, we propose the name of leukemia-associated protein (LAP) finger. On the basis of these comparisons, the LAP domain consensus sequence is Cys1-Xaa1-2-Cys2-Xaa9-21-Cys3-Xaa2-4 -Cys4-Xaa4-5-His5-Xaa2-Cys6-Xaa12-46 - Cys7-Xaa2-Cys8, where subscripted numbers represent the number of amino acid residues. We review the evidence that this motif binds zinc, is the important DNA-binding domain in this group of regulatory proteins, and may be involved in leukemogenesis.

Radiometal labeling of recombinant proteins by a genetically engineered minimal chelation site: technetium-99m coordination by single-chain Fv antibody fusion proteins through a C-terminal cysteinyl peptide.

We describe a method to facilitate radioimaging with technetium-99m (99mTc) by genetic incorporation of a 99mTc chelation site in recombinant single-chain Fv (sFv) antibody proteins. This method relies on fusion of the sFv C terminus with a Gly4Cys peptide that specifically coordinates 99mTc. By using analogues of the 26-10 anti-digoxin sFv as our primary model, we find that addition of the chelate peptide, to form 26-10-1 sFv', does not alter the antigen-binding affinity of sFv. We have demonstrated nearly quantitative chelation of 0.5-50 mCi of 99mTc per mg of 26-10-1 sFv' (1 Ci = 37 GBq). These 99mTc-labeled sFv' complexes are highly stable to challenge with saline buffers, plasma, or diethylenetriaminepentaacetic acid. We find that the 99mTc-labeled 741F8-1 sFv', specific for the c-erbB-2 tumor-associated antigen, is effective in imaging human ovarian carcinoma in a scid mouse tumor xenograft model. This fusion chelate methodology should be applicable to diagnostic imaging with 99mTc and radioimmunotherapy with 186Re or 188Re, and its use could extend beyond the sFv' to other engineered antibodies, recombinant proteins, and synthetic peptides.

Close association of the alpha subunits of Gq and G11 G proteins with actin filaments in WRK1 cells: relation to G protein-mediated phospholipase C activation.

A selective polyclonal antibody directed toward the C-terminal decapeptide common to the alpha subunits of Gq and G11 G proteins (G alpha q/G alpha 11) was prepared and used to investigate the subcellular distribution fo these proteins in WRK1 cells, a rat mammary tumor cell line. In immunoblots, the antibody recognized purified G alpha q and G alpha 11 proteins and labeled only two bands corresponding to these alpha subunits. Functional studies indicated that this antibody inhibited vasopressin- and guanosine 5'-[alpha-thio]triphosphate-sensitive phospholipase C activities. Immunofluorescence experiments done with this antibody revealed a filamentous labeling corresponding to intracytoplasmic and perimembranous actin-like filament structures. Colocalization of G alpha q/G alpha 11 and F-actin filaments (F-actin) was demonstrated by double-labeling experiments with anti-G alpha q/G alpha 11 and anti-actin antibodies. Immunoblot analysis of membrane, cytoskeletal, and F-actin-rich fractions confirmed the close association of G alpha q/G alpha 11 with actin. Large amounts of G alpha q/G alpha 11 were recovered in the desmin- and tubulin-free F-actin-rich fraction obtained by a double depolymerization-repolymerization cycle. Disorganization of F-actin filaments with cytochalasin D preserved G alpha q/G alpha 11 and F-actin colocalization but partially inhibited vasopressin- and fluoroaluminate-sensitive phospholipase C activity, suggesting that actin-associated G alpha q/G alpha 11 proteins play a role in signal transduction.

Complex formation in yeast double-strand break repair: participation of Rad51, Rad52, Rad55, and Rad57 proteins.

The repair of DNA double-strand breaks in Saccharomyces cerevisiae requires genes of the RAD52 epistasis group, of which RAD55 and RAD57 are members. Here, we show that the x-ray sensitivity of rad55 and rad57 mutant strains is suppressible by overexpression of RAD51 or RAD52. Virtually complete suppression is provided by the simultaneous overexpression of RAD51 and RAD52. This suppression occurs at 23 degrees C, where these mutants are more sensitive to x-rays, as well as at 30 degrees C and 36 degrees C. In addition, a recombination defect of rad55 and rad57 mutants is similarly suppressed. Direct in vivo interactions between the Rad51 and Rad55 proteins, and between Rad55 and Rad57, have also been identified by using the two-hybrid system. These results indicate that these four proteins constitute part of a complex, a "recombinosome," to effect the recombinational repair of double-strand breaks.

Structural variety of arginine-rich RNA-binding peptides.

Arginine-rich domains are used by a variety of RNA-binding proteins to recognize specific RNA hairpins. It has been shown previously that a 17-aa arginine-rich peptide from the human immunodeficiency virus Rev protein binds specifically to its RNA site when the peptide is in an alpha-helical conformation. Here we show that related peptides from splicing factors, viral coat proteins, and bacteriophage antiterminators (the N proteins) also have propensities to form alpha-helices and that the N peptides require helical conformations to bind to their cognate RNAs. In contrast, introducing proline mutations into the arginine-rich domain of the human immunodeficiency virus Tat protein abolishes its potential to form an alpha-helix but does not affect RNA-binding affinity in vitro or in vivo. Based on results from several peptide-RNA model systems, we suggest that helical peptides may be used to recognize RNA structures having particularly wide major grooves, such as those found near loops or large bulges, and that nonhelical or extended peptides may be used to recognize less accessible grooves.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Regulation of ammonium assimilation in Haloferax mediterranei: Interaction between glutamine synthetase and two GlnK proteins

GlnK proteins belong to the PII superfamily of signal transduction proteins and are involved in the regulation of nitrogen metabolism. These proteins are normally encoded in an operon together with the structural gene for the ammonium transporter AmtB. Haloferax mediterranei possesses two genes encoding for GlnK, specifically, glnK1 and glnK2. The present study marks the first investigation of PII proteins in haloarchaea, and provides evidence for the direct interaction between glutamine synthetase and both GlnK1 and GlnK2. Complex formation between glutamine synthetase and the two GlnK proteins is demonstrated with pure recombinant protein samples using in vitro activity assays, gel filtration chromatography and western blotting. This protein–protein interaction increases glutamine synthetase activity in the presence of 2-oxoglutarate. Separate experiments that were carried out with GlnK1 and GlnK2 produced equivalent results.

Polymerizable Peptide Monomers for the Targeted and Intracellular Delivery of Cancer Therapeutics

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Population pharmacokinetics of hydroxychloroquine in patients with rheumatoid arthritis

Hydroxychloroquine (HCQ) is an antimalarial drug that is also used as a second-line treatment of rheumatoid arthritis (RA). Clinically, the use of HCQ is characterized by a long delay in the onset of action, and withdrawal of treatment is often a result of inefficacy rather than from toxicity. The slow onset of action can be attributed to the pharmacokinetics (PK) of HCQ, and wide interpatient variability is evident. Tentative relationships between concentration and effect have been made, but to date, no population PK model has been developed for HCQ. This study aimed to develop a population PK model including an estimation of the oral bioavailability of HCQ. In addition, the effects of the coadministration of methotrexate on the PK of HCQ were examined. Hydroxychloroquine blood concentration data were combined from previous pharmacokinetic studies in patients with rheumatoid arthritis. A total of 123 patients were studied, giving the data cohort from four previously published studies. Two groups of patients were included: 74 received hydroxychloroquine (HCQ) alone, and 49 received HCQ and methotrexate (MTX). All data analyses were carried out using the NONMEM program. A one-compartment PK model was supported, rather than a three-compartment model as previously published, probably because of the clustering of concentrations taken at the end of a dosing interval. The population estimate of bioavailability of 0.75 (0.07), n = 9, was consistent with literature values. The parameter values from the final model were: (Cl) over bar = 9.9 +/- 0.4 L/h, (V) over bar 605 +/- 91 L, (k(d)) over bar = 0.77 +/- 0.22 hours(-1), (t(tag)) over bar = 0.44 +/- 0.02 hours. Clearance was not affected by the presence of MTX, and, hence, steady-state drug concentrations and maintenance dosage requirements were similar. A population PK model was successfully developed for HCQ.

Acyl glucuronide reactivity in perspective: biological consequences

The metabolic conjugation of exogenous and endogenous carboxylic acid substrates with endogenous glucuronic acid, mediated by the uridine diphosphoglucuronosyl transferase (UGT) superfamily of enzymes, leads to the formation of acyl glucuronide metabolites. Since the late 1970s, acyl glucuronides have been increasingly identified as reactive electrophilic metabolites, capable of undergoing three reactions: intramolecular rearrangement, hydrolysis, and intermolecular reactions with proteins leading to covalent drug-protein adducts. This essential dogma has been accepted for over a decade. The key question proposed by researchers, and now the pharmaceutical industry, is: does or can the covalent modification of endogenous proteins, mediated by reactive acyl glucuronide metabolites, lead to adverse drug reactions, perhaps idiosyncratic in nature? This review evaluates the evidence for acyl glucuronide-derived perturbation of homeostasis, particularly that which might result from the covalent modification of endogenous proteins and other macromolecules. Because of the availability of acyl glucuronides for test tube/in vitro experiments, there is now a substantial literature documenting their rearrangement, hydrolysis and covalent modification of proteins in vitro. It is certain from in vitro experiments that serum albumin, dipeptidyl peptidase IV, tubulin and UGTs are covalently modified by acyl glucuronides. However, these in vitro experiments have been specifically designed to amplify any interference with a biological process in order to find biological effects. The in vivo situation is not at all clear. Certainly it must be concluded that all humans taking carboxylate drugs that form reactive acyl glucuronides will form covalent drug-protein adducts, and it must also be concluded that this in itself is normally benign. However, there is enough in vivo evidence implicating acyl glucuronides, which, when backed up by in vivo circumstantial and documented in vitro evidence, supports the view that reactive acyl glucuronides may initiate toxicity/immune responses. In summary, though acyl glucuronide-derived covalent modification of endogenous macromolecules is well-defined, the work ahead needs to provide detailed links between such modification and its possible biological consequences. (C) 2003 Elsevier Science Ireland Ltd. All rights reserved.

IRS-1 regulation in health and disease

The global incidence of diabetes is increasing at epidemic rates. Estimates suggest there are currently 150 million people with diabetes and this number is expected to double in the next 20 years. Type 2 diabetes accounts for 95% of all cases and is characterized in part by impaired sensitivity to insulin or 'insulin resistance'. Defects in the insulin signalling pathways underpin this resistance. In the current article we discuss the regulation of Insulin Receptor Substrate-1 (IRS-1), a protein that plays a pivotal role in insulin signalling and whose function is impaired in subjects with insulin resistance. Coordination of IRS-1 function is multi-faceted, involving phosphorylation of IRS-1 at multiple serine/threonine residues. This controls many aspects of IRS-1, including its interaction with the insulin receptor and subsequent tyrosine phosphorylation, as well as its subcellular distribution and targeting for degradation by the proteasome. Such tight control ensures appropriate transduction and attenuation of the insulin signal, thereby regulating insulin action in healthy individuals. Emerging evidence indicates that `diabetogenic factors' associated with insulin resistance, such as TNFalpha and elevated circulating fatty acids, impact on insulin signalling at the level of IRS-1 serine/threonine phosphorylation. The expression and/or activity of several kinases, such as IkappaB kinase beta (IKKbeta) and salt-induced kinase 2 (SIK2), and the phosphorylation of IRS-1 at key sites, such as Ser307 and Ser789, are increased in states of insulin resistance. Identifying the pathways by which such factors activate these and other kinases, and de. ning the precise roles of specific serine/threonine phosphorylation events in IRS-1 regulation, represent important goals which may eventually provide a rationale for therapeutic intervention.

A multicentre, randomized, double-blind, controlled trial of nebulized epinephrine in infants with acute bronchiolitis

Background The treatment of infants with bronchiolitis is largely supportive. The role of bronchodilators is controversial. Most studies of the use of bronchodilators have enrolled small numbers of subjects and have examined only short-term outcomes, such as clinical scores. Methods We conducted a randomized, double-blind, controlled trial comparing nebulized single-isomer epinephrine with placebo in 194 infants admitted to four hospitals in Queens-land, Australia, with a clinical diagnosis of bronchiolitis. Three 4-ml doses of 1 percent nebulized epinephrine or three 4-ml doses of normal saline were administered at four-hour intervals after hospital admission. Observations were made at admission and just before, 30 minutes after, and 60 minutes after each dose. The primary outcome measures were the length of the hospital stay and the time until the infant was ready for discharge. The secondary outcome measures were the degree of change in the respiratory rate, the heart rate, and the respiratory-effort score and the time that supplemental oxygen was required. Results There were no significant overall differences between the groups in the length of the hospital stay (P=0.16) or the time until the infant was ready for discharge (P=0.86). Among infants who required supplemental oxygen and intravenous fluids, the time until the infant was ready for discharge was significantly longer in the epinephrine group than in the placebo group (P=0.02). The need for supplemental oxygen at admission had the greatest influence on the score for severity of illness and strongly predicted the length of the hospital stay and the time until the infant was ready for discharge (P