Análise de sequências da região intergência ITS-1 do rDNA em espécies de Drosophila do cluster buzzatti, (complexo Buzzatti, subgrupo Mullerri, grupo Repleta). -

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Phylogenetic relationships among Brazilian howler monkeys, genus Alouatta (Platyrrhini, Atelidae), based on γ¹-globin pseudogene sequences

Os guaribas, do gênero Alouatta, que são os primatas do Novo Mundo com maior distribuição geográfica, têm sido colocados em três grupos de espécies: o grupo Alouatta palliata da América central, e os grupos sulamericanos Alouatta seniculus e Alouatta caraya. Este último é monotípico, mas o grupo A. seniculus inclui pelo menos três espécies (A. seniculus, A. belzebul e A. fusca). Neste estudo, foram seqüenciados aproximadamente 600 pares de base do pseudogene globina g1 nas quatro espécies brasileiras (A. seniculus, A. belzebul, A. fusca e A. caraya). Os métodos de máxima parcimônia e máxima verossimilhança produziram árvores filogenéticas com o mesmo arranjo: {A. caraya [A. seniculus (A. fusca, A. belzebul)]}. A árvore mais parcimoniosa apresentou valores de bootstrap maiores de 82% para todos os agrupamentos, e valores de força de ligação de pelo menos 2, apoiando o agrupamento irmão de A. fusca e A. belzebul. O estudo também confirmou a presença em A. fusca do elemento de inserção Alu, com 150 pares de base, e uma deleção de 1,8 kb no pseudogene globina g1 já conhecidos nas demais espécies de guaribas. A classificação cladística baseada em dados moleculares é congruente com as de estudos morfológicos, com um isolamento claro do grupo monoespecífico A. caraya em relação ao grupo A. seniculus.

Identification of blood meal sources of Lutzomyia longipalpis using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism analysis of the cytochrome B gene

An analysis of the dietary content of haematophagous insects can provide important information about the transmission networks of certain zoonoses. The present study evaluated the potential of polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) analysis of the mitochondrial cytochrome B (cytb)gene to differentiate between vertebrate species that were identified as possible sources of sandfly meals. The complete cytb gene sequences of 11 vertebrate species available in the National Center for Biotechnology Information database were digested with Aci I, Alu I, Hae III and Rsa I restriction enzymes in silico using Restriction Mapper software. The cytb gene fragment (358 bp) was amplified from tissue samples of vertebrate species and the dietary contents of sandflies and digested with restriction enzymes. Vertebrate species presented a restriction fragment profile that differed from that of other species, with the exception of Canis familiaris and Cerdocyon thous. The 358 bp fragment was identified in 76 sandflies. Of these, 10 were evaluated using the restriction enzymes and the food sources were predicted for four: Homo sapiens (1), Bos taurus (1) and Equus caballus (2). Thus, the PCR-RFLP technique could be a potential method for identifying the food sources of arthropods. However, some points must be clarified regarding the applicability of the method, such as the extent of DNA degradation through intestinal digestion, the potential for multiple sources of blood meals and the need for greater knowledge regarding intraspecific variations in mtDNA.

Identification of blood meal sources of Lutzomyia longipalpis using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism analysis of the cytochrome B gene

An analysis of the dietary content of haematophagous insects can provide important information about the transmission networks of certain zoonoses. The present study evaluated the potential of polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) analysis of the mitochondrial cytochrome B (cytb) gene to differentiate between vertebrate species that were identified as possible sources of sandfly meals. The complete cytb gene sequences of 11 vertebrate species available in the National Center for Biotechnology Information database were digested with Aci I, Alu I, Hae III and Rsa I restriction enzymes in silico using Restriction Mapper software. The cytb gene fragment (358 bp) was amplified from tissue samples of vertebrate species and the dietary contents of sandflies and digested with restriction enzymes. Vertebrate species presented a restriction fragment profile that differed from that of other species, with the exception of Canis familiaris and Cerdocyon thous. The 358 bp fragment was identified in 76 sandflies. Of these, 10 were evaluated using the restriction enzymes and the food sources were predicted for four: Homo sapiens (1), Bos taurus (1) and Equus caballus (2). Thus, the PCR-RFLP technique could be a potential method for identifying the food sources of arthropods. However, some points must be clarified regarding the applicability of the method, such as the extent of DNA degradation through intestinal digestion, the potential for multiple sources of blood meals and the need for greater knowledge regarding intraspecific variations in mtDNA.

Li-Fraumeni-like syndrome associated with a large BRCA1 intragenic deletion

Background: Li-Fraumeni (LFS) and Li-Fraumeni-like (LFL) syndromes are associated to germline TP53 mutations, and are characterized by the development of central nervous system tumors, sarcomas, adrenocortical carcinomas, and other early-onset tumors. Due to the high frequency of breast cancer in LFS/LFL families, these syndromes clinically overlap with hereditary breast cancer (HBC). Germline point mutations in BRCA1, BRCA2, and TP53 genes are associated with high risk of breast cancer. Large rearrangements involving these genes are also implicated in the HBC phenotype. Methods: We have screened DNA copy number changes by MLPA on BRCA1, BRCA2, and TP53 genes in 23 breast cancer patients with a clinical diagnosis consistent with LFS/LFL; most of these families also met the clinical criteria for other HBC syndromes. Results: We found no DNA copy number alterations in the BRCA2 and TP53 genes, but we detected in one patient a 36.4 Kb BRCA1 microdeletion, confirmed and further mapped by array-CGH, encompassing exons 9-19. Breakpoints sequencing analysis suggests that this rearrangement was mediated by flanking Alu sequences. Conclusion: This is the first description of a germline intragenic BRCA1 deletion in a breast cancer patient with a family history consistent with both LFL and HBC syndromes. Our results show that large rearrangements in these known cancer predisposition genes occur, but are not a frequent cause of cancer susceptibility.

Mutations in ADAR1 cause Aicardi-Goutieres syndrome associated with a type I interferon signature

Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs) catalyze the hydrolytic deamination of adenosine to inosine in double-stranded RNA (dsRNA) and thereby potentially alter the information content and structure of cellular RNAs. Notably, although the overwhelming majority of such editing events occur in transcripts derived from Alu repeat elements, the biological function of non-coding RNA editing remains uncertain. Here, we show that mutations in ADAR1 (also known as ADAR) cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutieres syndrome (AGS). As in Adar1-null mice, the human disease state is associated with upregulation of interferon-stimulated genes, indicating a possible role for ADAR1 as a suppressor of type I interferon signaling. Considering recent insights derived from the study of other AGS-related proteins, we speculate that ADAR1 may limit the cytoplasmic accumulation of the dsRNA generated from genomic repetitive elements.

Tandem repetitive DNA: Stabilität und Wirkung auf die Genexpression im transgenen System

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche Eigenschaften von tandem repetitiver DNA (trDNA) analysiert. Drei der untersuchten trDNA-Familien (Cla-Elemente, Alu-Elemente, 1,688-Satelliten-DNA) stammen aus der genomischen DNA von Insekten, während ein trDNA-Cluster artifiziell aus Hsp70 Promotoren hergestellt wurde. Untersucht wurde die Stabilität dieser trDNA-Sequenzfamilien innerhalb eines Plasmidvektors in E. coli bzw. nach Integration der trDNA auch im Genom von D. melanogaster. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt jedoch in der Analyse des Einflusses von trDNA auf die Expression eines benachbarten Reportergens in D. melanogaster.Ziel der Untersuchungen zur Stabilität war es, Eigenschaften von trDNA-Clustern und Mechanismen aufzuzeigen, die die Stabilität derselben in E. coli und im Genom von D. melanogaster beeinflussen. Mit Ausnahme der Alu-Elemente zeigen alle trDNA-Familien eine deutliche Instabilität in E. coli. Am Beispiel der Cla-Elemente wurde gezeigt, daß spezifische Eigenschaften der trDNA-Familie, wie etwa die sequenzbedingte Krümmung der Helixachse, keinen Einfluß auf die Stabilität des trDNA-Clusters haben, sondern die Orientierung des trDNA-Clusters innerhalb des Vektors ausschlaggebend ist. Ein entscheidender Faktor könnte die Orientierung des trDNA-Clusters relativ zur Wanderungsrichtung der Replikationsgabel in E. coli sein. Am Beispiel des trDNA-Clusters aus artifiziellen Hsp70 Promotoren konnte gezeigt werden, daß verschiedene Rekombinationssysteme an der Instabilität in E. coli beteiligt sind. Die meisten beobachteten Deletionen von trDNA sind RecA-abhängig. Zusätzlich findet jedoch in einem kleinen Teil der Plasmide auch eine RecA-unabhängige Rekombination statt. Sowohl in E. coli als auch in D. melanogaster wurde als vorherrschender Mechanismus der trDNA-Instabilität die homologe Rekombination identifiziert. TrDNA-Cluster, die in E. coli deutlich instabil sind, können jedoch im Genom von D. melanogaster weitgehend stabil sein. Auch Faktoren, die in E. coli die Stabilität eines trDNA-Clusters beeinflussen, wie etwa die Orientierung, zeigen in D. melanogaster keinen Einfluß auf die Stabilität der trDNA-Cluster. Ergebnisse aus Stabilitätsuntersuchungen in E. coli können damit nicht ohne Überprüfung auf andere Organismen übertragen werden. Im Hauptteil der Arbeit sollte geklärt werden, ob trDNA generell die Expression benachbarter Gene beeinflußt und welche Eigenschaften der trDNA für diesen inhibitorischen oder stimulierenden Effekt verantwortlich sind. Keine der untersuchten trDNA-Familien zeigt einen inhibitorischen Effekt auf ein benachbartes Reportergen. Entgegen dem Modell von Dorer und Henikoff (1994) führen trDNA-Cluster nicht per se zu der Entstehung von Heterochromatin. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, daß sowohl ein trDNA-Cluster aus Cla-Elementen als auch aus Hsp70 Promotor-Elementen eine deutliche Steigerung der Expression des miniwhite-Reportergens bewirken. Diese Steigerung ist für beide trDNA-Familien unabhängig von der chromosomalen Lage des Transgens im Euchromatin. In beiden Fällen ist der Effekt von der Orientierung des trDNA-Clusters abhängig und verstärkt sich mit wachsender Kopienzahl der trDNA-Einheiten. Während eines der trDNA-Cluster aus trDNA-Einheiten besteht, die bekanntermaßen eine Promotoraktivität aufweisen (Hsp70 Promotoren), war für die Cla-Elemente kein Einfluß auf die Expression eines benachbarten Gens bekannt. Damit wurde für eine trDNA-Familie aus Chironomus nachgewiesen, daß sie auf ein benachbartes Gen ähnlich wirkt wie zusätzliche Promotoren. Die experimentellen Befunde unterstützen ein Modell, demzufolge die Cla-Elemente in gleicher Weise wie tandem repetitive Promotoren auf ein benachbartes Gen expressionssteigernd wirken. Die TATA-Box ist für das Modell ein wichtiges Strukturelement, da diese in beiden expressionssteigernden DNA-Sequenzen der trDNA-Cluster vorkommt und ausschließlich in einer Orientierung wirkt. Das Modell besagt, daß durch die Verbindung einer offenen Chromatinstruktur mit korrekt orientierten Bindungsstellen für TBP der Aufbau von vollständigen Transkriptionskomplexen an den tandem repetitiven Promotoren initiiert wird. Einer Perlenschnur ähnlich wären die Transkriptionskomplexe direkt verfügbar, nachdem ein Transkriptionskomplex den Promotor zur Transkription verlassen hat (Abb. 32). Dies würde zu der beobachteten Steigerung der Expression des Reportergens sowohl durch die tandem repetitiven Hsp70 Promotoren als auch durch die Cla-Elemente führen.

Genomische Analyse von natürlichen Killerzell-Rezeptorgenen in nicht-humanen Primaten

Natürliche Killerzell-Rezeptoren, die MHC-Klasse-I-Moleküle binden, sind im Leukozyten Rezeptor Komplex (LRC) und im Natürlichen Killer Komplex (NKC) kodiert. Die Bindung klassischer MHC-Klasse-I-Moleküle erfolgt im Menschen durch die im LRC kodierten polymorphen Killerzell-Immunglobulin-ähnlichen Rezeptoren (KIR) und in Nagetieren durch die im NKC kodierten polymorphen C-Typ Lektin-ähnlichen Ly49-Rezeptoren. Die ebenfalls im NKC kodierten C-Typ Lektin-ähnlichen CD94/NKG2-Rezeptoren sowie der NKG2D-Rezeptor sind sowohl im Menschen als auch in Nagetieren konserviert und wenig polymorph. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das CD94-Ly49L-Intervall der NKC-Region in einem Neuweltaffen, dem Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus), sowie einem Feuchtnasenaffen, dem Grauen Mausmaki (Microcebus murinus), über Screening von BAC-Banken und Sequenzanalyse von BAC-Contigs untersucht. Das CD94-Ly49L-Intervall im Weißbüschelaffen hat eine Länge von 171 kb und weist orthologe Gene zu den humanen NKC-Genen auf. Eine Ausnahme bildet das Gen NKG2CE, welches äquidistant zu den humanen Genen NKG2C und NKG2E ist. NKG2F und Ly49L sind Pseudogene. Expressionsanalysen der NKC-Gene in neun Weißbüschelaffen-Individuen lieferten einen mäßigen Grad an allelischen Polymorphismen. Alternative Spleißprodukte wurden für CD94, NKG2D und NKG2A identifiziert. Für NKG2A wurden verschiedene Transkripte mit potentiell unterschiedlichen Translationsstartpunkten gefunden. Im Grauen Mausmaki beträgt die Länge des CD94-Ly49L-Intervalls 489 kb. CD94 und die NKG2-Gene sind vervielfacht und wesentlich polymorpher als im Menschen und im Weißbüschelaffen. Expressionsanalysen der NKC-Gene wurden im Grauen Mausmaki und einem weiteren madagassischen Lemuren, dem Schwarzweißen Vari (Varecia variegata), durchgeführt und zeigten, dass CD94 und die NKG2-Gene im Vari ebenfalls vervielfacht sind. Die NKG2-Moleküle der Lemuren weisen unterschiedliche Kombinationen an aktivierenden und inhibierenden Signalmotiven auf und üben somit möglicherweise diverse Funktionen aus. Ly49L stellt in den Lemuren einen potentiell funktionellen inhibierenden Rezeptor dar und NKG2D besitzt im Vergleich zum humanen NKG2D-Protein eine verkürzte Zytoplasmaregion. Alternative Spleißprodukte der NKC-Gene existieren auch in den Lemuren. Darüber hinaus wurden mehrere CD94-Gene in einem weiteren Feuchtnasenaffen, dem Potto (Perodicticus potto) und einem Trockennasenaffen, dem Philippinen-Koboldmaki (Tarsius syrichta), nachgewiesen. Ein Alu-Element, welches ausschließlich in Intron 4 der CD94-Sequenzen des Philippinen-Koboldmakis auftritt, deutet darauf hin, dass sich CD94 in der Linie der Koboldmakis und in der Linie der Feuchtnasenaffen unabhängig voneinander vervielfacht hat. Die vervielfachten, polymorphen CD94/NKG2-Rezeptoren der niederen Primaten stellen möglicherweise das funktionelle Äquivalent zu den polymorphen KIR der höheren Primaten und den polymorphen Ly49-Rezeptoren der Nagetiere dar.

Comparative DNA sequence and methylation analyses of orthologous genes in humans and non-human primates: Genetic and epigenetic footprints of evolution

Welche genetische Unterschiede machen uns verschieden von unseren nächsten Verwandten, den Schimpansen, und andererseits so ähnlich zu den Schimpansen? Was wir untersuchen und auch verstehen wollen, ist die komplexe Beziehung zwischen den multiplen genetischen und epigenetischen Unterschieden, deren Interaktion mit diversen Umwelt- und Kulturfaktoren in den beobachteten phänotypischen Unterschieden resultieren. Um aufzuklären, ob chromosomale Rearrangements zur Divergenz zwischen Mensch und Schimpanse beigetragen haben und welche selektiven Kräfte ihre Evolution geprägt haben, habe ich die kodierenden Sequenzen von 2 Mb umfassenden, die perizentrischen Inversionsbruchpunkte flankierenden Regionen auf den Chromosomen 1, 4, 5, 9, 12, 17 und 18 untersucht. Als Kontrolle dienten dabei 4 Mb umfassende kollineare Regionen auf den rearrangierten Chromosomen, welche mindestens 10 Mb von den Bruchpunktregionen entfernt lagen. Dabei konnte ich in den Bruchpunkten flankierenden Regionen im Vergleich zu den Kontrollregionen keine höhere Proteinevolutionsrate feststellen. Meine Ergebnisse unterstützen nicht die chromosomale Speziationshypothese für Mensch und Schimpanse, da der Anteil der positiv selektierten Gene (5,1% in den Bruchpunkten flankierenden Regionen und 7% in den Kontrollregionen) in beiden Regionen ähnlich war. Durch den Vergleich der Anzahl der positiv und negativ selektierten Gene per Chromosom konnte ich feststellen, dass Chromosom 9 die meisten und Chromosom 5 die wenigsten positiv selektierten Gene in den Bruchpunkt flankierenden Regionen und Kontrollregionen enthalten. Die Anzahl der negativ selektierten Gene (68) war dabei viel höher als die Anzahl der positiv selektierten Gene (17). Eine bioinformatische Analyse von publizierten Microarray-Expressionsdaten (Affymetrix Chip U95 und U133v2) ergab 31 Gene, die zwischen Mensch und Schimpanse differentiell exprimiert sind. Durch Untersuchung des dN/dS-Verhältnisses dieser 31 Gene konnte ich 7 Gene als negativ selektiert und nur 1 Gen als positiv selektiert identifizieren. Dieser Befund steht im Einklang mit dem Konzept, dass Genexpressionslevel unter stabilisierender Selektion evolvieren. Die meisten positiv selektierten Gene spielen überdies eine Rolle bei der Fortpflanzung. Viele dieser Speziesunterschiede resultieren eher aus Änderungen in der Genregulation als aus strukturellen Änderungen der Genprodukte. Man nimmt an, dass die meisten Unterschiede in der Genregulation sich auf transkriptioneller Ebene manifestieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Unterschiede in der DNA-Methylierung zwischen Mensch und Schimpanse untersucht. Dazu wurden die Methylierungsmuster der Promotor-CpG-Inseln von 12 Genen im Cortex von Menschen und Schimpansen mittels klassischer Bisulfit-Sequenzierung und Bisulfit-Pyrosequenzierung analysiert. Die Kandidatengene wurden wegen ihrer differentiellen Expressionsmuster zwischen Mensch und Schimpanse sowie wegen Ihrer Assoziation mit menschlichen Krankheiten oder dem genomischen Imprinting ausgewählt. Mit Ausnahme einiger individueller Positionen zeigte die Mehrzahl der analysierten Gene keine hohe intra- oder interspezifische Variation der DNA-Methylierung zwischen den beiden Spezies. Nur bei einem Gen, CCRK, waren deutliche intraspezifische und interspezifische Unterschiede im Grad der DNA-Methylierung festzustellen. Die differentiell methylierten CpG-Positionen lagen innerhalb eines repetitiven Alu-Sg1-Elements. Die Untersuchung des CCRK-Gens liefert eine umfassende Analyse der intra- und interspezifischen Variabilität der DNA-Methylierung einer Alu-Insertion in eine regulatorische Region. Die beobachteten Speziesunterschiede deuten darauf hin, dass die Methylierungsmuster des CCRK-Gens wahrscheinlich in Adaption an spezifische Anforderungen zur Feinabstimmung der CCRK-Regulation unter positiver Selektion evolvieren. Der Promotor des CCRK-Gens ist anfällig für epigenetische Modifikationen durch DNA-Methylierung, welche zu komplexen Transkriptionsmustern führen können. Durch ihre genomische Mobilität, ihren hohen CpG-Anteil und ihren Einfluss auf die Genexpression sind Alu-Insertionen exzellente Kandidaten für die Förderung von Veränderungen während der Entwicklungsregulation von Primatengenen. Der Vergleich der intra- und interspezifischen Methylierung von spezifischen Alu-Insertionen in anderen Genen und Geweben stellt eine erfolgversprechende Strategie dar.

Veränderungen der DNA-Methylierung in Patienten mit AHCY-Defizienz

Die S-adenosyl-L-Homocysteinhydrolase (AHCY)-Defizienz ist eine seltene autosomal rezessive Erbkrankheit, bei der Mutationen im AHCY-Gen die Funktionsfähigkeit des kodierten Enzyms beeinträchtigen. Diese Krankheit führt zu Symptomen wie Entwicklungsverzögerungen, mentaler Retardierung und Myopathie. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der AHCY-Defizienz auf die Methylierung der DNA in Blutproben und Fibroblasten von Patienten mit AHCY-Defizienz, sowie in HEK293- und HepG2-Zelllinien mit AHCY-Knockdown untersucht. Der gesamtgenomische Methylierungsstatus wurde mit Hilfe des MethylFlash ™ Methylated DNA Quantification Kit (Epigentek) bei drei Patienten-Blutproben festgestellt. In den Blutproben von sieben Patienten und Fibroblasten von einem Patienten wurde die Methylierung von DMRs sieben geprägter Gene (GTL2, H19, LIT1, MEST, NESPAS, PEG3, SNRPN) und zwei repetitiver Elemente (Alu, LINE1) mittels Bisulfit-Pyrosequenzierung quantifiziert und durch High Resolution Melting-Analyse bestätigt. Zusätzlich wurde eine genomweite Methylierungsanalyse mit dem Infinium® HumanMethylation450 BeadChip (Illumina) für vier Patientenproben durchgeführt und die Expression von AHCY in Fibroblasten mittels Expressions-qPCR und QUASEP-Analyse untersucht. Die Methylierungsanalysen ergaben eine Hypermethylierung der gesamtgenomischen DNA und stochastische Hypermethylierungen von DMRs geprägter Gene bei einigen Patienten. Die HEK293- und HepG2-Zelllinien wiesen dagegen hauptsächlich stochastische Hypomethylierungen an einigen DMRs geprägter Gene und LINE1-Elementen auf. Die genomweite Methylierungsarray-Analyse konnte die Ergebnisse der Bisulfit-Pyrosequenzierung nicht bestätigen. Die Expressionsanalysen der AHCY-defizienten Fibroblasten zeigten eine verminderte Expression von AHCY, wobei beide Allele etwa gleich stark transkribiert wurden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die AHCY-Defizienz eine gute Modellerkrankung für die Untersuchung biologischer Konsequenzen von Methylierungsstörungen im Rahmen der Epigenetik-Forschung sein könnte. Sie ist unseres Wissens die erste monogene Erkrankung mit symptomaler DNA-Hypermethylierung beim Menschen.

Mutagenicity of herpes simplex virus type 1 in a shuttle vector

The shuttle vector plasmid pZ189 was used to find the kinds of mutations that are induced by herpes simplex virus type-1 (HSV-1). In cells infected by HSV-1 the frequency of mutation in supF gene, the mutagenesis marker, was increased over background by from two- to seven-fold, reaching 0.14-0.45%. No increase was induced by infection by vaccinia virus under the same conditions. Mutagenesis was an early event, showing a four-fold increase in mutation frequency at only two hours after infection, and peaking at a seven-fold increase at four hours after infection. DNA sequencing and gel electrophoresis analysis were performed on 105 HSV-1 induced mutants and 65 spontaneous mutants and provided the following information: (1) A change in plasmid size was seen in 54% of HSV-1 related mutants, compared with only 37% of spontaneous mutants. (2) Among point mutations, the predominant type was G:C to A:T transition, which accounted for 51% of point mutations in mutants isolated from cells infected with HSV-1, and 32% of point mutations in spontaneous mutants. (3) Deletions of DNA were seen in HSV-1 related mutants at a frequency of 40%, compared with 29% in spontaneous mutants. The HSV-1 related deletions were about half the length of spontaneous mutants and three contained short filler sequences. (4) Fifteen (15%) of HSV-1 induced mutants revealed the altered restriction patterns on agarose gel electrophoresis analysis and were due either to rearrangements of plasmid DNA, and/or to insertion of sequences derived from chromosomal DNA (seven plasmids). No insertions of DNA from HSV-1 were detected. Among spontaneous mutants, only 5 (7.7%) were rearrangements and none had inserted chromosomal DNA. (5) DNA sequence analysis of seven plasmids with inserted chromosomal DNA revealed that four cases had repetitive DNA sequences integrated and the other three were unidentified sequences from the GenBank database. Three repetitive DNA included $\alpha$ satellite, Alu and KpnI family sequences. The other sequence was identified as tRNA-like component. The observed mutations have implications for the mechanism of malignant transformation of cells by HSV-1. ^

Transcriptional regulation and functional analysis of the Wilms' tumor gene WT1

The Wilms' tumor gene, WT1, encodes a zinc finger transcription factor which functions as a tumor suppressor. Defects in the WT1 gene can result in the development of nephroblastoma. WT1 is expressed during development, primarily in the metanephric kidney, the mesothelial lining of the abdomen and thorax, and the developing gonads. WT1 expression is tightly regulated and is essential for renal development. The WT1 gene encodes a protein with a proline-rich N-terminus which functions as a transcriptional repressor and C-terminus contains 4 zinc fingers that mediate DNA binding. WT1 represses transcription from a number of growth factors and growth factor receptors. WT1 mRNA undergoes alternative splicing at two sites, resulting in 4 mRNA species and polypeptide products. Exon 5, encoding 17 amino acids is alternatively spliced, and is located between the transcriptional repression domain and the DNA binding domain. The second alternative splice is the terminal 9 nucleotides of zinc finger 3, encoding the tripeptide Lys-Thr-Ser (KTS). The presence or absence of KTS within the zinc fingers of WT1 alters DNA binding.^ I have investigated transcriptional regulation of WT1, characterizing two means of repressing WT1 transcription. I have cloned a transcriptional silencer of the WT1 promoter which is located in the third intron of the WT1 gene. The silencer is 460 bp in length and contains an Alu repeat. The silencer functions in cells of non-renal origin.^ I have found that WT1 protein can autoregulate the WT1 promoter. Using the autoregulation of the WT1 promoter as a functional assay, I have defined differential consensus DNA binding motifs of WT1 isoforms lacking and containing the KTS tripeptide insertion. With these refined consensus DNA binding motifs, I have identified two additional targets of WT1 transcriptional repression, the proto-oncogenes bcl-2 and c-myc.^ I have investigated the ability of the alternatively spliced exon 5 to influence cell growth. In cell proliferation assays, isoforms of WT1 lacking exon 5 repress cell growth. WT1 isoforms containing exon 5 fail to repress cell growth to the same extent, but alter the morphology of the cells. These experiments demonstrate that the alternative splice isoforms of WT1 have differential effects on the function of WT1. These findings suggest a role for the alternative splicing of WT1 in metanephric development. ^

Weiss auf Rot. Das Schweizer Kreuz zwischen nationaler Identität und Corporate Identity

Das Schweizer Kreuz hat als Zeichen ausserordentliche Qualitäten und ein enormes Potenzial. Seine Verwendung geht weit über den unmittelbaren Bereich von Staat und Nation hinaus. Die Publikation der Hochschule der Künste Bern HKB erschliesst dieses Phänomen mit illustrierten Beiträgen von Fachleuten aus verschiedenen wissenschaftlichen Fachrichtungen. Für Nation, Staat, Politik und im Sport steht es als Symbol, im Kontext Wirtschaft ist es Teil von Logos, im Zusammenhang von Lifestyle und Zeitgeist tritt es als modisches Ornament auf. Das Schweizer Kreuz macht TrägerInnen und AbsenderInnen identifizierbar: Abstimmungsunterlagen als staatliche Dokumente, die Sportlerin als Mitglied des Nationalteams, den Inhaber eines Pas-ses oder einer Identitätskarte als Schweizer Bürger; Post oder SBB als schweizerische Dienstleister; die Besitzerin einer Tasche als Vertreterin einer Lifestyle-Gruppe oder Nachzüglerin eines sinkenden Trends; das Mineralwasser als natürliches, gesundes Produkt; eine Alu-Trinkflasche als flottes Qualitätsprodukt. Interdisziplinärer Zugang «Weiss auf Rot. Das Schweizer Kreuz zwischen nationaler Identität und Corporate Identity» ist eine Textsammlung, die entsprechend der Vielfältigkeit des Themas auch eine Vielfalt von Annäherungen an den Gegenstand bietet. Die 13 wissenschaftlichen Texte werden ergänzt durch fünf Interviews mit VertreterInnen aus Politik, Wirtschaft, Sportwissenschaft und Gestaltung, die in ihrem berufli-chen Alltag einen praktischen Bezug zum Schweizer Kreuz haben.

Maximizing efficacy of the hypomethylating drug 5-aza-2'-deoxycytidine in human leukemia

5-aza-2'-deoxycytidine (DAC) is a cytidine analogue that strongly inhibits DNA methylation, and was recently approved for the treatment of myelodysplastic syndromes (MDS). To maximize clinical results with DAC, we investigated its use as an anti-cancer drug. We also investigated mechanisms of resistance to DAC in vitro in cancer cell lines and in vivo in MDS patients after relapse. We found DAC sensitized cells to the effect of 1-β-D-Arabinofuranosylcytosine (Ara-C). The combination of DAC and Ara-C or Ara-C following DAC showed additive or synergistic effects on cell death in four human leukemia cell lines in vitro, but antagonism in terms of global methylation. RIL gene activation and H3 lys-9 acetylation of short interspersed elements (Alu). One possible explanation is that hypomethylated cells are sensitized to cell killing by Ara-C. Turning to resistance, we found that the IC50 of DAC differed 1000 fold among and was correlated with the dose of DAC that induced peak hypomethylation of long interspersed nuclear elements (LINE) (r=0.94, P<0.001), but not with LINE methylation at baseline (r=0.05, P=0.97). Sensitivity to DAC did not significantly correlate with sensitivity to another hypomethylating agent 5-azacytidine (AZA) (r=0.44, P=0.11). The cell lines most resistant to DAC had low dCK, hENT1, and hENT2 transporters and high cytosine deaminase (CDA). In an HL60 leukemia cell line, resistance to DAC could be rapidly induced by drug exposure, and was related to a switch from monoallelic to biallelic mutation of dCK or a loss of wild type DCK allele. Furthermore, we showed that DAC induced DNA breaks evidenced by histone H2AX phosphorylation and increased homologous recombination rates 7-10 folds. Finally, we found there were no dCK mutations in MDS patients after relapse. Cytogenetics showed that three of the patients acquired new abnormalities at relapse. These data suggest that in vitro spontaneous and acquired resistance to DAC can be explained by insufficient incorporation of drug into DNA. In vivo resistance to DAC is likely due to methylation-independent pathways such as chromosome changes. The lack of cross resistance between DAC and AZA is of potential clinical relevance, as is the combination of DAC and Ara-C. ^

The effect of DNA methylation in carcinogenesis

CpG island methylation within single gene promoters can silence expression of associated genes. We first extended these studies to bidirectional gene pairs controlled by single promoters. We showed that hypermethylation of bidirectional promoter-associated CpG island silences gene pairs (WNT9A/CD558500, CTDSPL/BC040563, and KCNK15/BF 195580) simultaneously. Hypomethylation of these promoters by 5-aza-2'-deoxycytidine treatment reactivated or enhanced gene expression bidirectionally. These results were further confirmed by luciferase assays. Methylation of WNT9A/CD558500 and CTDSPL/BC040563 promoters occurs frequently in primary colon cancers and acute lymphoid leukemia, respectively. ^ Next we sought to understand the origins of hypermethylation in cancer. CpG islands associated with tumor suppressor genes are normally free from methylation, but can be hypermethylated in cancer. It remains poorly understood how these genes are protected from methylation in normal tissues. In our studies, we aimed to determine if cis-acting elements in these genes are responsible for this protection, using the tumor suppressor gene p16 as a model. We found that Alu repeats located both upstream and downstream of the p16 promoter become hypermethylated with age. In colon cancer samples, the methylation level is particularly high, and the promoter can also be affected. Therefore, the protection in the promoter against methylation spreading could fail during tumorigenesis. This methylation pattern in p16 was also observed in cell lines of different tissue origins, and their methylation levels were found to be inversely correlated with that of active histone modification markers (H3K4-3me and H3K9-Ac). To identify the mechanism of protection against methylation spreading, we constructed serial deletions of the p16 protected region and used silencing of a neomycin reporter gene to evaluate the protective effects of these fragments. A 126 bp element was identified within the region which exerts bidirectional protection against DNA methylation, independently of its transcriptional activity. The protective strength of this element is comparable to that of the HS4 insulator. During long-term culture, the presence of this element significantly slowed methylation spreading. In conclusion, we have found that an element located in the p16 promoter is responsible for protection against DNA methylation spreading in normal tissues. The failure of protective cis-elements may be a general feature of tumor-suppressor gene silencing during tumorigenesis. ^