IS-RT-PCR assay detection of MT-MMP in a human breast cancer cell line

The in situ-reverse transcription-polymerase chain reaction (IS-RT-PCR) is a method that allows the direct localisation of gene expression. The method utilises the dual buffer mediated activity of the enzyme rTth DNA polymerase enabling both reverse transcription and DNA amplification. Labelled nucleoside triphosphates allow the site of expression to be labelled, rather than the PCR primers themselves, giving a more accurate localisation of transcript expression and decreased background than standard in situ hybridisation (ISH) assays. The MDA-MB-231 human breast carcinoma (HBC) cell line was assayed via the IS-RT-PCR technique, using primers encoding MT-MMP (membrane-type matrix metalloproteinase) and human β-actin. Our results clearly indicate baseline expression of MT-MMP in the relatively invasive MDA-MB-231 cell line at a signal intensity similar to the housekeeping gene β-actin, and results following induction with Concanavalin A (Con A) are consistent with our previous results obtained via Northern blotting.

Identification of genes differentially expressed in wild type and Purkinje cell degeneration mice

Purkinje cell degeneration (pcd) mice are characterized by death of virtually all cerebellar Purkinje cells by postnatal day 30. In this study, we used DNA microarray analysis to investigate differences in gene expression between the brains of wild type and pcd mice on postnatal day 20, before the appearance of clear-cut phenotypic abnormalities. We identified 300 differentially expressed genes, most of which were involved in metabolic and physiological processes. Among the differentially expressed genes were several calcium binding proteins including calbindin -28k, paravalbumin, matrix gamma-carboxygluta mate protein and synaptotagamins 1 and 13, suggesting the involvement of abnormal Ca2+ signaling in the pcd phenotype.

Structural analysis of human CCR2b and primate CCR2b by molecular modeling and molecular dynamics simulation

CCR2b, a chemokine receptor for MCP-1, -2, -3, -4, plays an important role in a variety of diseases involving infection, inflammation, and/or injury, as well as being a coreceptor for HIV-1 infection. Two models of human CCR2b (hCCR2b) were generated by h

Zebrafish eaf1 and eaf2/u19 Mediate Effective Convergence and Extension Movements through the Maintenance of wnt11 and wnt5 Expression

Studies have attributed several functions to the Eaf family, including tumor suppression and eye development. Given the potential association between cancer and development, we set forth to explore Eaf1 and Eaf2/U19 activity in vertebrate embryogenesis, using zebrafish. In situ hybridization revealed similar eaf1 and eaf2/u19 expression patterns. Morpholino-mediated knockdown of either eaf1 or eaf2/u19 expression produced similar morphological changes that could be reversed by ectopic expression of target or reciprocal-target mRNA. However, combination of Eaf1 and Eaf2/U19 (Eafs)-morpholinos increased the severity of defects, suggesting that Eaf1 and Eaf2/U19 only share some functional redundancy. The Eafs knockdown phenotype resembled that of embryos with defects in convergence and extension movements. Indeed, knockdown caused expression pattern changes for convergence and extension movement markers, whereas cell tracing experiments using kaeda mRNA showed a correlation between Eafs knockdown and cell migration defects. Cardiac and pancreatic differentiation markers revealed that Eafs knockdown also disrupted midline convergence of heart and pancreatic organ precursors. Noncanonical Wnt signaling plays a key role in both convergence and extension movements and midline convergence of organ precursors. We found that Eaf1 and Eaf2/U19 maintained expression levels of wnt11 and wnt5. Moreover, wnt11 or wnt5 mRNA partially rescued the convergence and extension movement defects occurring in eafs morphants. Wnt11 and Wnt5 converge on rhoA, so not surprisingly, rhoA mRNA more effectively rescued defects than either wnt11 or wnt5 mRNA alone. However, the ectopic expression of wnt11 and wnt5 did not affect eaf1 and eaf2/u19 expression. These data indicate that eaf1 and eaf2/u19 act upstream of noncanonical Wnt signaling to mediate convergence and extension movements.

Studies on nitric oxide synthase activity in haemocytes of shrimps Fenneropenaeus chinensis and Marsupenaeus japonicus after white spot syndrome virus infection

The nitric oxide synthase (NOS) activity in the haemocytes of shrimps Fenneropenaeus chinensis (Osbeck) and Marsupenaeus japonicus (Bate) was Studied after white spot syndrome virus (WSSV) infection to determine its characteristics in response to virus infection. First, the NOS activity in haemocytes of shrimps was determined by the means of NBT reduction and changes in cell conformation. And the variations of NOS activity in shrimps after challenge with WSSV intramuscularly were evaluated through the analysis Of L-citrulline and total nitrite/nitrate (both as NO derivates) concentrations. The result showed that NOS activity in the haemocytes of F chinensis increased slightly from 0 to 12 h postchallenge, indicated by the variations Of L-Citrulline (from 11.15 +/- 0.10 to 12.08 +/- 0.64 mu M) and total nitrite/nitrate concentrations (from 10.45 +/- 0.65 to 12.67 +/- 0.52 mu M). Then it decreased sharply till the end of the experiment (84 h postchallenge), the concentrations Of L-Citrulline and total nitrite/nitrate at 84 It were 1.58 +/- 0.24 and 2.69 +/- 0.70 mu M, respectively. The LPS-stimulated NOS activity kept constant during the experiment. However, in M. japonicus, the NOS activity kept increasing during the first 72 It postchallenge, the concentrations Of L-Citrulline and total nitrite/nitrate increased from 7.82 +/- 0.77 at 0 h to 10.79 +/- 0.50 mu M at 72 h, and from 8.98 +/- 0.43 at 0 h to 11.20 +/- 0.37 mu M at 72 h, respectively. Then it decreased till the end of the experiment (216 h postchallenge), and the concentrations of L-Citrulline and total nitrite/nitrate at 216 h were 5.66 +/- 0.27 and 4.68 +/- 0.16 mu M, respectively. More importantly, an apparent increase of I-PS-stimulated NOS activity was observed in M japonicus at 48 h postchallenge, which was about 4 times higher than that in the control group of health shrimps. In correspondence with the difference of NOS activity between the two species of shrimps, the Cumulative mortalities of the shrimps were also different. All shrimps of F. chinensis in the mortality experiment died in 66 h, much more quickly than M. japonicus, Whose accumulative mortality reached 100% after 240 h. Data here reported let us hypothesize that NOS activity in the haemocytes of shrimps F chinensis and M. japonicus responses to WSSV infection differently, and this might be one of the reasons for the different susceptibility of F chinensis and M. japonicus to WSSV infection. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Cell surface beta 1, 4-galactosyltransferase 1 promotes apoptosis by inhibiting epidermal growth factor receptor pathway.

Our previous studies have shown that overexpression of beta1,4-galactosyltransferase1 (beta1,4GT1) leads to increased apoptosis induced by cycloheximide (CHX) in SMMC-7721 human hepatocarcinoma cells. However, the role of beta1,4GT1 in apoptosis remains unclear. Here we demonstrated that cell surface beta1,4GT1 inhibited the autophosphorylation of epidermal growth factor receptor (EGFR) especially at Try 1068. The phosphorylation of protein kinase B (PKB/Akt) and extracellular signal-regulated protein kinase1/2 (ERK1/2), which are downstream molecules of EGFR, were also reduced in cell surface beta1,4GT1-overexpressing cells. Furthermore, the translocations of Bad and Bax that are regulated by PKB/Akt and ERK1/2 were also increased in these cells. As a result, the release of cytochrome c from mitochondria to cytosol was increased and caspase-3 was activated. In contrast, RNAi-mediated knockdown of beta1,4GT1 increased the autophosphorylation of EGFR. These results demonstrated that cell surface beta1,4GT1 may negatively regulate cell survival possibly through inhibiting and modulating EGFR signaling pathway.

Runx2, p53, and pRB Status as Diagnostic Parameters for Deregulation of Osteoblast Growth and Differentiation in a New Pre-Chemotherapeutic Osteosarcoma Cell Line (OS1)

Osteosarcomas are the most prevalent primary bone tumors found in pediatric patients. To understand their molecular etiology, cell culture models are used to define disease mechanisms under controlled conditions. Many osteosarcoma cell lines (e.g., SAOS-2, U2OS, MG63) are derived from Caucasian patients. However, patients exhibit individual and ethnic differences in their responsiveness to irradiation and chemotherapy. This motivated the establishment of osteosarcoma cell lines (OS1, OS2, OS3) from three ethnically Chinese patients. OS1 cells, derived from a pre-chemotherapeutic tumor in the femur of a 6-year-old female, were examined for molecular markers characteristic for osteoblasts, stem cells, and cell cycle control by immunohistochemistry, reverse transcriptase-PCR, Western blotting and flow cytometry. OS I have aberrant G-banded karyotypes, possibly reflecting chromosomal abnormalities related to p53 deficiency. OS I had ossification profiles similar to human fetal osteoblasts rather than SAOS-2 which ossifies ab initio, (P

Peroxisome proliferator-activated receptor structures: ligand specificity, molecular switch and interactions with regulators.

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) compose a family of nuclear receptors that mediate the effects of lipidic ligands at the transcriptional level. In this review, we highlight advances in the understanding of the PPAR ligand binding domain (LBD) structure at the atomic level. The overall structure of PPARs LBD is described, and important protein ligand interactions are presented. Structure-activity relationships between isotypes structures and ligand specificity are addressed. It is shown that the numerous experimental three-dimensional structures available, together with in silico simulations, help understanding the role played by the activating function-2 (AF-2) in PPARs activation and its underlying molecular mechanism. The relation between the PPARs constitutive activity and the intrinsic stability of the active conformation is discussed. Finally, the interactions of PPARs LBD with co-activators or co-repressors, as well as with the retinoid X receptor (RXR) are described and considered in relation to PPARs activation.

Mutagénèse semi-aléatoire au site actif de la DHFR humaine : création et caractérisation de variantes hautement résistantes au MTX.

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire. Elle réduit le dihydrofolate en tétrahydrofolate, un co-facteur impliqué dans la biosynthèse des purines et du thymidylate. La DHFRh est une cible de choix pour des agents de chimiothérapie comme le méthotrexate (MTX), inhibant spécifiquement l’enzyme ce qui mène à un arrêt de la prolifération et ultimement à la mort cellulaire. Le MTX est utilisé pour le traitement de plusieurs maladies prolifératives, incluant le cancer. La grande utilisation du MTX dans le milieu clinique a mené au développement de mécanismes de résistance, qui réduisent l’efficacité de traitement. La présente étude se penche sur l’un des mécanismes de résistance, soit des mutations dans la DHFRh qui réduisent son affinité pour le MTX, dans le but de mieux comprendre les éléments moléculaires requis pour la reconnaissance de l’inhibiteur au site actif de l’enzyme. En parallèle, nous visons à identifier des variantes plus résistantes au MTX pour leur utilisation en tant que marqueurs de sélection en culture cellulaire pour des systèmes particuliers, tel que la culture de cellules hématopoïétiques souches (CHS), qui offrent des possibilités intéressantes dans le domaine de la thérapie cellulaire. Pour étudier le rôle des différentes régions du site actif, et pour vérifier la présence d’une corrélation entre des mutations à ces régions et une augmentation de la résistance au MTX, une stratégie combinatoire a été dévelopée pour la création de plusieurs banques de variantes à des résidus du site actif à proximité du MTX lié. Les banques ont été sélectionnées in vivo dans un système bactérien en utilisant des milieux de croissance contenant des hautes concentrations de MTX. La banque DHFRh 31/34/35 généra un nombre considérable de variantes combinatoires de la DHFRh hautement résistantes au MTX. Les variantes les plus intéressantes ont été testées pour leur potentiel en tant que marqueur de sélection dans plusieurs lignées cellulaires, dont les cellules hématopoïétiques transduites. Une protection complète contre les effets cytotoxiques du MTX a été observée chez ces cellules suite à leur infection avec les variantes combinatoires. Pour mieux comprendre les causes moléculaires reliées à la résistance au MTX, des études de structure tridimensionnelle de variantes liées au MTX ont été entreprises. La résolution de la structure de la double variante F31R/Q35E lié au MTX a révélé que le phénotype de résistance était attribuable à d’importantes différences entre le site actif de la double variante et de l’enzyme native, possiblement dû à un phénomème dynamique. Une compréhension plus générale de la reconnaissance et la résistance aux antifolates a été réalisée en comparant des séquences et des structures de variantes de la DHFR résistants aux antifolates et provenant de différentes espèces. En somme, ces travaux apportent de nouveaux éléments pour la comprehension des intéractions importantes entre une enzyme et un ligand, pouvant aider au développement de nouveaux antifolates plus efficaces pour le traitement de diverses maladies. De plus, ces travaux ont généré de nouveaux gènes de résistance pouvant être utilisés en tant que marqueurs de sélection en biologie cellulaire.

Cell wall composition regulates cell shape and growth behaviour in pollen tubes

L’une des particularités fondamentales caractérisant les cellules végétales des cellules animales est la présence de la paroi cellulaire entourant le protoplaste. La paroi cellulaire joue un rôle primordial dans (1) la protection du protoplaste, (2) est impliquée dans les mécanismes de filtration et (3) est le lieu de maintes réactions biochimiques nécessaires à la régulation du métabolisme et des propriétés mécaniques de la cellule. Les propriétés locales d’élasticité, d’extensibilité, de plasticité et de dureté des composants pariétaux déterminent la géométrie et la forme des cellules lors des processus de différentiation et de morphogenèse. Le but de ma thèse est de comprendre les rôles que jouent les différents composants pariétaux dans le modelage de la géométrie et le contrôle de la croissance des cellules végétales. Pour atteindre cet objectif, le modèle cellulaire sur lequel je me suis basé est le tube pollinique ou gamétophyte mâle. Le tube pollinique est une protubérance cellulaire qui se forme à partir du grain de pollen à la suite de son contact avec le stigmate. Sa fonction est la livraison des cellules spermatiques à l’ovaire pour effectuer la double fécondation. Le tube pollinique est une cellule à croissance apicale, caractérisée par la simple composition de sa paroi et par sa vitesse de croissance qui est la plus rapide du règne végétal. Ces propriétés uniques font du tube pollinique le modèle idéal pour l’étude des effets à courts termes du stress sur la croissance et le métabolisme cellulaire ainsi que sur les propriétés mécaniques de la paroi. La paroi du tube pollinique est composée de trois composantes polysaccharidiques : pectines, cellulose et callose et d’une multitude de protéines. Pour comprendre les effets que jouent ces différents composants dans la régulation de la croissance du tube pollinique, j’ai étudié les effets de mutations, de traitements enzymatiques, de l’hyper-gravité et de la gravité omni-directionnelle sur la paroi du tube pollinique. En utilisant des méthodes de modélisation mathématiques combinées à de la biologie moléculaire et de la microscopie à fluorescence et électronique à haute résolution, j’ai montré que (1) la régulation de la chimie des pectines est primordiale pour le contrôle du taux de croissance et de la forme du tube et que (2) la cellulose détermine le diamètre du tube pollinique en partie sub-apicale. De plus, j’ai examiné le rôle d’un groupe d’enzymes digestives de pectines exprimées durant le développement du tube pollinique : les pectate lyases. J’ai montré que ces enzymes sont requises lors de l’initiation de la germination du pollen. J’ai notamment directement prouvé que les pectate lyases sont sécrétées par le tube pollinique dans le but de faciliter sa pénétration au travers du style.

Searching for novel gene functions in yeast : identification of thousands of novel molecular interactions by protein-fragment complementation assay followed by automated gene function prediction and high-throughput lipidomics

La compréhension de processus biologiques complexes requiert des approches expérimentales et informatiques sophistiquées. Les récents progrès dans le domaine des stratégies génomiques fonctionnelles mettent dorénavant à notre disposition de puissants outils de collecte de données sur l’interconnectivité des gènes, des protéines et des petites molécules, dans le but d’étudier les principes organisationnels de leurs réseaux cellulaires. L’intégration de ces connaissances au sein d’un cadre de référence en biologie systémique permettrait la prédiction de nouvelles fonctions de gènes qui demeurent non caractérisées à ce jour. Afin de réaliser de telles prédictions à l’échelle génomique chez la levure Saccharomyces cerevisiae, nous avons développé une stratégie innovatrice qui combine le criblage interactomique à haut débit des interactions protéines-protéines, la prédiction de la fonction des gènes in silico ainsi que la validation de ces prédictions avec la lipidomique à haut débit. D’abord, nous avons exécuté un dépistage à grande échelle des interactions protéines-protéines à l’aide de la complémentation de fragments protéiques. Cette méthode a permis de déceler des interactions in vivo entre les protéines exprimées par leurs promoteurs naturels. De plus, aucun biais lié aux interactions des membranes n’a pu être mis en évidence avec cette méthode, comparativement aux autres techniques existantes qui décèlent les interactions protéines-protéines. Conséquemment, nous avons découvert plusieurs nouvelles interactions et nous avons augmenté la couverture d’un interactome d’homéostasie lipidique dont la compréhension demeure encore incomplète à ce jour. Par la suite, nous avons appliqué un algorithme d’apprentissage afin d’identifier huit gènes non caractérisés ayant un rôle potentiel dans le métabolisme des lipides. Finalement, nous avons étudié si ces gènes et un groupe de régulateurs transcriptionnels distincts, non préalablement impliqués avec les lipides, avaient un rôle dans l’homéostasie des lipides. Dans ce but, nous avons analysé les lipidomes des délétions mutantes de gènes sélectionnés. Afin d’examiner une grande quantité de souches, nous avons développé une plateforme à haut débit pour le criblage lipidomique à contenu élevé des bibliothèques de levures mutantes. Cette plateforme consiste en la spectrométrie de masse à haute resolution Orbitrap et en un cadre de traitement des données dédié et supportant le phénotypage des lipides de centaines de mutations de Saccharomyces cerevisiae. Les méthodes expérimentales en lipidomiques ont confirmé les prédictions fonctionnelles en démontrant certaines différences au sein des phénotypes métaboliques lipidiques des délétions mutantes ayant une absence des gènes YBR141C et YJR015W, connus pour leur implication dans le métabolisme des lipides. Une altération du phénotype lipidique a également été observé pour une délétion mutante du facteur de transcription KAR4 qui n’avait pas été auparavant lié au métabolisme lipidique. Tous ces résultats démontrent qu’un processus qui intègre l’acquisition de nouvelles interactions moléculaires, la prédiction informatique des fonctions des gènes et une plateforme lipidomique innovatrice à haut débit , constitue un ajout important aux méthodologies existantes en biologie systémique. Les développements en méthodologies génomiques fonctionnelles et en technologies lipidomiques fournissent donc de nouveaux moyens pour étudier les réseaux biologiques des eucaryotes supérieurs, incluant les mammifères. Par conséquent, le stratégie présenté ici détient un potentiel d’application au sein d’organismes plus complexes.

Germin, a protein marker of early plant development, is an oxalate oxidase

Germin is a homopentameric glycoprotein, the synthesis of which coincides with the onset of growth in germinating wheat embryos. There have been detailed studies of germin structure, biosynthesis, homology with other proteins, and of its value as a marker of wheat development. Germin isoforms associated with the apoplast have been speculated to have a role in embryo hydration during maturation and germination. Antigenically related isoforms of germin are present during germination in all of the economically important cereals studied, and the amounts of germin-like proteins and coding elements have been found to undergo conspicuous change when salt-tolerant higher plants are subjected to salt stress. In this report, we describe how circumstantial evidence arising from unrelated studies of barley oxalate oxidase and its coding elements have led to definitive evidence that the germin isoform made during wheat germination is an oxalate oxidase. Establishment of links between oxalate degradation, cereal germination, and salt tolerance has significant implications for a broad range of studies related to development and adaptation in higher plants. Roles for germin in cell wall biochemistry and tissue remodeling are discussed, with special emphasis on the generation of hydrogen peroxide during germin-induced oxidation of oxalate.

CCP1/Nna1 functions in protein turnover in mouse brain: Implications for cell death in Purkinje cell degeneration mice

Purkinje cell degeneration (pcd) mice have a mutation within the gene encoding cytosolic carboxypeptidase 1 (CCP1/Nna1), which has homology to metallocarboxypeptidases. To assess the function of CCP1/Nna1, quantitative proteomics and peptidomics approaches were used to compare proteins and peptides in mutant and wild-type mice. Hundreds of peptides derived from cytosolic and mitochondrial proteins are greatly elevated in pcd mouse hypothalamus, amygdala, cortex, prefrontal cortex, and striatum. However, the major proteins detected on 2-D gel electrophoresis were present in mutant and wild-type mouse cortex and hypothalamus at comparable levels, and proteasome activity is normal in these brain regions of pcd mice, suggesting that the increase in cellular peptide levels in the pcd mice is due to reduced degradation of the peptides downstream of the proteasome. Both nondegenerating and degenerating regions of pcd mouse brain, but not wild-type mouse brain, show elevated autophagy, which can be triggered by a decrease in amino acid levels. Taken together with previous studies on CCP1/Nna1, these data suggest that CCP1/Nna1 plays a role in protein turnover by cleaving proteasome-generated peptides into amino acids and that decreased peptide turnover in the pcd mice leads to cell death.-Berezniuk, I., Sironi, J., Callaway, M. B., Castro, L. M., Hirata, I. Y., Ferro, E. S., Fricker, L. D. CCP1/Nna1 functions in protein turnover in mouse brain: Implications for cell death in Purkinje cell degeneration mice. FASEB J. 24, 1813-1823 (2010). www.fasebj.org

Adhesion and protease activity in cell lines from human salivary gland tumors are regulated by the laminin-derived peptide AG73, syndecan-1 and beta 1 integrin

We studied the induction of protease activity by the laminin alpha 1-derived peptide AG73 in cells from adenoid cystic carcinoma (CAC2) and myoepithelioma (M1), respectively a malignant and a benign salivary gland tumors. Laminin alpha 1 chain and MMP9 were immunolocalized in adenoid cystic carcinoma and myoepithelioma in vivo and in vitro. Cells grown inside AG73-enriched laminin-111 exhibited large spaces in the extracellular matrix, suggestive of remodeling. The broad spectrum MMP inhibitor GM6001 decreased spaces induced by AG73 in CAC2 and M I cells. This result strongly suggests that AG73-mediated matrix remodeling involves matrix metalloproteinases. CAC2 and M1 cells cultured on AG73 showed a dose-dependent increase of MMP9 secretion, as detected by zymography. Furthermore, siRNA silencing of MMP9 decreased remodeling in 3D cultures. We searched for AG73 receptors regulating MMP9 activity in our cell lines. CAC2 and M1 cells grown on AG73 exhibited colocalization of syndecan-1 and beta 1 integrin. siRNA knockdown of syndecan-1 expression in these cells resulted in decreased adhesion to AG73 and reduced protease and remodeling activity. We investigated syndecan-1 co-receptors in both cell lines. Silencing beta 1 integrin inhibited adhesion to AG73, matrix remodeling and protease activity. Double-knockdown experiments were carried out to further explore syndecan-1 and beta 1 integrin cooperation. CAC2 cells transfected with both syndecan-1 and beta 1 integrin siRNA oligos showed significant decrease in adhesion to AG73. Simultaneous silencing of receptors also induced a decrease in protease activity. Our results suggest that syndecan-1 and beta 1 integrin signaling downstream of AG73 regulate adhesion and MMP production by CAC2 and M1 cells. (c) 2008 Elsevier B.V./International Society of Matrix Biology. All rights reserved.