The RNA-binding protein HuR regulates DNA methylation through stabilization of DNMT3b mRNA

The molecular basis underlying the aberrant DNA-methylation patterns in human cancer is largely unknown. Altered DNA methyltransferase (DNMT) activity is believed to contribute, as DNMT expression levels increase during tumorigenesis. Here, we present evidence that the expression of DNMT3b is post-transcriptionally regulated by HuR, an RNA-binding protein that stabilizes and/or modulates the translation of target mRNAs. The presence of a putative HuR-recognition motif in the DNMT3b 3'UTR prompted studies to investigate if this transcript associated with HuR. The interaction between HuR and DNMT3b mRNA was studied by immunoprecipitation of endogenous HuR ribonucleoprotein complexes followed by RT-qPCR detection of DNMT3b mRNA, and by in vitro pulldown of biotinylated DNMT3b RNAs followed by western blotting detection of HuR. These studies revealed that binding of HuR stabilized the DNMT3b mRNA and increased DNMT3b expression. Unexpectedly, cisplatin treatment triggered the dissociation of the [HuR-DNMT3b mRNA] complex, in turn promoting DNMT3b mRNA decay, decreasing DNMT3b abundance, and lowering the methylation of repeated sequences and global DNA methylation. In summary, our data identify DNMT3b mRNA as a novel HuR target, present evidence that HuR affects DNMT3b expression levels post-transcriptionally, and reveal the functional consequences of the HuR-regulated DNMT3b upon DNA methylation patterns.

Bases genètiques de la malformació de Chiari

La Malformació de Chiari tipus I (MCI) ha estat definida tradicionalment com la herniació de les amígdales cerebel•loses d’almenys 5mm, a través del forat mange. En general, els símptomes es posen de manifest durant la segona o tercera dècada de vida, tot i que s’han descrit casos pediàtrics. Donada la complexitat del quadre clínic, per realitzar un diagnòstic adient es requereix avaluació clínica i estudi de neuroimatge. La tècnica de preferència és la ressonància magnètica d’imatge, considerant-se actualment com a pacients de MCI aquells que presenten un descens de les amígdales superior a 3mm per sota del forat magne. L'existència de casos asimptomàtics dificulta establir una prevalença concreta, però s’ha estimat que podria estar entre 1/1000 a 1/5000 sent major en dones que en homes (2:1 aproximadament). Fins el moment, es desconeix l’etiologia de la malaltia però la hipòtesi més acceptada és que MCI és deguda al desenvolupament insuficient del mesoderm paraxial. Diferents estudis realitzats fins el moment evidencien que almenys, un subgrup de pacients amb MCI són deguts a contribució genètica: 1) casos d’agregació familiar amb afectes en tres generacions; 2) estudis de bessons 3) associació amb síndromes genètics coneguts amb herència mendeliana produïts per anomalies óssies que donen suport a la hipòtesi de la insuficiència del mesoderm com a causa de MCI. Davant l’evidència clara d’un component genètic com a principal causant de l’etiologia de MCI, l’objectiu del projecte va ser la identificació de les bases genètiques de la MCI, tant en gens responsables de les formes mendelianes com en gens responsables de les formes complexes de MCI mitjançant dues estratègies: 1-Identificació de variants genètiques de susceptibilitat en pacients amb MCI mitjançant estudis d’associació de tipus cas-control. 2-Anàlisi genètic de formes monogèniques mitjançant l’anàlisi de lligament a marcardors polimòrfics i la seqüenciació del DNA a gran escala.

Estimates of electronic coupling for excess electron transfer in DNA

Electronic coupling Vda is one of the key parameters that determine the rate of charge transfer through DNA. While there have been several computational studies of Vda for hole transfer, estimates of electronic couplings for excess electron transfer (ET) in DNA remain unavailable. In the paper, an efficient strategy is established for calculating the ET matrix elements between base pairs in a π stack. Two approaches are considered. First, we employ the diabatic-state (DS) method in which donor and acceptor are represented with radical anions of the canonical base pairs adenine-thymine (AT) and guanine-cytosine (GC). In this approach, similar values of Vda are obtained with the standard 6-31 G* and extended 6-31++ G* basis sets. Second, the electronic couplings are derived from lowest unoccupied molecular orbitals (LUMOs) of neutral systems by using the generalized Mulliken-Hush or fragment charge methods. Because the radical-anion states of AT and GC are well reproduced by LUMOs of the neutral base pairs calculated without diffuse functions, the estimated values of Vda are in good agreement with the couplings obtained for radical-anion states using the DS method. However, when the calculation of a neutral stack is carried out with diffuse functions, LUMOs of the system exhibit the dipole-bound character and cannot be used for estimating electronic couplings. Our calculations suggest that the ET matrix elements Vda for models containing intrastrand thymine and cytosine bases are essentially larger than the couplings in complexes with interstrand pyrimidine bases. The matrix elements for excess electron transfer are found to be considerably smaller than the corresponding values for hole transfer and to be very responsive to structural changes in a DNA stack

Bases de dades relacionals

Memòria descriptiva del projecte de creació d'un sistema de BD que dóna resposta a la necessitat dels jugadors de bàsquet a nivell mundial, que volen crear una nova plataforma centralitzada per tal d'unificar la informació de cadascun d'ells i permetre els equips i les federacions disposar d'aquesta informació a l'hora d'escollir els jugadors que integraran els diferents equips.

Protein-protein interactions between adenovirus DNA polymerase and nuclear factor I mediate formation of the DNA replication preinitiation complex.

The in vitro adenovirus (Ad) DNA replication system provides an assay to study the interaction of viral and host replication proteins with the DNA template in the formation of the preinitiation complex. This initiation system requires in addition to the origin DNA sequences 1) Ad DNA polymerase (Pol), 2) Ad preterminal protein (pTP), the covalent acceptor for protein-primed DNA replication, and 3) nuclear factor I (NFI), a host cell protein identical to the CCAAT box-binding transcription factor. The interactions of these proteins were studied by coimmunoprecipitation and Ad origin DNA binding assays. The Ad Pol can bind to origin sequences only in the presence of another protein which can be either pTP or NFI. While NFI alone can bind to its origin recognition sequence, pTP does not specifically recognize DNA unless Ad Pol is present. Thus, protein-protein interactions are necessary for the targetting of either Ad Pol or pTP to the preinitiation complex. DNA footprinting demonstrated that the Ad DNA site recognized by the pTP.Pol complex was within the first 18 bases at the end of the template which constitutes the minimal origin of replication. Mutagenesis studies have defined the Ad Pol interaction site on NFI between amino acids 68-150, which overlaps the DNA binding and replication activation domain of this factor. A putative zinc finger on the Ad Pol has been mutated to a product that fails to bind the Ad origin sequences but still interacts with pTP. These results indicate that both protein-protein and protein-DNA interactions mediate specific recognition of the replication origin by Ad DNA polymerase.

An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome.

The human genome encodes the blueprint of life, but the function of the vast majority of its nearly three billion bases is unknown. The Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) project has systematically mapped regions of transcription, transcription factor association, chromatin structure and histone modification. These data enabled us to assign biochemical functions for 80% of the genome, in particular outside of the well-studied protein-coding regions. Many discovered candidate regulatory elements are physically associated with one another and with expressed genes, providing new insights into the mechanisms of gene regulation. The newly identified elements also show a statistical correspondence to sequence variants linked to human disease, and can thereby guide interpretation of this variation. Overall, the project provides new insights into the organization and regulation of our genes and genome, and is an expansive resource of functional annotations for biomedical research.

Polarity and specific sequence requirements of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)/retinoid X receptor heterodimer binding to DNA. A functional analysis of the malic enzyme gene PPAR response element.

The malic enzyme (ME) gene is a target for both thyroid hormone receptors and peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR). Within the ME promoter, two direct repeat (DR)-1-like elements, MEp and MEd, have been identified as putative PPAR response elements (PPRE). We demonstrate that only MEp and not MEd is able to bind PPAR/retinoid X receptor (RXR) heterodimers and mediate peroxisome proliferator signaling. Taking advantage of the close sequence resemblance of MEp and MEd, we have identified crucial determinants of a PPRE. Using reciprocal mutation analyses of these two elements, we show the preference for adenine as the spacing nucleotide between the two half-sites of the PPRE and demonstrate the importance of the two first bases flanking the core DR1 in 5'. This latter feature of the PPRE lead us to consider the polarity of the PPAR/RXR heterodimer bound to its cognate element. We demonstrate that, in contrast to the polarity of RXR/TR and RXR/RAR bound to DR4 and DR5 elements respectively, PPAR binds to the 5' extended half-site of the response element, while RXR occupies the 3' half-site. Consistent with this polarity is our finding that formation and binding of the PPAR/RXR heterodimer requires an intact hinge T region in RXR while its integrity is not required for binding of the RXR/TR heterodimer to a DR4.

Large-scale DNA sequencing in taxonomy and conservation : a case study with the mayfly family Heptageniidae (Ephemeroptera) in the Alps and Madagascar

Les larves aquatiques d'éphémères (Ephemeroptera) colonisent toutes les eaux douces du monde et sont couramment utilisées comme bio-indicateurs de la qualité de l'eau. Le genre Rhithrogena (Heptageniidae) est le deuxième plus diversifié chez les éphémères, et plusieurs espèces européennes ont une distribution restreinte dans des environnements alpins sensibles. Les espèces de Rhithrogena ont été classées en "groupes d'espèces" faciles à identifier. Cependant, malgré leur importance écologique et en terme de conservation, beaucoup d'espèces présentent des différences morphologiques ambiguës, suggérant que lataxonomie actuelle ne refléterait pas correctement leur diversité évolutive. De plus, aucune information sur leurs relations, leur origine, le taux de spéciation ou les mécanismes ayant provoqué leur remarquable diversification dans les Alpes n'est disponible. Nous avons d'abord examiné le statut spécifique d'environ 50% des espèces européennes de Rhithrogena en utilisant un large échantillonnage de populations alpines incluant 22 localités typiques, ainsi qu'une analyse basée sur le modèle général mixte de Yule et de coalescence (GMYC) appliqué à un gène mitochondrial standard (coxl) et à un gène nucléaire développé spécifiquement pour cette étude. Nous avons observé un regroupement significatif des séquences coxl en 31 espèces potentielles, et nos résultats ont fortement suggéré la présence d'espèces cryptiques et de fractionnements taxonomiques excessifs chez les Rhithrogena. Nos analyses phylogénétiques ont démontré la monophylie de quatre des six groupes d'espèces reconnus présents dans notre échantillonnage. La taxonomie ADN développée dans cette étude pose les bases d'une future révision de ce genre important mais cryptique en Europe. Puis nous avons mené une étude phylogénétique multi-gènes entre les espèces européennes de Rhithrogena. Les données provenant de trois gènes nucléaires et de deux gènes mitochondriaux ont été largement concordantes, et les relations entre les espèces bien résolues au sein de la plupart des groupes d'espèces dans une analyse combinant tous les gènes. En l'absence de points de calibration extérieurs tels que des fossiles, nous avons appliqué à nos données mitochondriales une horloge moléculaire standard pour les insectes, suggérant une origine des Rhithrogena alpins à la limite Oligocène / Miocène. Nos résultats ont montré le rôle prépondérant qu'ont joué les glaciations du quaternaire dans leur diversification, favorisant la spéciation d'au moins la moitié des espèces actuelle dans les Alpes. La biodiversité et le taux d'endémisme à Madagascar, notamment au niveau de la faune des eaux douces, sont parmi les plus extraordinaires et les plus menacés au monde. On pense que beaucoup d'espèces d'éphémères sont restreintes à un seul bassin versant (microendémisme) dans les zones forestières, ce qui les rendrait particulièrement sensibles à la réduction et à la dégradation de leur habitat. Mis à part deux espèces décrites, Afronurus matitensis et Compsoneuria josettae, les Heptageniidae sont pratiquement inconnus à Madagascar. Les deux genres ont une distribution discontinue en Afrique, à Madagascar et en Asie du Sud-Est, et leur taxonomie complexe est régulièrement révisée. L'approche standard pour comprendre leur diversité, leur endémisme et leur origine requerrait un échantillonnage étendu sur plusieurs continents et des années de travaux taxonomiques. Pour accélérer le processus, nous avons utilisé des collections de musées ainsi que des individus fraîchement collectés, et appliqué une approche combinant taxonomie ADN et phylogénie. L'analyses GMYC du gène coxl a délimité 14 espèces potentielles à Madagascar, dont 70% vraisemblablement microendémiques. Une analyse phylogénique incluant des espèces africaines et asiatiques portant sur deux gènes mitochondriaux et quatre gènes nucléaires a montré que les Heptageniidae malgaches sont monophylétiques et groupe frère des Compsoneuria africains. L'existence de cette lignée unique, ainsi qu'un taux élevé de microendémisme, mettent en évidence leur importance en terme de conservation. Nos résultats soulignent également le rôle important que peuvent jouer les collections de musées dans les études moléculaires et en conservation. - Aquatic nymphs of mayflies (Ephemeroptera) colonize all types of freshwaters throughout the world and are extensively used as bio-indicators of water quality. Rhithrogena (Heptageniidae) is the second most species-rich genus of mayflies, and several European species have restricted distributions in sensitive Alpine environments and therefore are of conservation interest. The European Rhithrogena species are arranged into "species groups" that are easily identifiable. However, despite their ecological and conservation importance, ambiguous morphological differences among many species suggest that the current taxonomy may not accurately reflect their evolutionary diversity. Moreover, no information about their relationships, origin, timing of speciation and mechanisms promoting their successful diversification in the Alps is available. We first examined the species status of ca. 50% of European Rhithrogena diversity using a widespread sampling scheme of Alpine species that included 22 type localities, general mixed Yule- coalescent (GMYC) model analysis of one standard mitochondrial (coxl) and one newly developed nuclear marker. We observed significant clustering of coxl into 31 GMYC species, and our results strongly suggest the presence of both cryptic diversity and taxonomic oversplitting in Rhithrogena. Phylogenetic analyses recovered four of the six recognized species groups in our samples as monophyletic. The DNA taxonomy developed here lays the groundwork for a future revision of this important but cryptic genus in Europe. Then we conducted a species-level, multiple-gene phylogenetic study of European Rhithrogena. Data from three nuclear and two mitochondrial loci were broadly congruent, and species-level relationships were well resolved within most species groups in a combined analysis. In the absence of external calibration points like fossils, we applied a standard insect molecular clock hypothesis to our mitochondrial data, suggesting an origin of Alpine Rhithrogena in the Oligocene / Miocene boundary. Our results highlighted the preponderant role that quaternary glaciations played in their diversification, promoting speciation of at least half of the current diversity in the Alps. Madagascar's biodiversity and endemism are among the most extraordinary and endangered in the world. This includes the island's freshwater biodiversity, although detailed knowledge of the diversity, endemism, and biogeographic origin of freshwater invertebrates is lacking. Many mayfly species are thought to be restricted to single river basins (microendemic species) in forested areas, making them particularly sensitive to habitat reduction and degradation. The Heptageniidae are practically unknown in Madagascar except for two described species, Afronurus matitensis and Compsoneuria josettae. Both genera have a disjunct distribution in Africa, Madagascar and Southeast Asia, and a complex taxonomic status still in flux. The standard approach to understanding their diversity, endemism, and origin would require extensive field sampling on several continents and years of taxonomic work. Here we circumvent this using museum collections and freshly collected individuals in a combined approach of DNA taxonomy and phylogeny. The cox/-based GMYC analysis revealed 14 putative species on Madagascar, 70% of which potentially microendemics. A phylogenetic analysis that included African and Asian species and data from two mitochondrial and four nuclear loci indicated the Malagasy Heptageniidae are monophyletic and sister to African Compsoneuria. The observed monophyly and high microendemism highlight their conservation importance. Our results also underline the important role that museum collections can play in molecular studies, especially in critically endangered biodiversity hotspots like Madagascar.

Mitochondrial DNA damage and animal longevity: insights from comparative studies

Chemical reactions in living cells are under strict enzyme control and conform to a tightly regulated metabolic program. However, uncontrolled and potentially deleterious endogenous reactions occur, even under physiological conditions. Aging, in this chemical context, could be viewed as an entropic process, the result of chemical side reactions that chronically and cumulatively degrade the function of biological systems. Mitochondria are a main source of reactive oxygen species (ROS) and chemical sidereactions in healthy aerobic tissues and are the only known extranuclear cellular organelles in animal cells that contain their own DNA (mtDNA). ROS can modify mtDNA directly at the sugar-phosphate backbone or at the bases, producing many different oxidatively modified purines and pyrimidines, as well as single and double strand breaks and DNA mutations. In this scenario, natural selection tends to decrease the mitochondrial ROS generation, the oxidative damage to mtDNA, and the mitochondrial mutation rate in long-lived species, in agreement with the mitochondrial oxidative stress theory of aging.

Plasmid DNA damage induced by singlet molecular oxygen released from the naphthalene endoperoxide DHPNO2 and photoactivated methylene blue

To investigate oxidative lesions and strand breaks induction by singlet molecular oxygen (¹O2), supercoiled-DNA plasmid was treated with thermo-dissociated DHPNO2 and photoactivated-methylene blue. DNA lesions were detected by Fpg that cleaves DNA at certain oxidized bases, and T4-endoV, which cleaves DNA at cyclobutane pyrimidine dimers and apurinic/apyrimidinic (AP) sites. These cleavages form open relaxed-DNA structures, which are discriminated from supercoiled-DNA. DHPNO2 or photoactivated-MB treatments result in similar plasmid damage profile: low number of single-strand breaks or AP-sites and high frequency of Fpg-sensitive sites; confirming that base oxidation is the main product for both reactions and that ¹O2 might be the most likely intermediate that reacts with DNA.

Accuracy of replication in the polymerase chain reaction. Comparison between Thermotoga maritima DNA polymerase and Thermus aquaticus DNA polymerase

For certain applications of the polymerase chain reaction (PCR), it may be necessary to consider the accuracy of replication. The breakthrough that made PCR user friendly was the commercialization of Thermus aquaticus (Taq) DNA polymerase, an enzyme that would survive the high temperatures needed for DNA denaturation. The development of enzymes with an inherent 3' to 5' exonuclease proofreading activity, lacking in Taq polymerase, would be an improvement when higher fidelity is needed. We used the forward mutation assay to compare the fidelity of Taq polymerase and Thermotoga maritima (ULTMA™) DNA polymerase, an enzyme that does have proofreading activity. We did not find significant differences in the fidelity of either enzyme, even when using optimal buffer conditions, thermal cycling parameters, and number of cycles (0.2% and 0.13% error rates for ULTMA™ and Taq, respectively, after reading about 3,000 bases each). We conclude that for sequencing purposes there is no difference in using a DNA polymerase that contains an inherent 3' to 5' exonuclease activity for DNA amplification. Perhaps the specificity and fidelity of PCR are complex issues influenced by the nature of the target sequence, as well as by each PCR component.

Bases moléculaires et cellulaires d’un trouble neurodéveloppemental causé par l’haploinsuffisance de SYNGAP1.

La déficience intellectuelle est la cause d’handicap la plus fréquente chez l’enfant. De nombreuses évidences convergent vers l’idée selon laquelle des altérations dans les gènes synaptiques puissent expliquer une fraction significative des affections neurodéveloppementales telles que la déficience intellectuelle ou encore l’autisme. Jusqu’à récemment, la majorité des mutations associées à la déficience intellectuelle a été liée au chromosome X ou à la transmission autosomique récessive. D’un autre côté, plusieurs études récentes suggèrent que des mutations de novo dans des gènes à transmission autosomique dominante, requis dans les processus de la plasticité synaptique peuvent être à la source d’une importante fraction des cas de déficience intellectuelle non syndromique. Par des techniques permettant la capture de l’exome et le séquençage de l’ADN génomique, notre laboratoire a précédemment reporté les premières mutations pathogéniques dans le gène à transmission autosomique dominante SYNGAP1. Ces dernières ont été associées à des troubles comportementaux tels que la déficience intellectuelle, l’inattention, des problèmes d’humeur, d’impulsivité et d’agressions physiques. D’autres patients sont diagnostiqués avec des troubles autistiques et/ou des formes particulières d’épilepsie généralisée. Chez la souris, le knock-out constitutif de Syngap1 (souris Syngap1+/-) résulte en des déficits comme l’hyperactivité locomotrice, une réduction du comportement associée à l’anxiété, une augmentation du réflexe de sursaut, une propension à l’isolation, des problèmes dans le conditionnement à la peur, des troubles dans les mémoires de travail, de référence et social. Ainsi, la souris Syngap1+/- représente un modèle approprié pour l’étude des effets délétères causés par l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur le développement de circuits neuronaux. D’autre part, il est de première importance de statuer si les mutations humaines aboutissent à l’haploinsuffisance de la protéine. SYNGAP1 encode pour une protéine à activité GTPase pour Ras. Son haploinsuffisance entraîne l’augmentation des niveaux d’activité de Ras, de phosphorylation de ERK, cause une morphogenèse anormale des épines dendritiques et un excès dans la concentration des récepteurs AMPA à la membrane postsynaptique des neurones excitateurs. Plusieurs études suggèrent que l’augmentation précoce de l’insertion des récepteurs AMPA au sein des synapses glutamatergiques contribue à certains phénotypes observés chez la souris Syngap1+/-. En revanche, les conséquences de l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur les circuits neuronaux GABAergiques restent inconnues. Les enjeux de mon projet de PhD sont: 1) d’identifier l’impact de mutations humaines dans la fonction de SYNGAP1; 2) de déterminer si SYNGAP1 contribue au développement et à la fonction des circuits GABAergiques; 3) de révéler comment l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux circuits GABAergiques affecte le comportement et la cognition. Nous avons publié les premières mutations humaines de type faux-sens dans le gène SYNGAP1 (c.1084T>C [p.W362R]; c.1685C>T [p.P562L]) ainsi que deux nouvelles mutations tronquantes (c.2212_2213del [p.S738X]; c.283dupC [p.H95PfsX5]). Ces dernières sont toutes de novo à l’exception de c.283dupC, héritée d’un père mosaïque pour la même mutation. Dans cette étude, nous avons confirmé que les patients pourvus de mutations dans SYNGAP1 présentent, entre autre, des phénotypes associés à des troubles comportementaux relatifs à la déficience intellectuelle. En culture organotypique, la transfection biolistique de l’ADNc de Syngap1 wild-type dans des cellules pyramidales corticales réduit significativement les niveaux de pERK, en fonction de l’activité neuronale. Au contraire les constructions plasmidiques exprimant les mutations W362R, P562L, ou celle précédemment répertoriée R579X, n’engendre aucun effet significatif sur les niveaux de pERK. Ces résultats suggèrent que ces mutations faux-sens et tronquante résultent en la perte de la fonction de SYNGAP1 ayant fort probablement pour conséquences d’affecter la régulation du développement cérébral. Plusieurs études publiées suggèrent que les déficits cognitifs associés à l’haploinsuffisance de SYNGAP1 peuvent émerger d’altérations dans le développement des neurones excitateurs glutamatergiques. Toutefois, si, et auquel cas, de quelle manière ces mutations affectent le développement des interneurones GABAergiques résultant en un déséquilibre entre l’excitation et l’inhibition et aux déficits cognitifs restent sujet de controverses. Par conséquent, nous avons examiné la contribution de Syngap1 dans le développement des circuits GABAergiques. A cette fin, nous avons généré une souris mutante knockout conditionnelle dans laquelle un allèle de Syngap1 est spécifiquement excisé dans les interneurones GABAergiques issus de l’éminence ganglionnaire médiale (souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+). En culture organotypique, nous avons démontré que la réduction de Syngap1 restreinte aux interneurones inhibiteurs résulte en des altérations au niveau de leur arborisation axonale et dans leur densité synaptique. De plus, réalisés sur des coupes de cerveau de souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+, les enregistrements des courants inhibiteurs postsynaptiques miniatures (mIPSC) ou encore de ceux évoqués au moyen de l’optogénétique (oIPSC) dévoilent une réduction significative de la neurotransmission inhibitrice corticale. Enfin, nous avons comparé les performances de souris jeunes adultes Syngap1+/-, Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ à celles de leurs congénères contrôles dans une batterie de tests comportementaux. À l’inverse des souris Syngap1+/-, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ ne présentent pas d’hyperactivité locomotrice, ni de comportement associé à l’anxiété. Cependant, elles démontrent des déficits similaires dans la mémoire de travail et de reconnaissance sociale, suggérant que l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux interneurones GABAergiques dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale récapitule en partie certains des phénotypes cognitifs observés chez la souris Syngap1+/-. Mes travaux de PhD établissent pour la première fois que les mutations humaines dans le gène SYNGAP1 associés à la déficience intellectuelle causent la perte de fonction de la protéine. Mes études dévoilent, également pour la première fois, l’influence significative de ce gène dans la régulation du développement et de la fonction des interneurones. D’admettre l’atteinte des cellules GABAergiques illustre plus réalistement la complexité de la déficience intellectuelle non syndromique causée par l’haploinsuffisance de SYNGAP1. Ainsi, seule une compréhension raffinée de cette condition neurodéveloppementale pourra mener à une approche thérapeutique adéquate.

Investigations on the cation induced liquid crystalline phases of high molecular weight DNA

Liquid Crystalline DNA is emerging as an active area of research, due to its potential applications in diverse fields, ranging from nanoelectronics to therapeutics. Since, counter ion neutralization is an essential requirement for the expression of LC DNA, and the present level of understanding on the LC phase behavior of high molecular weight DNA is inadequate, a thorough investigation is required to understand the nature and stability of these phases under the influence of various cationic species. The present study is, therefore mainly focused on a comparative investigation of the effect of metal ions of varying charge, size, hydration and binding modes on the LC phase behavior of high molecular weight DNA. The main objectives of the works are investigations on the induction and stabilization of LC phases of high molecular weight DNA by alkali metal ions, investigations on the induction and stabilization of LC phases of high molecular weight DNA by alkaline earth metal ions, effects of multivalent, transition and heavy metal ions on the LC phase behavior of high molecular weight DNA and investigations on spermine induced LC behavior of high molecular weight DNA in the presence of alkali and alkaline earth metal ions. The critical DNA concentration (CD) required for the expression of LC phases, phase transitions and their stability varied considerably when the binding site of the metal ions changed from phosphate groups to the nitrogenous bases of DNA, with Li+ giving the highest stability. Multiple LC phases with different textures, sometimes diffused and unstable or otherwise mainly distinct and clear, were observed on mixing metal ions with DNA solutions, which in turn depended on the charge, size, hydration factor, binding modes, concentration of the metal ions and time. Molecular modeling studies on binding of selected metal ions to DNA supported the experimental findings

Epigenética: definición, bases moleculares e implicaciones en la salud y en la evolución humana

La Epigenética se refiere a los cambios heredables en el ADN e histonas que no implican alteraciones en la secuencia de nucleótidos y modifican la estructura y condensación de la cromatina, por lo que afectan la expresión génica y el fenotipo. Las modificaciones epigenéticas son metilación del ADN y modificaciones de histonas. Objetivo: hacer una revisión de la literatura sobre el concepto de epigenética y su impacto en la salud. Materiales y métodos: se realizó una revisión de la bibliografía sobre el concepto de epigenética, sus bases biológicas, el impacto sobre la salud y la enfermedad y su relación con la evolución. Resultados: los mecanismos epigenéticos han cobrado cada vez más importancia debido a la creciente asociación con enfermedades complejas y comunes, así como por su impacto en la salud de generaciones futuras y en la evolución humana. Conclusiones: la Epigenética tiene un claro impacto en la salud del individuo, en la de su descendencia y en la evolución de la especie humana.

Estimates of electronic coupling for excess electron transfer in DNA

Electronic coupling Vda is one of the key parameters that determine the rate of charge transfer through DNA. While there have been several computational studies of Vda for hole transfer, estimates of electronic couplings for excess electron transfer (ET) in DNA remain unavailable. In the paper, an efficient strategy is established for calculating the ET matrix elements between base pairs in a π stack. Two approaches are considered. First, we employ the diabatic-state (DS) method in which donor and acceptor are represented with radical anions of the canonical base pairs adenine-thymine (AT) and guanine-cytosine (GC). In this approach, similar values of Vda are obtained with the standard 6-31 G* and extended 6-31++ G* basis sets. Second, the electronic couplings are derived from lowest unoccupied molecular orbitals (LUMOs) of neutral systems by using the generalized Mulliken-Hush or fragment charge methods. Because the radical-anion states of AT and GC are well reproduced by LUMOs of the neutral base pairs calculated without diffuse functions, the estimated values of Vda are in good agreement with the couplings obtained for radical-anion states using the DS method. However, when the calculation of a neutral stack is carried out with diffuse functions, LUMOs of the system exhibit the dipole-bound character and cannot be used for estimating electronic couplings. Our calculations suggest that the ET matrix elements Vda for models containing intrastrand thymine and cytosine bases are essentially larger than the couplings in complexes with interstrand pyrimidine bases. The matrix elements for excess electron transfer are found to be considerably smaller than the corresponding values for hole transfer and to be very responsive to structural changes in a DNA stack