Identification des réseaux transcriptionnnels de résistance aux antifongiques chez Candida albicans

Plusieurs souches cliniques de Candida albicans résistantes aux médicaments antifongiques azolés surexpriment des gènes encodant des effecteurs de la résistance appartenant à deux classes fonctionnelles : i) des transporteurs expulsant les azoles, CDR1, CDR2 et MDR1 et ii) la cible des azoles 14-lanostérol déméthylase encodée par ERG11. La surexpression de ces gènes est due à la sélection de mutations activatrices dans des facteurs de transcription à doigts de zinc de la famille zinc cluster (Zn2Cys6) qui contrôlent leur expression : Tac1p (Transcriptional activator of CDR genes 1) contrôlant l’expression de CDR1 et CDR2, Mrr1p (Multidrug resistance regulator 1), régulant celle de MDR1 et Upc2p (Uptake control 2), contrôlant celle d’ERG11. Un autre effecteur de la résistance clinique aux azoles est PDR16, encodant une transférase de phospholipides, dont la surexpression accompagne souvent celle de CDR1 et CDR2, suggérant que les trois gènes appartiennent au même régulon, potentiellement celui de Tac1p. De plus, la régulation transcriptionnelle du gène MDR1 ne dépend pas seulement de Mrr1p, mais aussi du facteur de transcription de la famille basic-leucine zipper Cap1p (Candida activator protein 1), un régulateur majeur de la réponse au stress oxydatif chez C. albicans qui, lorsque muté, induit une surexpression constitutive de MDR1 conférant la résistance aux azoles. Ces observations suggèrent qu’un réseau de régulation transcriptionnelle complexe contrôle le processus de résistance aux antifongiques azolés chez C. albicans. L’objectif de mon projet au doctorat était d’identifier les cibles transcriptionnelles directes des facteurs de transcription Tac1p, Upc2p et Cap1p, en me servant d’approches génétiques et de génomique fonctionnelle, afin de i) caractériser leur réseau transcriptionnel et les modules transcriptionnels qui sont sous leur contrôle direct, et ii) d’inférer leurs fonctions biologiques et ainsi mieux comprendre leur rôle dans la résistance aux azoles. Dans un premier volet, j’ai démontré, par des expériences de génétique, que Tac1p contrôle non seulement la surexpression de CDR1 et CDR2 mais aussi celle de PDR16. Mes résultats ont identifié une nouvelle mutation activatrice de Tac1p (N972D) et ont révélé la participation d’un autre régulateur dans le contrôle transcriptionnel de CDR1 et PDR16 dont l’identité est encore inconnue. Une combinaison d’expériences de transcriptomique et d’immunoprécipitation de la chromatine couplée à l’hybridation sur des biopuces à ADN (ChIP-chip) m’a permis d’identifier plusieurs gènes dont l’expression est contrôlée in vivo et directement par Tac1p (PDR16, CDR1, CDR2, ERG2, autres), Upc2p (ERG11, ERG2, MDR1, CDR1, autres) et Cap1p (MDR1, GCY1, GLR1, autres). Ces expériences ont révélé qu’Upc2p ne contrôle pas seulement l’expression d’ERG11, mais aussi celle de MDR1 et CDR1. Plusieurs nouvelles propriétés fonctionnelles de ces régulateurs ont été caractérisées, notamment la liaison in vivo de Tac1p aux promoteurs de ses cibles de façon constitutive et indépendamment de son état d’activation, et la liaison de Cap1p non seulement à la région du promoteur de ses cibles, mais aussi celle couvrant le cadre de lecture ouvert et le terminateur transcriptionnel putatif, suggérant une interaction physique avec la machinerie de la transcription. La caractérisation du réseau transcriptionnel a révélé une interaction fonctionnnelle entre ces différents facteurs, notamment Cap1p et Mrr1p, et a permis d’inférer des fonctions biologiques potentielles pour Tac1p (trafic et la mobilisation des lipides, réponse au stress oxydatif et osmotique) et confirmer ou proposer d’autres fonctions pour Upc2p (métabolisme des stérols) et Cap1p (réponse au stress oxydatif, métabolisme des sources d’azote, transport des phospholipides). Mes études suggèrent que la résistance aux antifongiques azolés chez C. albicans est intimement liée au métabolisme des lipides membranaires et à la réponse au stress oxydatif.

Caractérisation des transcrits antisens chez les rétrovirus HTLV et étude comparative des fonctions des protéines traduites à partir de ces transcrits antisens

Le premier membre de la famille des rétrovirus humains HTLV (Virus T-lymphotropique Humain), HTLV-1, a été découvert en 1980 et l’on estime aujourd’hui à plus de 10 millions le nombre d’individus infectés à travers le monde. Après une période de latence d’environ 40 ans, 5% des individus infectés développent des leucémies, des lymphomes adultes de lymphocytes T (ATLL) ou encore une myélopathie associée à HTLV-1/ paraparésie spastique tropicale (HAM/TSP). L’apparition de la maladie serait en grande partie orchestrée par deux protéines virales, soit Tax et HTLV-1 bZIP factor (HBZ). L’expression du génome viral se fait à partir d’un transcrit sens de pleine longueur suite à un épissage alternatif, à l’exception du gène HBZ. HBZ est produite à partir d’un transcrit antisens initié dans la séquence terminale longue répétée (LTR)’3. Elle a été décrite comme étant capable de réguler négativement la transcription virale dépendante de Tax en se dimérisant avec des facteurs de transcription cellulaires tels que CREB-2 et certains membres de la famille Jun. HBZ a aussi un pouvoir prolifératif et bien que nous ne sachions toujours pas le mécanisme moléculaire menant à l’oncogenèse par HBZ, nous savons qu’elle module une multitude de voies de transduction de signaux, dont AP-1. Nous avons récemment mis en évidence un transcrit antisens nommé Antisense Protein of HTLV-2 (APH-2) chez HTLV-2 qui n’est associé qu’à une myélopathie apparentée au HAM/TSP. Ce n’est qu’en 2005 que HTLV-3 et HTLV-4 se sont rajoutés au groupe HTLV. Cependant, aucune corrélation avec le développement d’une quelconque maladie n’a été montrée jusqu’à ce jour. Le premier volet de ce projet de doctorat avait pour objectif de détecter et caractériser les transcrits antisens produits par HTLV-3 et HTLV-4 et d’étudier les protéines traduites à partir de ces transcrits pour ainsi évaluer leurs similitudes et/ou différences avec HBZ et APH-2. Nos études de localisation cellulaire réalisées par microscopie confocale ont montré que APH-3 et APH-4 sont des protéines nucléaires, se retrouvant sous la forme de granules et, dans le cas d’APH-3, partiellement cytoplasmique. Ces granules co-localisent en partie avec HBZ. Les analyses à l’aide d’un gène rapporteur luciférase contenant le LTR 5’ de HTLV-1 ont montré que APH-3 et APH-4 peuvent aussi inhiber la transactivation du LTR 5’ par Tax. Aussi, des études faisant appel au gène rapporteur précédé d’un promoteur de collagénase (site AP-1), ont montré que ces deux protéines, contrairement à HBZ, activent la transcription dépendante de tous les membres des facteurs de transcription de la famille Jun. De plus, les mutants ont montré que le motif fermeture éclair (LZ) atypique de ces protéines est impliqué dans cette régulation. En effet, APH-3 et APH-4 modulent la voie Jun-dépendante en se dimérisant via leur LZ atypique avec la famille Jun et semblent activer la voie par un mécanisme ne faisant pas par d’un domaine activateur autonome. Dans un deuxième volet, nous avions comme objectif d’approfondir nos connaissances sur la localisation nucléolaire de HBZ. Lors de nos analyses, nous avons identifié deux nouveaux partenaires d’interaction, B23 et la nucléoline, qui semblent être associés à sa localisation nucléolaire. En effet, ces interactions sont plus fortes suivant une délétion des domaines AD et bZIP de HBZ qui dans ce cas est localisée strictement au nucléole. De plus, bien que APH-3 et APH-4 puissent se localiser aux nucléoles, HBZ est la seule protéine traduite à partir d’un transcrit antisens pouvant interagir avec B23. Finalement, ces travaux ont clairement mis en évidence que HTLV-3 et HTLV-4 permettent la production de transcrits antisens comme chez d’autres rétrovirus. Les protéines traduites à partir de ces transcrits antisens jouent d’importants rôles dans la réplication rétrovirale mais semblent avoir des fonctions différentes de celles de HBZ au niveau de la régulation de la transcription de la voie Jun. HBZ semble aussi jouer un rôle unique dans le nucléole en ciblant les protéines nucléolaires de la cellule. Ces études démontrent que les protéines produites à partir de transcrits antisens chez les rétrovirus HTLV partagent plusieurs ressemblances, mais démontrent aussi des différences. Ainsi, les APH pourraient, en tant qu’outil comparatif, aider à mieux cibler les mécanismes moléculaires importants utilisés par HBZ pour induire la pathogénèse associée à une infection par HTLV.

Efecto de la hipoxia-reoxigenación y las radiaciones ionizantes en la captación de glucosa en líneas tumorales de seno y colon cocultivadas con células endoteliales.

La captación de glucosa y su conversión en lactato juega un papel fundamental en el metabolismo tumoral, independientemente de la concentración de oxígeno presente en el tejido (efecto Warburg). Sin embrago, dicha captación varía de un tipo tumoral a otro, y dentro del mismo tumor, situación que podría depender de las características microambientales tumorales (fluctuaciones de oxígeno, presencia de otros tipos celulares) y de factores estresores asociados a los tratamientos. Se estudió el efecto de la hipoxia-reoxigenación (HR) y las radiaciones ionizantes (RI) sobre la captación de glucosa, en cultivos de líneas tumorales MCF-7 y HT-29, cultivadas de forma aislada o en cocultivo con la línea celular EAhy296. Se encontró que la captación de glucosa en HR es diferente para lo descrito en condiciones de hipoxia permanente y que es modificada en el cocultivo. Se identificaron poblaciones celulares dentro de la misma línea celular, de alta y baja captación de glucosa, lo que implicaría una simbiosis metabólica de la célula como respuesta adaptativa a las condiciones tumorales. Se evaluó la expresión de NRF2 y la translocación nuclear de NRF2 y HIF1a, como vías de respuesta a estrés celular e hipoxia. La translocación nuclear de las proteínas evaluadas explicaría el comportamiento metabólico de las células tumorales de seno, pero no de colon, por lo cual deben existir otras vías metabólicas implicadas. Las diferencias en el comportamiento de las células tumorales en HR en relación con hipoxia permitirá realizar planeaciones dosimétricas más dinámicas, que reevalúen las condiciones de oxigenación tumoral constantemente.

The Arabidopsis bZIP Gene AtbZIP63 Is a Sensitive Integrator of Transient Abscisic Acid and Glucose Signals

Glucose modulates plant metabolism, growth, and development. In Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), Hexokinase1 (HXK1) is a glucose sensor that may trigger abscisic acid (ABA) synthesis and sensitivity to mediate glucose-induced inhibition of seedling development. Here, we show that the intensity of short-term responses to glucose can vary with ABA activity. We report that the transient (2 h/4 h) repression by 2% glucose of AtbZIP63, a gene encoding a basic-leucine zipper (bZIP) transcription factor partially involved in the Snf1-related kinase KIN10-induced responses to energy limitation, is independent of HXK1 and is not mediated by changes in ABA levels. However, high-concentration (6%) glucose-mediated repression appears to be modulated by ABA, since full repression of AtbZIP63 requires a functional ABA biosynthetic pathway. Furthermore, the combination of glucose and ABA was able to trigger a synergistic repression of AtbZIP63 and its homologue AtbZIP3, revealing a shared regulatory feature consisting of the modulation of glucose sensitivity by ABA. The synergistic regulation of AtbZIP63 was not reproduced by an AtbZIP63 promoter-5`-untranslated region:beta-glucuronidase fusion, thus suggesting possible posttranscriptional control. A transcriptional inhibition assay with cordycepin provided further evidence for the regulation of mRNA decay in response to glucose plus ABA. Overall, these results indicate that AtbZIP63 is an important node of the glucose-ABA interaction network. The mechanisms by which AtbZIP63 may participate in the fine-tuning of ABA-mediated abiotic stress responses according to sugar availability (i.e., energy status) are discussed.

A new member of the ribbon-helix-helix transcription factor superfamily from the plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri

XACb0070 is an uncharacterized protein coded by the two large plasmids isolated from Xanthomonas axonopodis pv. cirri, the agent of citrus canker and responsible for important economical losses in citrus world production. XACb0070 presents sequence homology only with other hypothetical proteins belonging to plant pathogens, none of which have their structure determined. The NMR-derived solution structure reveals this protein is a homodimer in which each monomer presents two domains with different structural and dynamic properties: a folded N-terminal domain with beta alpha alpha topology which mediates dimerization and a long disordered C-terminal tail. The folded domain shows high structural similarity to the ribbon-helix-helix transcriptional repressors, a family of DNA-binding proteins of conserved 3D fold but low sequence homology: indeed XACb0070 binds DNA. Primary sequence and fold comparison of XACb0070 with other proteins of the ribbon-helix-helix family together with examination of the genes in the vicinity of xacb0070 suggest the protein might be the component of a toxin-antitoxin system. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Genes diferencialmente expressos em cana-de-açúcar inoculada com Xanthomonas albilineans, o agente causal da escaldadura da folha

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Atividade alelopática de Copaifera langsdorffii DESF: abordagem fitoquímica e molecular

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Botânica) - IBB

Overexpression of the activated form of the AtAREB1 gene (AtAREB1 Delta QT) improves soybean responses to water deficit

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Molekulare Untersuchung des Wolf-Hirschhorn-Syndroms

Das Wolf-Hirschhorn-Syndrom (WHS) ist ein komplexes und variables Fehlbildungs- Retardierungssyndrom, das durch Deletion in der distalen Chromosomenregion 4p16.3 hervorgerufen wird und dessen Ätiologie und Pathogenese bisher weitgehend unverstanden sind. Die Zielsetzung in der vorliegenden Arbeit bestand in der Identifizierung und vorläufigen Charakterisierung neuer Gene, die an der Entstehung des Syndroms beteiligt sein könnten. Die Wolf-Hirschhorn-Syndrom-kritische Region (WHSCR) konnte zu Beginn der vorliegenden Arbeit auf einen ca. 2 Mb großen Bereich zwischen den Markern D4S43 und D4S142 eingegrenzt werden. Für die Identifizierung neuer Gene wurden zunächst drei größere genomische Cosmid-/PAC-Contigs (I-III) im Bereich der Marker D4S114 bis D4S142 erstellt und mittels Exonamplifikation auf transkribierte Bereiche (Exons) untersucht. Es konnten insgesamt 67 putative 'Exons' isoliert werden, von denen einige bereits bekannten Genen (ZNF141, PDEB, MYL5, GAK, DAGK4 und FGFR3) entsprechen. Zwei dieser Gene konnten im Rahmen dieser Arbeit erstmals (DAGK4) bzw. genauer (GAK) in die distale Region 4p16.3 kartiert werden. Die restlichen Exons können aufgrund von Homologievergleichen und/oder EST-cDNA-Homologien vermutlich neuen Genen oder auch Pseudogenen (z. B. YWEE1hu) zugeordnet werden. Durch die im Verlaufe der vorliegenden Arbeit publizierte weitere Eingrenzung der WHSCR auf einen 165 Kb-großen Bereich proximal des FGFR3-Gens konzentrierten sich weitere Untersuchungen auf die detaillierte Analyse der WHSCR zwischen dem Marker D4S43 und FGFR3. Mit Hilfe von Exonamplifikation bzw. computergestützter Auswertung vorliegender Sequenzdaten aus diesem Bereich ('GRAIL', 'GENSCAN' und Homologievergleiche in den EST-Datenbanken des NCBI) konnten mehrere neue Gene identifiziert werden. In distaler-proximaler Reihenfolge handelt es sich dabei um die Gene LETM1, 51, 43, 45, 57 und POL4P. LETM1 kodiert für ein putatives Transmembran-Protein mit einem Leucin-Zipper- und zwei EF-Hand-Motiven und könnte aufgrund seiner möglichen Beteiligung an der Ca2+-Homeostase und/oder der Signal-transduktion zu Merkmalen des WHS (Krampfanfällen, mentale Retardierung und muskuläre Hypotonie) beitragen. Das Gen 51 entspricht einem in etwa zeitgleich durch Stec et al. (1998) und Chesi et al. (1998) als WHSC1 bzw. MMSET bezeichnetem Gen und wurde daher nicht weiter charakterisiert. Es wird genauso wie das Gen 43, das zeitgleich von Wright et al. (1999b) als WHSC2 beschrieben werden konnte und eine mögliche Rolle bei der Transkriptionselongation spielt, ubiquitär exprimiert. Das in der vorliegenden Arbeit identifizierte Gen 45 zeigt demgegenüber ein ausgesprochen spezifisches Expressionsmuster (in Nervenzellen des Gehirns sowie in Spermatiden). Dies stellt zusammen mit der strukturellen Ähnlichkeit des putativen Genprodukts zu Signalmolekülen einen interessanten Zusammenhang zu Merkmalen des WHS (beispielsweise Kryptorchismus, Uterusfehlbildungen oder auch neurologische Defekte) her. Demgegenüber handelt es sich bei dem Gen 57 möglicherweise um ein trunkiertes Pseudogen des eRFS-Gens auf Chromosom 6q24 (Wallrapp et al., 1998). Das POL4P-Gen schließlich stellt allein aufgrund seiner genomischen Lokalisation sowie seiner möglichen Funktion (als DNA-Polymerase-ähnliches Gen) kein gutes Kandidatengen für spezifische Merkmale des Syndroms dar und wurde daher nicht im Detail charakterisiert. Um die Beteiligung der Gene an der Ätiologie und Pathogenese des Syndroms zu verstehen, ist die Entwicklung eines Mausmodells (über das Einfügen gezielter Deletionen in das Mausgenom) geplant. Um dies zu ermöglichen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Charakterisierung der orthologen Region bei der Maus vorgenommen. Zunächst wurden die orthologen Gene der Maus (Letm1, Whsc1, Gen 43 (Whsc2h), Gen 45 und Pol4p) identifiziert. Durch die Erstellung sowie die genaue Kartierung eines murinen genomischen P1/PAC-Klon-Contigs konnte gezeigt werden, daß die murinen Gene Fgfr3, Letm1, Whsc1, Gen 43 (Whsc2h), Gen 45 und Pol4p sowie einige weitere der überprüften EST-cDNA-Klone der Maus in einem durchgehenden Syntänieblock zwischen Mensch (POL4P bis FGFR3) und Maus (Mmu 5.20) enthalten sind, der in seiner genomischen Ausdehnung in etwa den Verhältnissen beim Menschen (zwischen POL4P und FGFR3) entspricht.

Characterization of the bovine IkappaB kinases (IKK)alpha and IKKbeta, the regulatory subunit NEMO and their substrate IkappaBalpha

The Nuclear factor (NF)-kappaB signalling pathway plays a critical role in the regulation and coordination of a wide range of cellular events such as cell growth, apoptosis and cell differentiation. Activation of the IKK (inhibitor of NF-kappaB kinase) complex is a crucial step and a point of convergence of all known NF-kappaB signalling pathways. To analyse bovine IKKalpha (IKK1), IKKbeta (IKK2) and IKKgamma (or NF-kappaB Essential MOdulator, NEMO) and their substrate IkappaBalpha (Inhibitor of NF-kappaB), the corresponding cDNAs of these molecules were isolated, sequenced and characterized. A comparison of the amino acid sequences with those of their orthologues in other species showed a very high degree of identity, suggesting that the IKK complex and its substrate IkappaBalpha are evolutionarily highly conserved components of the NF-kappaB pathway. Bovine IKKalpha and IKKbeta are related protein kinases showing 50% identity which is especially prominent in the kinase and leucine zipper domains. Co-immunoprecipitation assays and GST-pull-down experiments were carried out to determine the composition of bovine IKK complexes compared to that in human Jurkat T cells. Using these approaches, the presence of bovine IKK complexes harbouring IKKalpha, IKKbeta, NEMO and the interaction of IKK with its substrate IkappaBalpha could be demonstrated. Parallel experiments using human Jurkat T cells confirmed the high degree of conservation also at the level of protein-protein interactions. Finally, a yeast two-hybrid analysis showed that bovine NEMO molecules, in addition to the binding to IKKalpha and IKKbeta, also strongly interact with each other.

CEBPA-dependent HK3 and KLF5 expression in primary AML and during AML differentiation

The basic leucine zipper transcription factor CCAAT/enhancer binding protein alpha (CEBPA) codes for a critical regulator during neutrophil differentiation. Aberrant expression or function of this protein contributes to the development of acute myeloid leukemia (AML). In this study, we identified two novel unrelated CEBPA target genes, the glycolytic enzyme hexokinase 3 (HK3) and the krüppel-like factor 5 (KLF5) transcription factor, by comparing gene profiles in two cohorts of CEBPA wild-type and mutant AML patients. In addition, we found CEBPA-dependent activation of HK3 and KLF5 transcription during all-trans retinoic acid (ATRA) mediated neutrophil differentiation of acute promyelocytic leukemia (APL) cells. Moreover, we observed direct regulation of HK3 by CEBPA, whereas our data suggest an indirect regulation of KLF5 by this transcription factor. Altogether, our data provide an explanation for low HK3 and KLF5 expression in particular AML subtype and establish these genes as novel CEBPA targets during neutrophil differentiation.

Simulation of Drosophila circadian oscillations, mutations, and light responses by a model with VRI, PDP-1, and CLK.

A model of Drosophila circadian rhythm generation was developed to represent feedback loops based on transcriptional regulation of per, Clk (dclock), Pdp-1, and vri (vrille). The model postulates that histone acetylation kinetics make transcriptional activation a nonlinear function of [CLK]. Such a nonlinearity is essential to simulate robust circadian oscillations of transcription in our model and in previous models. Simulations suggest that two positive feedback loops involving Clk are not essential for oscillations, because oscillations of [PER] were preserved when Clk, vri, or Pdp-1 expression was fixed. However, eliminating positive feedback by fixing vri expression altered the oscillation period. Eliminating the negative feedback loop in which PER represses per expression abolished oscillations. Simulations of per or Clk null mutations, of per overexpression, and of vri, Clk, or Pdp-1 heterozygous null mutations altered model behavior in ways similar to experimental data. The model simulated a photic phase-response curve resembling experimental curves, and oscillations entrained to simulated light-dark cycles. Temperature compensation of oscillation period could be simulated if temperature elevation slowed PER nuclear entry or PER phosphorylation. The model makes experimental predictions, some of which could be tested in transgenic Drosophila.

LDOC1, A NOVEL BIOMARKER OF PROGNOSIS IN CHRONIC LYMPHOCYTIC LEUKEMIA

In chronic lymphocytic leukemia (CLL), one of the best predictors of outcome is the somatic mutation status of the immunoglobulin heavy chain variable region (IGHV) genes. Patients whose CLL cells have unmutated IGHV genes have a median survival of 8 years; those with mutated IGHV genes have a median survival of 25 years. To identify new prognostic biomarkers and molecular targets for therapy in untreated CLL patients, we reanalyzed the raw data from four published gene expression profiling microarray studies. Of 88 candidate biomarkers associated with IGHV somatic mutation status, we identified LDOC1 (Leucine Zipper, Down-regulated in Cancer 1), as one of the most significantly differentially expressed genes that distinguished mutated from unmutated CLL cases. LDOC1 is a putative transcription factor of unknown function in B-cell development and CLL pathophysiology. Using a highly sensitive quantitative RT-PCR (QRT-PCR) assay, we confirmed that LDOC1 mRNA was dramatically down-regulated in mutated compared to unmutated CLL cases. Expression of LDOC1 mRNA was also vii strongly associated with other markers of poor prognosis, including ZAP70 protein and cytogenetic abnormalities of poor prognosis (deletions of chromosomes 6q21, 11q23, and 17p13.1, and trisomy 12). CLL cases positive for LDOC1 mRNA had significantly shorter overall survival than negative cases. Moreover, in a multivariate model, LDOC1 mRNA expression predicted overall survival better than IGHV mutation status or ZAP70 protein, among the best markers of prognosis in CLL. We also discovered LDOC1S, a new LDOC1 splice variant. Using isoform-specific QRT-PCR assays that we developed, we found that both isoforms were expressed in normal B cells (naïve > memory), unmutated CLL cells, and in B-cell non-Hodgkin lymphomas with unmutated IGHV genes. To investigate pathways in which LDOC1 is involved, we knocked down LDOC1 in HeLa cells and performed global gene expression profiling. GFI1 (Growth Factor-Independent 1) emerged as a significantly up-regulated gene in both HeLa cells and CLL cells that expressed high levels of LDOC1. GFI1 oncoprotein is implicated in hematopoietic stem cell maintenance, lymphocyte development, and lymphomagenesis. Our findings indicate that LDOC1 mRNA is an excellent biomarker of overall survival in CLL, and may contribute to B-cell differentiation and malignant transformation.

Gene expression in sea urchin development: Study of {\it LpS1\/} gene regulation and cloning and characterization of the {\it SpKrox}-{\it 1\/} gene

Cell differentiation are associated with activation of cell lineage-specific genes. The $LpS{\it 1}\beta$ gene of Lytechinus pictus is activated at the late cleavage stage. $LpS{\it 1}\beta$ transcripts accumulate exclusively in aboral ectoderm lineages. Previous studies demonstrated two G-string DNA-elements, proximal and distal G-strings, which bind to an ectoderm-enriched nuclear factor. In order to define the cis-elements which control positive expression of the $LpS{\it 1}\beta$ gene, the regulatory region from $-$108 to +17 bp of the $LpS{\it 1}\beta$ gene promoter was characterized. The ectoderm G-string factor binds to a G/C-rich region larger than the G-string itself and the binding of the G-string factor requires sequences immediately downstream from the G-string. These downstream sequences are essential for full promoter activity. In addition, only 108 bp of $LpS{\it 1}\beta\ 5\sp\prime$ flanking DNA drives $LpS{\it 1}\beta$ gene expression in aboral ectoderm/mesenchyme cells. Therefore, for positive control of $LpS{\it 1}\beta$ gene expression, two regions of 5$\sp\prime$ flanking DNA are required: region I from base pairs $-$762 to $-$511, and region II, which includes the G/C-rich element, from base pairs $-$108 to $-$61. A mesenchyme cell repressor element is located within region I.^ DNA-binding proteins play key roles in determination of cell differentiation. The zinc finger domain is a DNA-binding domain present in many transcription factors. Based on homologies in zinc fingers, a zinc finger-encoding gene, SpKrox-1, was cloned from S. purpuratus. The putative SpKrox-1 protein has all structural characteristics of a transcription factor: four zinc fingers for DNA binding; acidic domain for transactivation; basic domain for nuclear targeting; and leucine zipper for dimerization. SpKrox-1 RNA transcripts showed a transient expression pattern which correlates largely with early embryonic development. The spatial expression of SpKrox-1 mRNA was distributed throughout the gastrula and larva ectodermal wall. However, SpKrox-1 was not expressed in pigment cells. The SpKrox-1 gene is thus a marker of a subset of SMCs or ectoderm cells. The structural features, and the transient temporal and restricted spatial expression patterns suggest that SpKrox-1 plays a role in a specific developmental event. ^

Functional characterization of transcription factor USF

USF, Upstream Stimulatory Factor, is a family of ubiquitous transcription factors that contain highly conserved basic helix-loop-helix leucine zipper DNA binding domains and recognize the core DNA sequence CACGTG. In human and mouse, two members of the USF family, USF1 and USF2, encoded by two different genes, contribute to the USF activity. In order to gain insights into the mechanisms by which USFs function as transcriptional activators, different approaches were used to map the domains of USF2 responsible for nuclear localization and transcriptional activation. Two stretches of amino acids, one in the basic region of the DNA binding domain, the other in a highly conserved N-terminal region, were found to direct nuclear localization independently of one another. Two distinct activation domains were also identified. The first one, located in the conserved N-terminal region that overlaps the C-terminal nuclear localization signal, functioned only in the presence of an initiator element in the promoter of the reporter. The second, in a nonconserved region, activated transcription in the absence of an initiator element or when fused to a heterologous DNA binding domain. These results suggest that USF2 functions in different promoter contexts by selectively utilizing different activation domains.^ The deletion analysis of USF2 also identified two dominant negative mutants of USF, one lacking the activation domain, the other lacking the basic domain. The latter proved useful for testing the direct involvement of USFs in the transcriptional activation mediated by the viral protein IE62.^ To investigate the biological function of USFs, foci and colony formation assays were used to study the growth regulation by USFs. It was found that USFs had a strong antagonistic effect on cellular transformation mediated by the bHLH/LZ protein Myc. This effect required the DNA binding activity of either USF 1 or USF2. Moreover, USF2, but not USF1 or other mutants of USFs, was also found to have strong inhibitory effect on the cellular transformation by E1a and on the growth of HeLa cells. These results demonstrate that USFs could potentially regulate growth through two mechanisms, one by antagonizing the function of Myc in cellular transformation, the other by mediating a more general growth inhibitory effect. ^