Preliminary characterization of VmTPT2, a putative monoterpene indole alkaloid (MIA) transporter from Vinca minor L. (Apocynaceae)

The various steps of monoterpene indole alkaloid (MIA) biosynthesis are known to occur in specialized cell types and subcellular compartments. Numerous MIAs display powerful biological activities that have led to their use as pharmaceutical treatments for cancer, hypertension and malaria. Many of these compounds accumulate on the leaf surface of medicinally important Apocynaceae plants, which led to the recent discovery and characterization of an ABC transporter (CrTPT2) that was shown to mobilize catharanthine from its site of biosynthesis in epidermal cells to the leaf surface of Catharanthus roseus. Bioinformatic analysis of transcriptomes from several geographically distant MIA-producing species led to the identification of proteins with high amino acid sequence identity to CrTPT2. Molecular cloning of a similar transporter (VmTPT2) from Vinca minor was carried out and expressed in a yeast heterologous system for transport experiments and functional characterization. In planta studies involved transcript expression analysis of the early MIA biosynthetic gene VmTDC and putative transporter VmTPT2, and alkaloid profile analyses. RT-qPCR results showed that VmTPT2 expression increased 15-fold between the first two leaf pairs, and high levels were maintained across older leaves. The alkaloid accumulation profile on leaf surfaces matched that of VmTPT2 expression, especially for the MIAs vincadifformine and vincamine. Gene expression and alkaloid profile analyses suggest that the functional protein may act as a similar transporter to CrTPT2. However, although VmTPT2 had 88.4% identity at the amino acid level to CrTPT2, it displayed an altered expression pattern in planta across developing leaves, and functional characterization using a previously developed yeast heterologous system was unsuccessful due to difficulties with reproducibility of transport assays.

Dissection du programme développemental du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus.

Une cascade de facteurs de transcription composée de SIM1, ARNT2, OTP, BRN2 et SIM2 est requise pour la différenciation des cinq types cellulaires qui peuplent le noyau paraventriculaire (PVN) de l’hypothalamus, un régulateur critique de plusieurs processus physiologiques essentiels à la survie. De plus, l’haploinsuffisance de Sim1 est aussi une cause d’hyperphagie isolée chez la souris et chez l’homme. Nous désirons disséquer le programme développemental du PVN, via une approche intégrative, afin d’identifier de nouveaux gènes qui ont le potentiel de réguler l’homéostasie chez l’individu adulte. Premièrement, nous avons utilisé une approche incluant l’analyse du transcriptome du PVN à différents stades du développement de la souris pour identifier de tels gènes. Nous avons comparé les transcriptomes de l’hypothalamus antérieur chez des embryons de souris Sim1+/+ et Sim1-/- à E12.5 issus de la même portée. De cette manière, nous avons identifié 56 gènes agissant en aval de Sim1 dont 5 facteurs de transcription - Irx3, Sax1, Rxrg, Ror et Neurod6. Nous avons également proposé un modèle de développement à deux couches de l’hypothalamus antérieur. Selon ce modèle, les gènes qui occupent un domaine médial dans la zone du manteau caractérisent des cellules qui peupleront le PVN alors que les gènes qui ont une expression latérale identifient des cellules qui donneront plus tard naissance aux structures ventrolatérales de l’hypothalamus. Nous avons aussi démontré que Sim1 est impliqué à la fois dans la différenciation, la migration et la prolifération des neurones qui peuplent le PVN tout comme Otp. Nous avons également isolé par microdissection au laser le PVN et l’hypothalamus médiobasal chez des souris de type sauvage à E14.5 pour en comparer les transcriptomes. Ceci nous a permis d’identifier 34 facteurs de transcription spécifiques au PVN et 76 facteurs spécifiques à l’hypothalamus médiobasal. Ces gènes représentent des régulateurs potentiels du développement hypothalamique. Deuxièmement, nous avons identifié 3 blocs de séquences au sein de la région 5’ d’Otp qui sont conservés chez l’homme, la souris et le poisson. Nous avons construit un transgène qui est composé d’un fragment de 7 kb contenant ces blocs de séquences et d’un gène rapporteur. L’analyse de 4 lignées de souris a montré que ce transgène est uniquement exprimé dans le PVN en développement. Nous avons généré un deuxième transgène dans lequel le fragment de 7 kb est inséré en amont de l’ADNc de Brn2 ou Sim1 et de Gfp. Nous avons obtenu quatre lignées de souris dans lesquels le profil d’expression de Brn2 et de Gfp reproduit celui d’Otp. Nous étudierons le développement du PVN et la prise alimentaire chez ces souris. En parallèle, nous croisons ces lignées avec les souris déficientes en Sim1 pour déterminer si l’expression de Brn2 permet le développement des cellules du PVN en absence de Sim1. En résumé, nous avons généré le premier transgène qui est exprimé spécifiquement dans le PVN. Ce transgène constitue un outil critique pour la dissection du programme développemental de l’hypothalamus. Troisièmement, nous avons caractérisé le développement de l’hypothalamus antérieur chez l’embryon de poulet qui représente un modèle intéressant pour réaliser des études de perte et de gain de fonction au cours du développement de cette structure. Il faut souligner que le modèle de développement à deux couches de l’hypothalamus antérieur semble être conservé chez l’embryon de poulet où il est aussi possible de classer les gènes selon leur profil d’expression médio-latéral et le devenir des régions qu’ils définissent. Finalement, nous croyons que cette approche intégrative nous permettra d’identifier et de caractériser des régulateurs du développement du PVN qui pourront potentiellement être associés à des pathologies chez l’adulte telles que l’obésité ou l’hypertension.

Genomic variation in recombination patterns : implications for disease and cancer

Durant la méiose, il se produit des échanges réciproques entre fragments de chromosomes homologues par recombinaison génétique. Les chromosomes parentaux ainsi modifiés donnent naissance à des gamètes uniques. En redistribuant les mutations génétiques pour générer de nouvelles combinaisons, ce processus est à l’origine de la diversité haplotypique dans la population. Dans cette thèse, je présente des résultats décrivant l’implication de la recombinaison méiotique dans les maladies chez l’humain. Premièrement, l'analyse statistique de données de génotypage de familles québécoises démontre une importante hétérogénéité individuelle et sexe-spécifique des taux de recombinaisons. Pour la première fois chez l’humain, nous avons observé que le taux de recombinaison maternel diminue avec l'âge de la mère, un phénomène potentiellement impliqué dans la régulation du taux d’aneuploïdie associé à l’âge maternel. Ensuite, grâce à l’analyse de données de séquençage d’exomes de patients atteints de leucémie et de ceux de leurs parents, nous avons découvert une localisation anormale des évènements de recombinaison chez les enfants leucémiques. Le gène PRDM9, principal déterminant de la localisation des recombinaisons chez l’humain, présente des formes alléliques rares dans ces familles. Finalement, en utilisant un large spectre de variants génétiques identifiés dans les transcriptomes d’individus Canadiens Français, nous avons étudié et comparé le fardeau génétique présent dans les régions génomiques à haut et à faible taux de recombinaison. Le fardeau génétique est substantiellement plus élevé dans les régions à faible taux de recombinaison et nous démontrons qu’au niveau individuel, ce fardeau varie selon la population humaine. Grâce à l’utilisation de données génomiques de pointe pour étudier la recombinaison dans des cohortes populationnelles et médicales, ce travail démontre de quelle façon la recombinaison peut affecter la santé des individus.

Développement du squelette du crinoïde Florometra serratissima et évolution des protéines de la matrice de spicules chez les ambulacraires

Les crinoïdes sont bien connus pour leurs fossiles, mais la biominéralisation de leurs stades larvaires n’est que peu documentée. La première partie du projet présente le développement des ossicules des trois stades larvaires du comatule Florometra serratissima : doliolaria, cystidienne et pentacrinoïde. Les ossicules du crinoïde démontraient de la plasticité phénotypique et de la désynchronisation dans leur développement. Les crinoïdes étant la classe basale des échinodermes modernes, ceci porte à croire que ces traits étaient aussi caractéristiques des échinodermes ancestraux et auraient joué un rôle dans la radiation hâtive et la grande disparité des échinodermes. Pour notre deuxième étude, comme les patrons de morphologie des crinoïdes et des autres échinodermes sont nombreux et sont régulés par des protéines spécifiques, nous avons vérifié la présence de quatre familles de protéines de la matrice de spicules (SMAP) connues chez les oursins dans les transcriptomes des autres échinodermes et d’autres deutérostomes. La famille des spicules matrix (SM) et l’anhydrase carbonique CARA7LA étaient absentes chez tout autre organisme que les oursins, les protéines spécifiques au mésenchyme (MSP130) étaient présentes en nombres différents chez tous les ambulacraires suggérant de multiples duplications et pertes, et les métalloprotéases étaient nombreuses chez chacun. Le développement des ossicules chez les échinodermes est un sujet qui a gagné en popularité au cours des dernières décennies, spécialement chez les oursins, et inclure les crinoïdes dans ce type d’étude permettra de nous renseigner sur l’origine et l’évolution des échinodermes modernes.

The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Exposure of Escherichia coli and Salmonella enterica serovar Typhimurium to triclosan induces a species-specific response, including drug detoxification

Objectives: The use of triclosan within various environments has been linked to the development of multiple drug resistance (MDR) through the increased expression of efflux pumps such as AcrAB-ToIC. In this work, we investigate the effect of triclosan exposure in order to ascertain the response of two species to the presence of this widely used biocide. Methods: The transcriptomes of Salmonella enterica serovar Typhimurium SL1344 and Escherichia coli K-12 MG1655 after exposure to the MIC of triclosan (0.12 mg/L) were determined in microarray experiments. Phenotypic validation of the transcriptomic data included RT-PCR, ability to form a biofilm and motility assays. Results: Despite important differences in the triclosan-dependent transcriptomes of the two species, increased expression of efflux pump component genes was seen in both. Increased expression of soxS was observed in Salmonella Typhimurium, however, within E. coli, decreased expression was seen. Expression of fabBAGI in Salmonella Typhimurium was decreased, whereas in E. coli expression of fabABFH was increased. Increased expression of ompR and genes within this regulon (e.g. ompC, csgD and ssrA) was seen in the transcriptome of Salmonella Typhimurium. An unexpected response of E. coli was the differential expression of genes within operons involved in iron homeostasis; these included fhu, fep and ent. Conclusions: These data indicate that whilst a core response to triclosan exposure exists, the differential transcriptome of each species was different. This suggests that E. coli K-12 should not be considered the paradigm for the Enterobacteriaceae when exploring the effects of antimicrobial agents.

Gut bacteria-host metabolic interplay during conventionalisation of the mouse germfree colon

The interplay between dietary nutrients, gut microbiota and mammalian host tissues of the gastrointestinal tract is recognised as highly relevant for host health. Combined transcriptome, metabonome and microbial profiling tools were employed to analyse the dynamic responses of germfree mouse colonic mucosa to colonisation by normal mouse microbiota (conventionalisation) at different time-points during 16 days. The colonising microbiota showed a shift from early (days 1 and 2) to later colonisers (days 8 and 16). The dynamic changes in the microbial community were rapidly reflected by the urine metabolic profiles (day 1) and at later stages (day 4 onward) by the colon mucosa transcriptome and metabolic profiles. Correlations of host transcriptomes, metabolite patterns and microbiota composition revealed associations between Bacilli and Proteobacteria, and differential expression of host genes involved in energy and anabolic metabolism. Differential gene expression correlated with scyllo- and myo-inositol, glutamine, glycine and alanine levels in colonic tissues during the time span of conventionalisation. Our combined time-resolved analyses may help to expand the understanding of host-microbe molecular interactions during the microbial establishment.

Evidence of neutral transcriptome evolution in plants

The transcriptome of an organism is its set of gene transcripts (mRNAs) at a defined spatial and temporal locus. Because gene expression is affected markedly by environmental and developmental perturbations, it is widely assumed that transcriptome divergence among taxa represents adaptive phenotypic selection. This assumption has been challenged by neutral theories which propose that stochastic processes drive transcriptome evolution. To test for evidence of neutral transcriptome evolution in plants, we quantified 18 494 gene transcripts in nonsenescent leaves of 14 taxa of Brassicaceae using robust cross-species transcriptomics which includes a two-step physical and in silico-based normalization procedure based on DNA similarity among taxa. Transcriptome divergence correlates positively with evolutionary distance between taxa and with variation in gene expression among samples. Results are similar for pseudogenes and chloroplast genes evolving at different rates. Remarkably, variation in transcript abundance among root-cell samples correlates positively with transcriptome divergence among root tissues and among taxa. Because neutral processes affect transcriptome evolution in plants, many differences in gene expression among or within taxa may be nonfunctional, reflecting ancestral plasticity and founder effects. Appropriate null models are required when comparing transcriptomes in space and time.

Optimising the analysis of transcript data using high density oligonucleotide arrays and genomic DNA-based probe selection

Background: Affymetrix GeneChip arrays are widely used for transcriptomic studies in a diverse range of species. Each gene is represented on a GeneChip array by a probe- set, consisting of up to 16 probe-pairs. Signal intensities across probe- pairs within a probe-set vary in part due to different physical hybridisation characteristics of individual probes with their target labelled transcripts. We have previously developed a technique to study the transcriptomes of heterologous species based on hybridising genomic DNA (gDNA) to a GeneChip array designed for a different species, and subsequently using only those probes with good homology. Results: Here we have investigated the effects of hybridising homologous species gDNA to study the transcriptomes of species for which the arrays have been designed. Genomic DNA from Arabidopsis thaliana and rice (Oryza sativa) were hybridised to the Affymetrix Arabidopsis ATH1 and Rice Genome GeneChip arrays respectively. Probe selection based on gDNA hybridisation intensity increased the number of genes identified as significantly differentially expressed in two published studies of Arabidopsis development, and optimised the analysis of technical replicates obtained from pooled samples of RNA from rice. Conclusion: This mixed physical and bioinformatics approach can be used to optimise estimates of gene expression when using GeneChip arrays.

A SNP-based consensus genetic map for synteny-based trait targeting in faba bean (Vicia faba L.)

Faba bean (Vicia faba L.) is a globally important nitrogen-fixing legume, which is widely grown in a diverse range of environments. In this work, we mine and validate a set of 845 SNPs from the aligned transcriptomes of two contrasting inbred lines. Each V. faba SNP is assigned by BLAST analysis to a single Medicago orthologue. This set of syntenically anchored polymorphisms were then validated as individual KASP assays, classified according to their informativeness and performance on a panel of 37 inbred lines, and the best performing 757 markers used to genotype six mapping populations. The six resulting linkage maps were merged into a single consensus map on which 687 SNPs were placed on six linkage groups, each presumed to correspond to one of the six V. faba chromosomes. This sequence-based consensus map was used to explore synteny with the most closely-related crop species, lentil, and the most closely related fully sequenced genome, Medicago. Large tracts of uninterrupted colinearity were found between faba bean and Medicago, making it relatively straightforward to predict gene content and order in mapped genetic interval. As a demonstration of this, we mapped a flower colour gene to a 2 cM interval of Vf chromosome 2 which was highly collinear with Mt3. The obvious candidate gene from 77 gene models in the collinear Medicago chromosome segment was the previously characterized MtWD40-1 gene (Mt3g092830, Mt3g092840) controlling anthocyanin production in Medicago and re-sequencing of the Vf orthologue showed a putative causative deletion of the entire 5’ end of the gene.

Global scale transcriptome analysis of Arabidopsis embryogenesis in vitro

Background Somatic embryogenesis (SE) in plants is a process by which embryos are generated directly from somatic cells, rather than from the fused products of male and female gametes. Despite the detailed expression analysis of several somatic-to-embryonic marker genes, a comprehensive understanding of SE at a molecular level is still lacking. The present study was designed to generate high resolution transcriptome datasets for early SE providing the way for future research to understand the underlying molecular mechanisms that regulate this process. We sequenced Arabidopsis thaliana somatic embryos collected from three distinct developmental time-points (5, 10 and 15 d after in vitro culture) using the Illumina HiSeq 2000 platform. Results This study yielded a total of 426,001,826 sequence reads mapped to 26,520 genes in the A. thaliana reference genome. Analysis of embryonic cultures after 5 and 10 d showed differential expression of 1,195 genes; these included 778 genes that were more highly expressed after 5 d as compared to 10 d. Moreover, 1,718 genes were differentially expressed in embryonic cultures between 10 and 15 d. Our data also showed at least eight different expression patterns during early SE; the majority of genes are transcriptionally more active in embryos after 5 d. Comparison of transcriptomes derived from somatic embryos and leaf tissues revealed that at least 4,951 genes are transcriptionally more active in embryos than in the leaf; increased expression of genes involved in DNA cytosine methylation and histone deacetylation were noted in embryogenic tissues. In silico expression analysis based on microarray data found that approximately 5% of these genes are transcriptionally more active in somatic embryos than in actively dividing callus and non-dividing leaf tissues. Moreover, this identified 49 genes expressed at a higher level in somatic embryos than in other tissues. This included several genes with unknown function, as well as others related to oxidative and osmotic stress, and auxin signalling. Conclusions The transcriptome information provided here will form the foundation for future research on genetic and epigenetic control of plant embryogenesis at a molecular level. In follow-up studies, these data could be used to construct a regulatory network for SE; the genes more highly expressed in somatic embryos than in vegetative tissues can be considered as potential candidates to validate these networks.

A novel trypsin Kazal-type inhibitor from Aedes aegypti with thrombin coagulant inhibitory activity

Kazal-type inhibitors play several important roles in invertebrates, such as anticoagulant, vasodilator and antimicrobial activities. Putative Kazal-type inhibitors were described in several insect transcriptomes. In this paper we characterized for the first time a Kazal unique domain trypsin inhibitor from the Aedes aegypti mosquito. Previously, analyses of sialotranscriptome of A. aegypti showed the potential presence of a Kazal-type serine protease inhibitor, in female salivary glands, carcass and also in whole male, which we named AaTI (A. aegypti trypsin inhibitor). AaTI sequence showed amino acid sequence similarity with insect thrombin inhibitors, serine protease inhibitor from Litopenaeus vannamei hemocytes and tryptase inhibitor from leech Hirudo medicinalis (LDTI). In this work we expressed, purified and characterized the recombinant AaTI (rAaTI). Molecular weight of purified rAaTI was 7 kDa rAaTI presented dissociation constant (K(i)) of 0.15 and 3.8 nM toward trypsin and plasmin, respectively, and it weakly inhibited thrombin amidolytic activity. The rAaTI was also able to prolong prothrombin time, activated partial thromboplastin time and thrombin time. AaTI transcription was confirmed in A. aegypti female salivary gland and gut 3 h and 24 h after blood feeding, suggesting that this molecule can act as anticoagulant during the feeding and digestive processes. Its transcription in larvae and pupae suggested that AaTI may also play other functions during the mosquito`s development. (C) 2010 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Large-scale transcriptome analyses reveal new genetic marker candidates of head, neck, and thyroid cancer

A detailed genome mapping analysis of 213,636 expressed sequence tags (EST) derived from nontumor and tumor tissues of the oral cavity, larynx, pharynx, and thyroid was done. Transcripts matching known human genes were identified; potential new splice variants were flagged and subjected to manual curation, pointing to 788 putatively new alternative splicing isoforms, the majority (75%) being insertion events. A subset of 34 new splicing isoforms (5% of 788 events) was selected and 23 (68%) were confirmed by reverse transcription-PCR and DNA sequencing. Putative new genes were revealed, including six transcripts mapped to well-studied chromosomes such as 22, as well as transcripts that mapped to 253 intergenic regions. In addition, 2,251 noncoding intronic RNAs, eventually involved in transcriptional regulation, were found. A set of 250 candidate markers for loss of heterozygosis or gene amplification was selected by identifying transcripts that mapped to genomic regions previously known to be frequently amplified or deleted in head, neck, and thyroid tumors. Three of these markers were evaluated by quantitative reverse transcription-PCR in an independent set of individual samples. Along with detailed clinical data about tumor origin, the information reported here is now publicly available on a dedicated Web site as a resource for further biological investigation. This first in silico reconstruction of the head, neck, and thyroid transcriptomes points to a wealth of new candidate markers that can be used for future studies on the molecular basis of these tumors. Similar analysis is warranted for a number of other tumors for which large EST data sets are available.

Analysis of the Nicotiana tabacum Stigma/Style Transcriptome Reveals Gene Expression Differences between Wet and Dry Stigma Species

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

Differentially transcribed genes in skeletal muscle of lambs

The objective of this study was to compare gene transcription profiles in Longissimus dorsi muscle of the following four hair sheep genetic groups, Morada Nova (MO), Brazilian Somali (SO), Santa Inĉs (SI) and 1/2 Dorper×1/2 Morada Nova (F1). These groups all display different postnatal muscle growth. The transcriptomes of the skeletal muscle of the lambs (at 200 days of age) were profiled by using oligonucleotide microarrays and reverse transcription-quantitative real-time PCR (RT-qPCR). The microarray experiment identified 262 transcripts that were differentially expressed when transcription levels were compared between the different breeds. A total of 23 transcripts among which those involved in skeletal muscle development (MyoD1 and IGFBP4), lipogenesis and adipogenesis (C/EBPδ, PPARγ and PGDS) were differentially expressed in at least in one comparison. Clustering analysis showed that there is greater similarity in gene expression between the MO and SI breeds and between F1 and SO genetic groups. The SO breed has the most distinct expression pattern. The RT-qPCR results confirmed the findings from the microarray study. A positive correlation was observed between the expression of MyoD1 and the cold carcass yield. The negative correlations between the weight and yield of cold carcass with the expression of C/EBPδ mean that the selection for adipogenesis could lead to a lower carcass weight. The GLUT3 and PYGL gene transcripts were negatively correlated with fat thickness, but ATP5G1 was positively correlated with this trait. Interestingly, many genes negatively correlated with PUFA were positively correlated with cold carcass yield. In conclusion, the present work demonstrated that there are breed-specific expression patterns in Brazilian hair sheep genetic groups. The differences in gene expression among genetic groups were consistent with their phenotypic differences. The positive correlation of the MyoD1 expression with the cold carcass yield suggests that this gene is important for tissue growth in sheep. The positive correlation of the C/EBPδ expression with PUFA provides an opportunity to select for lipid deposition in meat animals. © 2012 Elsevier B.V.