Étude du rôle des régions variables 4 et 5 dans les changements de conformation de la gp120 du VIH-1

Le VIH infecte les cellules par fusion de sa membrane avec la membrane de la cellule cible. Cette fusion est effectuée par les glycoprotéines de l'enveloppe (Env) qui sont synthétisées en tant que précurseur, gp160, qui est ensuite clivé en gp120 et gp41. La protéine gp41 est la partie transmembranaire du complexe de l'enveloppe et l’ancre à la particule virale alors que la gp120 assure la liaison au récepteur cellulaire CD4 et corécepteur CCR5 ou CXCR4. Ces interactions successives induisent des changements de conformation d’Env qui alimentent le processus d'entrée du virus conduisant finalement à l'insertion du peptide de fusion de la gp41 dans la membrane de la cellule cible. La sous-unité extérieure gp120 contient cinq régions variables (V1 à V5), dont trois (V1, V2 et V3) étant capables d’empêcher l’adoption spontanée de la conformation liée à CD4. Cependant, le rôle de régions variables V4 et V5 vis-à-vis de ces changements de conformation reste inconnu. Pour étudier leur effet, des mutants de l'isolat primaire de clade B YU2, comprenant une délétion de la V5 ou une mutation au niveau de tous les sites potentiels de N-glycosylation de la V4 (PNGS), ont été générés. L'effet des mutations sur la conformation des glycoprotéines d'enveloppe a été analysé par immunoprécipitation et résonance de plasmon de surface avec des anticorps dont la liaison dépend de la conformation adopté par la gp120. Ni le retrait des PNGS de la V4 ni la délétion de V5 n’a affecté les changements conformationnels d’Env tels que mesurés par ces techniques, ce qui suggère que les régions variables V1, V2 et V3 sont les principaux acteurs dans la prévention de l’adoption de la conformation lié de CD4 d’Env.

Synaptic vesicle glycoprotein 2A modulates vesicular release and calcium channel function at peripheral sympathetic synapses

Synaptic vesicle glycoprotein (SV)2A is a transmembrane protein found in secretory vesicles and is critical for Ca2+-dependent exocytosis in central neurons, although its mechanism of action remains uncertain. Previous studies have proposed, variously, a role of SV2 in the maintenance and formation of the readily releasable pool (RRP) or in the regulation of Ca2+ responsiveness of primed vesicles. Such previous studies have typically used genetic approaches to ablate SV2 levels; here, we used a strategy involving small interference RNA (siRNA) injection to knockdown solely presynaptic SV2A levels in rat superior cervical ganglion (SCG) neuron synapses. Moreover, we investigated the effects of SV2A knockdown on voltage-dependent Ca2+ channel (VDCC) function in SCG neurons. Thus, we extended the studies of SV2A mechanisms by investigating the effects on vesicular transmitter release and VDCC function in peripheral sympathetic neurons. We first demonstrated an siRNA-mediated SV2A knockdown. We showed that this SV2A knockdown markedly affected presynaptic function, causing an attenuated RRP size, increased paired-pulse depression and delayed RRP recovery after stimulus-dependent depletion. We further demonstrated that the SV2A–siRNA-mediated effects on vesicular release were accompanied by a reduction in VDCC current density in isolated SCG neurons. Together, our data showed that SV2A is required for correct transmitter release at sympathetic neurons. Mechanistically, we demonstrated that presynaptic SV2A: (i) acted to direct normal synaptic transmission by maintaining RRP size, (ii) had a facilitatory role in recovery from synaptic depression, and that (iii) SV2A deficits were associated with aberrant Ca2+ current density, which may contribute to the secretory phenotype in sympathetic peripheral neurons.

A global proteomics approach identifies novel phosphorylated signaling proteins in GPVI-activated platelets: involvement of G6f, a novel platelet Grb2-binding membrane adapter.

Collagen-related peptide (CRP) stimulates powerful activation of platelets through the glycoprotein VI (GPVI)-FcR gamma-chain complex. We have combined proteomics and traditional biochemistry approaches to study the proteome of CRP-activated platelets, focusing in detail on tyrosine phosphorylation. In two separate approaches, phosphotyrosine immunoprecipitations followed by 1-D-PAGE, and 2-DE, were used for protein separation. Proteins were identified by MS. By following these approaches, 96 proteins were found to undergo PTM in response to CRP in human platelets, including 11 novel platelet proteins such as Dok-1, SPIN90, osteoclast stimulating factor 1, and beta-Pix. Interestingly, the type I transmembrane protein G6f was found to be specifically phosphorylated on Tyr-281 in response to platelet activation by CRP, providing a docking site for the adapter Grb2. G6f tyrosine phoshporylation was also found to take place in response to collagen, although not in response to the G protein-coupled receptor agonists, thrombin and ADP. Further, we also demonstrate for the first time that Grb2 and its homolog Gads are tyrosine-phosphorylated in CRP-stimulated platelets. This study provides new insights into the mechanism of platelet activation through the GPVI collagen receptor, helping to build the basis for the development of new drug targets for thrombotic disease.

Renal cells activate the platelet receptor CLEC-2 through podoplanin.

We have recently shown that the C-type lectin-like receptor, CLEC-2, is expressed on platelets and that it mediates powerful platelet aggregation by the snake venom toxin rhodocytin. In addition, we have provided indirect evidence for an endogenous ligand for CLEC-2 in renal cells expressing HIV-1. This putative ligand facilitates transmission of HIV through its incorporation into the viral envelope and binding to CLEC-2 on platelets. The aim of the present study was to identify the ligand on these cells which binds to CLEC-2 on platelets. Recombinant CLEC-2 exhibits specific binding to HEK-293T (human embryonic kidney) cells in which the HIV can be grown. Furthermore, HEK-293T cells activate both platelets and CLEC-2-transfected DT-40 B-cells. The transmembrane protein podoplanin was identified on HEK-293T cells and was demonstrated to mediate both binding of HEK-293T cells to CLEC-2 and HEK-293T cell activation of CLEC-2-transfected DT-40 B-cells. Podoplanin is expressed on renal cells (podocytes). Furthermore, a direct interaction between CLEC-2 and podoplanin was confirmed using surface plasmon resonance and was shown to be independent of glycosylation of CLEC-2. The interaction has an affinity of 24.5+/-3.7 microM. The present study identifies podoplanin as a ligand for CLEC-2 on renal cells.

Association between MUC1 gene polymorphism and expected progeny differences in Nelore cattle (Bos primigenius indicus)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Abordagem metalômica quantitativa de mercúrio em peixes da região amazônica

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

Utilizações de informações genômicas para o melhoramento genético de características de crescimento em bovinos da raça Nelore

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Análise da ocorrência de metástase intraocular e pulmonar em cadelas portadoras de carcinoma mamário e correlação com mutação e expressão de E-caderina

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

Avaliação da teneurina-2 (Ten-2) nos astrócitos do córtex cerebral de ratos adultos após lesão mecânica. Estudo imuno-histoquímico e de expressão gênica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da distribuição das proteínas relacionadas às teneurinas no sistema nervoso central de primatas não-humanos (Sapajus spp) e ratos (Rattus norvegicus)

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

Avaliação da teneurina-2 (Ten-2) nos astrócitos do córtex cerebral de ratos adultos após lesão mecânica. Estudo imuno-histoquímico e de expressão gênica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da distribuição das proteínas relacionadas às teneurinas no sistema nervoso central de primatas não-humanos (Sapajus spp) e ratos (Rattus norvegicus)

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

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.

Funktionelle Analyse von Dystroglycan in der sich entwickelnden Hühnerretina durch in-ovo-Elektroporation

Alpha- und Beta-Dystroglycan, die zentralen Komponenten eines multimeren Dystrophin-assoziierten Proteinkomplexes wurden bislang im Wesentlichen in der Skelettmuskulatur charakterisiert. Dort stellt der DAG eine molekulare Verbindung zwischen dem Aktin-Zytoskelett der Muskelfaser und einer Basalmembran her, die die einzelne Muskelfaser umhüllt. Dystroglycan vermittelt auf diese Weise die mechanische Festigkeit der Muskelfasern während der Kontraktion. Außerdem dient der DAG als Gerüst für die Anlagerung von Proteinen. Mutationen in den strukturgebenden oder signaltransduzierenden Proteinen des DAG verursachen Muskeldystrophie. Besonders schwere Muskeldystrophien werden durch Mutationen hervorgerufen, die eine veränderte Glykosylierung von Dystroglycan und damit eine verminderte Bindung von alpha-Dystroglycan an Matrixproteine verursachen. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Basalmembranbiosynthese sowie sich daraus ergebende Störungen in der Migration, Schichtung und Differenzierung von Nervenzellen im ZNS. Welche Rolle Dystroglycan im sich entwickelnden ZNS spielt, sollte in dieser Arbeit an der Hühnerretina untersucht werden. Durch Anwendung der in ovo Elektroporation wurden zwei modifizierte Dystroglycankonstrukte in Neuroepithelzellen transfiziert. Die Überexpression eines verkürtzten Dystroglycanproteins, verursachte eine Abrundung der Neuroepithelzellen. Dies führte zur Hyperproliferation der Zellen deren Folge die Bildung von Verdickungen in der Retina war sowie eine verstärkte Bildung postmitotischer Neurone. Die Elektroporation eines nicht-spaltbaren Dystroglycans, führte im Gegensatz dazu zu einer Abnahme der Anzahl proliferierender und differenzierender Nervenzellen. Als Konsequenz veränderte sich die Orientierung der Axone von retinalen Ganglienzellen. Nach der Überexpression des verkürzten Dystroglycans verloren die Axone ihre zentripetale Orientierung auf den optischen Nerv, während die Elektroporation von Wt-Dystroglycan und nicht-spaltbarem Dystroglycan nur einen gelegentlichen Richtungswechsel der Axone verursachte. Die Daten zeigen, dass Dystroglycan einen entscheidenden Einfluss auf die Proliferation, Differenzierung und Polarität der Neuroepithelzellen ausübt. Dies geschieht vermutlich durch die Vermittlung der Adhäsion des Endfußes von Neuroepithelzellen an die Basalmembran. Die Veränderungen nach der Überexpression der modifizierten Dystroglycankonstrukte liefern möglicherweise eine Erklärung für den ZNS-Phänotyp der sich bei verschiedenen Formen von Muskeldystrophie zeigt.

Neuronal differentiation and epithelial integrity: the role of Drosophila Short stop

The nervous system is the most complex organ in animals and the ordered interconnection of neurons is an essential prerequisite for normal behaviour. Neuronal connectivity requires controlled neuronal growth and differentiation. Neuronal growth essentially depends on the actin and microtubule cytoskeleton, and it has become increasingly clear, that crosslinking of these cytoskeletal fractions is a crucial regulatory process. The Drosophila Spectraplakin family member Short stop (Shot) is such a crosslinker and is crucial for several aspects of neuronal growth. Shot comprises various domains: An actin binding domain, a plakin-like domain, a rod domain, calcium responsive EF-hand motifs, a microtubule binding Gas2 domain, a GSR motif and a C-terminal EB1aff domain. Amongst other phenotypes, shot mutant animals exhibit severely reduced dendrites and neuromuscular junctions, the subcellular compartmentalisation of the transmembrane protein Fasciclin2 is affected, but it is also crucially required in other tissues, for example for the integrity of tendon cells, specialised epidermal cells which anchor muscles to the body wall. Despite these striking phenotypes, Shot function is little understood, and especially we do not understand how it can carry out functions as diverse as those described above. To bridge this gap, I capitalised on the genetic possibilities of the model system Drosophila melanogaster and carried out a structure-function analysis in different neurodevelopmental contexts and in tendon cells. To this end, I used targeted gene expression of existing and newly generated Shot deletion constructs in Drosophila embryos and larvae, analyses of different shot mutant alleles, and transfection of Shot constructs into S2 cells or cultured fibroblasts. My analyses reveal that a part of the Shot C-terminus is not essential in the nervous system but in tendon cells where it stabilises microtubules. The precise molecular mechanism underlying this activity is not yet elucidated but, based on the findings presented here, I have developed three alternative testable hypothesis. Thus, either binding of the microtubule plus-end tracking molecule EB1 through an EB1aff domain, microtubulebundling through a GSR rich motif or a combination of both may explain a context-specific requirement of the Shot C-terminus for tendon cell integrity. Furthermore, I find that the calcium binding EF-hand motif in Shot is exclusively required for a subset of neuronal functions of Shot but not in the epidermal tendon cells. These findings pave the way for complementary studies studying the impact of [Ca2+] on Shot function. Besides these differential requirements of Shot domains I find, that most Shot domains are required in the nervous system and tendon cells alike. Thus the microtubule Gas2 domain shows no context specific requirements and is equally essential in all analysed cellular contexts. Furthermore, I could demonstrate a partial requirement of the large spectrin-repeat rod domain of Shot in neuronal and epidermal contexts. I demonstrate that this domain is partially required in processes involving growth and/or tissue stability but dispensable for cellular processes where no mechanical stress resistance is required. In addition, I demonstrate that the CH1 domain a part of the N-terminal actin binding domain of Shot is only partially required for all analysed contexts. Thus, I conclude that Shot domains are functioning different in various cellular environments. In addition my study lays the base for future projects, such as the elucidation of Shot function in growth cones. Given the high degree of conservation between Shot and its mammalian orthologues MACF1/ACF7 and BPAG1, I believe that the findings presented in this study will contribute to the general understanding of spectraplakins across species borders.