Potential use of additivity of mutational effects in simplifying protein engineering.

The problem of rationally engineering protein molecules can be simplified where effects of mutations on protein function are additive. Crystal structures of single and double mutants in the hydrophobic core of gene V protein indicate that structural and functional effects of core mutations are additive when the regions structurally influenced by the mutations do not substantially overlap. These regions of influence can provide a simple basis for identifying sets of mutations that will show additive effects.

Purification and characterization of a luminal cholecystokinin-releasing factor from rat intestinal secretion.

Cholecystokinin (CCK) secretion in rats and humans is inhibited by pancreatic proteases and bile acids in the intestine. It has been hypothesized that the inhibition of CCK release caused by pancreatic proteases is due to proteolytic inactivation of a CCK-releasing peptide present in intestinal secretion. To purify the putative luminal CCK-releasing factor (LCRF), intestinal secretions were collected by perfusing a modified Thiry-Vella fistula of jejunum in conscious rats. From these secretions, the peptide was concentrated by ultrafiltration followed by low-pressure reverse-phase chromatography and purified by reverse-phase high-pressure liquid chromatography. Purity was confirmed by high-performance capillary electrophoresis. Fractions were assayed for CCK-releasing activity by their ability to stimulate pancreatic protein secretion when infused into the proximal small intestine of conscious rats. Partially purified fractions strongly stimulated both pancreatic secretion and CCK release while CCK receptor blockade abolished the pancreatic response. Amino acid analysis and mass spectral analysis showed that the purified peptide is composed of 70-75 amino acid residues and has a mass of 8136 Da. Microsequence analysis of LCRF yielded an amino acid sequence for 41 residues as follows: STFWAYQPDGDNDPTDYQKYEHTSSPSQLLAPGDYPCVIEV. When infused intraduodenally, the purified peptide stimulated pancreatic protein and fluid secretion in a dose-related manner in conscious rats and significantly elevated plasma CCK levels. Immunoaffinity chromatography using antisera raised to synthetic LCRF-(1-6) abolished the CCK releasing activity of intestinal secretions. These studies demonstrate, to our knowledge, the first chemical characterization of a luminally secreted enteric peptide functioning as an intraluminal regulator of intestinal hormone release.

An extensive repertoire of type III secretion effectors in Escherichia coli O157 and the role of lambdoid phages in their dissemination

Several pathogenic strains of Escherichia coli exploit type III secretion to inject effector proteins into human cells, which then subvert eukaryotic cell biology to the bacterium's advantage. We have exploited bioinformatics and experimental approaches to establish that the effector repertoire in the Sakai strain of enterohemorrhagic E. coli (EHEC) O157:H7 is much larger than previously thought. Homology searches led to the identification of > 60 putative effector genes. Thirteen of these were judged to be likely pseudogenes, whereas 49 were judged to be potentially functional. In total, 39 proteins were confirmed experimentally as effectors: 31 through proteomics and 28 through translocation assays. At the protein level, the EHEC effector sequences fall into > 20 families. The largest family, the NleG family, contains 14 members in the Sakai strain alone. EHEC also harbors functional homologs of effectors from plant pathogens (HopPtoH, HopW, AvrA) and from Shigella (OspD, OspE, OspG), and two additional members of the Map/IpgB family. Genes encoding proven or predicted effectors occur in > 20 exchangeable effector loci scattered throughout the chromosome. Crucially, the majority of functional effector genes are encoded by nine exchangeable effector loci that lie within lambdoid prophages. Thus, type III secretion in E. coli is linked to a vast phage metagenome, acting as a crucible for the evolution of pathogenicity.

Design of improved membrane protein production experiments:quantitation of the host response

Eukaryotic membrane proteins cannot be produced in a reliable manner for structural analysis. Consequently, researchers still rely on trial-and-error approaches, which most often yield insufficient amounts. This means that membrane protein production is recognized by biologists as the primary bottleneck in contemporary structural genomics programs. Here, we describe a study to examine the reasons for successes and failures in recombinant membrane protein production in yeast, at the level of the host cell, by systematically quantifying cultures in high-performance bioreactors under tightlydefined growth regimes. Our data show that the most rapid growth conditions of those chosen are not the optimal production conditions. Furthermore, the growth phase at which the cells are harvested is critical: We show that it is crucial to grow cells under tightly-controlled conditions and to harvest them prior to glucose exhaustion, just before the diauxic shift. The differences in membrane protein yields that we observe under different culture conditions are not reflected in corresponding changes in mRNA levels of FPS1, but rather can be related to the differential expression of genes involved in membrane protein secretion and yeast cellular physiology. Copyright © 2005 The Protein Society.

Expression of the human carboxylesterase 2 enzyme (CES2) in mammalian cells

Dissertation to obtain a Master Degree in Biotechnology

Development of a coculture model of encapsulated cells.

In the whole animal, metabolic regulations are set by reciprocal interactions between various organs, via the blood circulation. At present, analyses of such interactions require numerous and uneasily controlled in vivo experiments. In a search for an alternative to in vivo experiments, our work aims at developing a coculture system in which different cell types are isolated in polymer capsules and grown in a common environment. The signals exchanged between cells from various origins are, thus, reproducing the in vivo intertissular communications. With this perspective, we evaluated a new encapsulation system as an artificial housing for liver cells on the one hand and adipocytes on the other hand. Murine hepatocytes were encapsulated with specially designed multicomponent capsules formed by polyelectrolyte complexation between sodium alginate, cellulose sulphate and poly(methylene-coguanidine) hydrochloride, of which the permeability has been characterized. We demonstrated the absence of cytotoxicity and the excellent biocompatibility of these capsules towards primary culture of murine hepatocytes. Encapsulated hepatocytes retain their specific functions--transaminase activity, urea synthesis, and protein secretion--during the first four days of culture in minimum medium. Mature adipocytes, isolated from mouse epidydimal fat, were embedded in alginate beads. Measurement of protein secretion shows an identical profile between free and embedded adipocytes. We finally assessed the properties of encapsulated hepatocytes, cryopreserved over a periods of up to four months. The perspective of using encapsulated cells in coculture are discussed, since this system may represent a promising tool for fundamental research, such as analyses of drug metabolism, intercellular regulations, and metabolic pathways, as well as for the establishment of a tissue bank for storage and supply of murine hepatocytes.

Epidermal growth factor (EGF) stimulation of cultured brain cells. II. Increased production of extracellular soluble proteins.

The production of extracellular soluble proteins was studied in serum-free aggregating cell cultures of fetal rat telencephalon labeled on culture day 7 with a mixture of radioactive amino acid precursors. Cultures treated continuously with epidermal growth factor (EGF; 20 ng/ml) showed a generally increased protein secretion and a particularly enhanced production of a few distinct extracellular proteins. The time lag of this response after an initial dose of EGF (25 ng/ml) on day 7 was 48 h. The total macromolecular radioactivity that accumulated within 96 h of labeling in the media of EGF-treated cultures was 175% of untreated controls, whereas no difference was found in the proportions of intracellular amino acid incorporation. Cultures which received a single dose of EGF (25 ng/ml) on day 1 showed still a greatly increased protein secretion on day 7. Prevention of extracellular protein accumulation by reducing the initial cell number and increasing the rate of media changes did not affect the EGF-induced stimulation of the two glial enzymes, glutamine synthetase and 2',3'-cyclic nucleotide 3'-phosphohydrolase. The results suggest that both the increased production of extracellular proteins and the enhanced development of glial enzymatic activities reflect the stimulated phenotypic expression of EGF-sensitive brain cells.

Regulation of the expression of Fit insect toxin locus genes in the root-associated biocontrol pseudomonad CHA0

The root-colonizing Pseudomonas fluorescens strain CHA0 is a biocontrol agent of soil-borne plant diseases caused by fungal and oomycete pathogens. Remarkably, this plant-beneficial pseudomonad is also endowed with potent insecticidal activity that depends on the production of a large protein toxin termed Fit (for P. fluorescens insecticidal toxin). In our present work, the genomic locus encoding the P. fluorescens insect toxin is subjected to a detailed molecular analysis. The Fit toxin gene fitD is flanked upstream by the fitABC genes and downstream by the fitE gene that encode the ABC transporter, membrane fusion, and outer membrane efflux components of a type I protein secretion system predicted to function in toxin export. The fitF, fitG, and fitH genes located downstream of fitE code for regulatory proteins having domain structures typical of signal transduction histidine kinases, LysR-type transcriptional regulators, and response regulators, respectively. The role of these insect toxin locus-associated control elements is being investigated with mutants defective for the regulatory genes and with GFP-based reporter fusions to putative promoter regions upstream of the transporter genes fitA and fitE, the toxin gene fitD, and the regulatory genes fitF and fitH. Our preliminary findings suggest that the three regulators interact with known global regulators of biocontrol factor expression to control Fit toxin expression and secretion.

Plasmid electrotransfer of eye ciliary muscle: principles and therapeutic efficacy using hTNF-alpha soluble receptor in uveitis.

Due to its small size and particular isolating barriers, the eye is an ideal target for local therapy. Recombinant protein ocular delivery requires invasive and painful repeated injections. Alternatively, a transfected tissue might be used as a local producer of transgene-encoded therapeutic protein. We have developed a nondamaging electrically mediated plasmid delivery technique (electrotransfer) targeted to the ciliary muscle, which is used as a reservoir tissue for the long-lasting expression and secretion of therapeutic proteins. High and long-lasting reporter gene expression was observed, which was restricted to the ciliary muscle. Chimeric TNF-alpha soluble receptor (hTNFR-Is) electrotransfer led to elevated protein secretion in aqueous humor and to drastic inhibition of clinical and histological inflammation scores in rats with endotoxin-induced uveitis. No hTNFR-Is was detected in the serum, demonstrating the local delivery of proteins using this method. Plasmid electrotransfer to the ciliary muscle, as performed in this study, did not induce any ocular pathology or structural damage. Local and sustained therapeutic protein production through ciliary muscle electrotransfer is a promising alternative to repeated intraocular protein administration for a large number of inflammatory, degenerative, or angiogenic diseases.

Role of mutations in the phosphoprotein on RNA polymerase activity of canine distemper virus following cell culture adaptation

Abstract: The canine distemper virus A75/17 wild-type strain, which is unable to replicate in cell lines, was adapted to growth in Vero cells. Sequence comparison between the A75/17 and the Vero cell-adapted A75/17-V virus revealed 7 amino acid differences between the 2 viruses. Three of these were located in the matrix protein, three in the phosphoprotein also changing the V protein but not the C protein and one in the large protein. The phosphoprotein and the large protein constituted the viral RNA polymerase whose activity was studied by transfection experiments using a reverse genetic system with a plasmid encoding a minireplicon and expression plasmids encoding the nucleocapsid protein and the viral RNA polymerase subunits. Surprinsingly, the enzyme of A75/17 CDV was significantly more active in cell lines compared to the polymerase of A75/17-V CDV. The decrease in overall enzyme activity was found to be due to both decreased replication and transcription activity. This polymerase attenuation was confirmed in CHO cells infection stably expressing the dog SLAM receptor mainly found in dog's lymphoid organs and allowing both virus strains to enter these cells at the same efficiency. A75/17-V CDV replicated more slowly in CHODogSLAM cells than A75/17 CDV and syncytium formation was significantly decreased compared to A75/17 infected CHODogSLAM cells.. Cell culture adaptation lead to an attenuated virus strain both in vitro and in vivo with decreased polymerase activity and syncytium forming capability showing an important role of the polymerase in determining the phenoytpe of the virus. In addition, this reduced phenotype of A75/17-V CDV was shown to be due to the P mutations in the P protein only, showing an important function of the polycistronic P gene in the adaptation process. The role of the matrix protein was found not to have any effect on polymerase activity, however its participation in the adaptation process still needs to be elucidated. The accessory proteins V and C were shown to act on polymerase activity, but their functions in virus pathogenicity and in inhibiting the interferon system have not been studied in this thesis. The V proteins have an activating effect on the polymerase of both the A75/17 and the A75/17-V CDV strains. Although the C protein amino acid sequence was not changed during adaptation of wild-type canine distemper virus in Vero cells, the C protein was demonstrated to have opposite effects on polymerase activity of both virus strains suggesting a different interaction of the C protein with the proteins forming the polymerase complex, which could modulate polymeras activity. These effects were demonstrated by transfection experiments and studying recombinant viruses not expressing the C protein. Thus, the abrogation of the C protein decrease the activity of the wild-type polymerase. In contrast, the polymerase activity of the Vero cell- adapted virus is enhanced in the absence of the C protein and this has also been demonstrated with a recombinant virus, which grew faster in the first 48 hours of infection. Future studies will focus on the generation of recombinant wild-type viruses, which should be very helpful in understanding the molecular mechanisms underlying the adaptation process and the loss of pathogenicity.

Divergent evolution and purifying selection of the flaA gene sequences in Aeromonas

BACKGROUND: The bacterial flagellum is the most important organelle of motility in bacteria and plays a key role in many bacterial lifestyles, including virulence. The flagellum also provides a paradigm of how hierarchical gene regulation, intricate protein-protein interactions and controlled protein secretion can result in the assembly of a complex multi-protein structure tightly orchestrated in time and space. As if to stress its importance, plants and animals produce receptors specifically dedicated to the recognition of flagella. Aside from motility, the flagellum also moonlights as an adhesion and has been adapted by humans as a tool for peptide display. Flagellar sequence variation constitutes a marker with widespread potential uses for studies of population genetics and phylogeny of bacterial species. RESULTS: We sequenced the complete flagellin gene (flaA) in 18 different species and subspecies of Aeromonas. Sequences ranged in size from 870 (A. allosaccharophila) to 921 nucleotides (A. popoffii). The multiple alignment displayed 924 sites, 66 of which presented alignment gaps. The phylogenetic tree revealed the existence of two groups of species exhibiting different FlaA flagellins (FlaA1 and FlaA2). Maximum likelihood models of codon substitution were used to analyze flaA sequences. Likelihood ratio tests suggested a low variation in selective pressure among lineages, with an omega ratio of less than 1 indicating the presence of purifying selection in almost all cases. Only one site under potential diversifying selection was identified (isoleucine in position 179). However, 17 amino acid positions were inferred as sites that are likely to be under positive selection using the branch-site model. Ancestral reconstruction revealed that these 17 amino acids were among the amino acid changes detected in the ancestral sequence. CONCLUSION: The models applied to our set of sequences allowed us to determine the possible evolutionary pathway followed by the flaA gene in Aeromonas, suggesting that this gene have probably been evolving independently in the two groups of Aeromonas species since the divergence of a distant common ancestor after one or several episodes of positive selection. REVIEWERS: This article was reviewed by Alexey Kondrashov, John Logsdon and Olivier Tenaillon (nominated by Laurence D Hurst).

Caractérisation de la sous-unité bêta du translocon chez la levure Schizosaccharomyces pombe

La sécrétion des protéines est un processus essentiel à la vie. Chez les eucaryotes, les protéines sécrétées transitent dans le réticulum endoplasmique par le pore de translocation. Le translocon est composé de trois sous-unités fondamentales nommées Sec61α, β et γ chez les mammifères, ou Sec61p, Sbh1p et Sss1p chez les levures. Tandis que le rôle des sous-unités α et γ est bien connu, celui de la sous-unité β demeure énigmatique. Plusieurs phénotypes distincts sont associés à cette protéine dans différents organismes, mais le haut niveau de conservation de séquence suggère plutôt une fonction universelle conservée. Récemment, Feng et al. (2007) ont montré que le domaine transmembranaire (TMD) de Sbh1p était suffisant pour complémenter plusieurs phénotypes associés à la délétion du gène chez Saccharomyces cerevisiae, suggérant un rôle important de cette région. L’objectif de mon projet de recherche consiste à étudier la fonction biologique de la sous-unité β du translocon et de son TMD chez Schizosaccharomyces pombe. Dans cette levure, j’ai découvert que le gène sbh1+ n’était pas essentiel à la viabilité à 30oC, mais qu’il était requis pour la croissance à basse température. La délétion de sbh1+ entraîne une sensibilité aux stress de la paroi cellulaire et une diminution de la sécrétion des protéines à 23oC. La surexpression de Sbh1p diminue elle aussi la sécrétion des protéines et altère la morphologie cellulaire. Ces phénotypes sont distincts de ceux observés chez S. cerevisiae, où la délétion des deux paralogues de Sec61β entraîne une sensibilité à haute température plutôt qu’à basse température. Malgré cela, les homologues de Sec61β de S. pombe et de S. cerevisiae sont tout deux capables de complémenter la thermosensibilité respective de chaque levure. La complémentation est possible même avec l’homologue humain de Sec61β, indiquant la conservation d’une fonction de Sec61β de la levure à l’homme. Remarquablement, le TMD de Sec61β de S. pombe, de S. cerevisiae et de l’humain sont suffisants pour complémenter la délétion génomique autant chez la levure à fission que chez la levure à bourgeons. Globalement, ces observations indiquent que le TMD de Sec61β exerce une fonction cellulaire conservée à travers les espèces.

La PCSK9 humaine, une molécule aux multiples facettes métaboliques et une cible thérapeutique prometteuse : études de régulation in vitro et in vivo

La proprotéine convertase subtilisine/kexine-9 (PCSK9) a été identifiée comme le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie autosome dominante (ADH). Les deux autres gènes impliqués dans l’ADH encodent le récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et l’apolipoprotéine B. La PCSK9 est une convertase qui favorise la dégradation du LDLR dans les hépatocytes et augmente le niveau plasmatique de cholestérol des LDL (LDL-C). Les mutations « gain de fonction » de la PCSK9 sont associées à un phénotype d’hypercholestérolémie familiale, tandis que les variantes « perte de fonction » sont associées à un LDL-C réduit et à un risque coronarien plus faible. Pour élucider le rôle physiologique de la PCSK9, nous avons étudié sa régulation génique. En utilisant le RT-PCR quantitatif dans des hépatocytes humains, nous avons analysé la régulation de PCSK9 sous différentes conditions modulant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Nous avons démontré que l’expression de la PCSK9 était induite par les statines de manière dose-dépendante et que cette induction était abolie par le mévalonate. De plus, le promoteur de PCSK9 contenait deux motifs conservés pour la régulation par le cholestérol : le sterol regulatory element (SRE) et un site Sp1. La PCSK9 circule dans le plasma sous des formes mature et clivée par la furine. Grâce à notre anticorps polyclonal, nous avons mis au point un test ELISA mesurant la PCSK9 plasmatique totale. Une étude transversale a évalué les concentrations plasmatiques de PCSK9 chez des sujets sains et hypercholestérolémiques, traités ou non par des statines ou une combinaison statine/ezetimibe. Chez 254 sujets sains, la valeur moyenne de PCSK9 (écart-type) était de 89,5 (31,9) µg/L. La concentration plasmatique de la PCSK9 corrélait avec celle de cholestérol total, du LDL-C, des triglycérides (TG), de la glycémie à jeun, l’âge et l’indice de masse corporelle. Le séquençage de PCSK9 chez des sujets aux extrêmes de la distribution des concentrations de PCSK9 de notre cohorte a révélé la présence d’une nouvelle variation « perte de fonction » : R434W. Chez 200 patients hypercholestérolémiques, la concentration de PCSK9 était plus élevée que chez les sujets sains (P<0,04). Elle a augmenté avec une dose croissante de statine (P<0,001), et a augmenté encore plus suite à l’ajout d’ezetimibe (P<0,001). Chez les patients traités, ceux présentant une hypercholestérolémie familiale (HF; due à une mutation du LDLR) avaient des concentrations plus élevées de PCSK9 que les non-HF (P<0,005), et la réduction de LDL-C corrélait positivement avec la concentration de PCSK9 atteinte de la même manière dans les deux sous-catégories (P<0,02 et P<0,005, respectivement). Par ailleurs, une incubation des cellules HepG2 (hépatocytes) et Caco-2 (entérocytes) avec de l’ezetimibe a provoqué une augmentation de l’ARNm de PCSK9 et de NPC1L1 de 1,5 à 2 fois (P<0,05), mais aucune variation significative de PCSK9 sécrétée n’a été observée, suggérant que ces lignées cellulaires ne sont pas un modèle idéal. Nous avons également mesuré le niveau de PCSK9 chez 1 739 Canadiens-français âgés de 9, 13 et 16 ans. La valeur moyenne (écart-type) de PCSK9 dans cette cohorte était de 84,7 (24,7) µg/L, légèrement plus basse que dans la cohorte d’adultes (89,5 (31,9) µg/L). Chez les garçons, la PCSK9 circulante diminuait avec l’âge, tandis que c’était l’inverse chez les filles. Il y avait des associations positives et significatives entre la PCSK9 et la glycémie à jeun, l’insulinémie, le HOMA-IR, et les paramètres lipidiques (TC, LDL-C, TG, HDL-C, apoAI et apoB). Dans l’analyse multivariée, une hausse de 10% de l’insulinémie à jeun était associée à une augmentation de 1 à 2% de PCSK9. La régulation de PCSK9 est typique de celle d’un gène impliqué dans le métabolisme des lipoprotéines et est probablement la cible du facteur de transcription «sterol regulatory element-binding protein » (SREBP-2). La concentration plasmatique de la PCSK9 est associée avec l’âge, le sexe, et de multiples marqueurs métaboliques chez les enfants et les adultes. La détection de la PCSK9 circulante chez les sujets HF et non-HF signifie que ce test ELISA spécifique à PCSK9 pourrait servir à suivre la réponse à la thérapie chez un grand éventail de sujets. PCSK9 semble être une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’hypercholestérolémie et de la maladie cardiovasculaire.

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.

Cultiu de les cèl·lules epididimàries de "Sus domesticus": anàlisi estructural, funcional i proteòmic

En aquest treball s'han desenvolupat dos mètodes simples i ràpids pel cultiu de les cèl·lules epitelials de les tres regions de l'epidídim de Sus domesticus. Un es basa en el cultiu de fragments del túbul epididimari intactes durant 8 dies. L'altre mètode es basa en el cultiu de fragments del túbul epididimari digerits amb col·lagenasa que, després de 7 dies, donen lloc a la formació d'una monocapa de cèl·lules epitelials epididimàries que adquireixen el 90-100% de confluència després de 12-16 dies en cultiu. Aquestes cèl·lules es mantenen viables durant més de 60 dies en cultiu i no s'observa proliferació de cèl·lules no epitelials. Per determinar el nivell de conservació de les característiques epididimàries en els cultius s'ha analitzat l'estructura cel·lular, l'activitat de síntesi i secreció proteica, i el manteniment i maduració dels espermatozoides en cocultiu.