Deregulation of the arginine deiminase (arc) operon in penicillin-tolerant mutants of Streptococcus gordonii.

Penicillin tolerance is an incompletely understood phenomenon that allows bacteria to resist drug-induced killing. Tolerance was studied with independent Streptococcus gordonii mutants generated by cyclic exposure to 500 times the MIC of penicillin. Parent cultures lost 4 to 5 log(10) CFU/ml of viable counts/24 h. In contrast, each of four independent mutant cultures lost < or =2 log(10) CFU/ml/24 h. The mutants had unchanged penicillin-binding proteins but contained increased amounts of two proteins with respective masses of ca. 50 and 45 kDa. One mutant (Tol1) was further characterized. The two proteins showing increased levels were homologous to the arginine deiminase and ornithine carbamoyl transferase of other gram-positive bacteria and were encoded by an operon that was >80% similar to the arginine-deiminase (arc) operon of these organisms. Partial nucleotide sequencing and insertion inactivation of the S. gordonii arc locus indicated that tolerance was not a direct consequence of arc alteration. On the other hand, genetic transformation of tolerance by Tol1 DNA always conferred arc deregulation. In nontolerant recipients, arc was repressed during exponential growth and up-regulated during postexponential growth. In tolerant transformants, arc was constitutively expressed. Tol1 DNA transformed tolerance at the same rate as transformation of a point mutation (10(-2) to 10(-3)). The tolerance mutation mapped on a specific chromosomal fragment but was physically distant from arc. Importantly, arc deregulation was observed in most (6 of 10) of additional independent penicillin-tolerant mutants. Thus, although not exclusive, the association between arc deregulation and tolerance was not fortuitous. Since penicillin selection mimicked the antibiotic pressure operating in the clinical environment, arc deregulation might be an important correlate of naturally occurring tolerance and help in understanding the mechanism(s) underlying this clinically problematic phenotype.

New insights into the long-term evolutionary history of the avian MHC

SummaryGene duplication and neofunctidnalization are important processes in the evolution of phenotypic complexity. They account for important evolutionary novelties that confer ecological adaptation, such as the major histocompatibility complex (MHC), a multigene family with a central role in vertebrates' adaptive immune system. Multigene families, which evolved in large part through duplication, represent promising systems to study the still strongly depbated relative roles of neutral and adaptive processes in the evolution of phenotypic complexity. Detailed knowledge on ecological function and a well-characterized evolutionary history place the mammals' MHC amongst ideal study systems. However mammalian MHCs usually encompass several million base pairs and hold a large number of functional and non-functional duplicate genes, which makes their study complex. Avian MHCs on the other hand are usually way more compact, but the reconstruction of. their evolutionary history has proven notoriously difficult. However, no focused attempt has been undertaken so far to study the avian MHC evolutionary history in a broad phylogenetic context and using adequate gene regions.In the present PhD, we were able to make important contributions to the understanding of the long-term evolution of the avian MHC class II Β (MHCI1B). First, we isolated and characterized MHCIIB genes in barn owl (Tyto alba?, Strigiformes, Tytonidae), a species from an avian lineage in which MHC has not been studied so far. Our results revealed that with only two functional MHCIIB genes the MHC organization of barn owl may be similar to the 'minimal essential' MHC of chicken (Gallus gallus), indicating that simple MHC organization may be ancestral to birds. Taking advantage of the sequence information from barn owl, we studied the evolution of MHCIIB genes in 13 additional species of 'typical' owls (Strigiformes, Strigidae). Phylogenetic analyses revealed that according to their function, in owls the peptide-binding region (PBR) encoding exon 2 and the non-PBR encoding exon 3 evolve by different patterns. Exon 2 exhibited an evolutionary history of positive selection and recombination, while exon 3 traced duplication history and revealed two paralogs evolving divergently from each other in owls, and in a shorebird, the great snipe {Gallinago media). The results from exon 3 were the first ever from birds to demonstrate gene orthology in species that diverged tens of millions of years ago, and strongly questioned whether the taxa studied before provided an adequate picture of avian MHC evolution. In a follow-up study, we aimed at explaining a striking pattern revealed by phylogenetic trees analyzing the owl sequences along with MHCIIB sequences from other birds: One owl paralog (termed DAB1) grouped with sequences of passerines and falcons, while the other (DAB2) grouped with wildfowl, penguins and birds of prey. This could be explained by either a duplication event preceding the evolution of these bird orders, or by convergent evolution of similar sequences in a number of orders. With extensive phylogenetic analyses we were able to show, that indeed a duplication event preceeded the major avian radiation -100 my ago, and that following this duplication, the paralogs evolved under positive selection. Furthermore, we showed that the divergently evolving amino acid residues in the MHCIIB-encoded β-chain potentially interact with the MHCI I α-chain, and that molecular coevolution of the interacting residues may have been involved in the divergent evolution of the MHCIIB paralogs.The findings of this PhD are of particular interest to the understanding of the evolutionary history of the avian MHC and, by providing essential information on long-term gene history in the avian MHC, open promising perspectives for advances in the understanding of the evolution of multigene families in general, and for avian MHC organization in particular. Amongst others I discuss the importance of including protein structure in the phylogenetic study of multigene families, and the roles of ecological versus molecular selection pressures. I conclude by providing a population genomic perspective on avian MHC, which may serve as a basis for future research to investigate the relative roles of neutral processes involving effective population size effects and of adaptation in the evolution of avian MHC diversity and organization.RésuméLa duplication de gènes et leur néo-fonctionnalisation sont des processus importants dans l'évolution de la complexité phénotypique. Ils sont impliqués dans l'apparition d'importantes nouveautés évolutives favorisant l'adaptation écologique, comme c'est le cas pour le complexe majeur d'histocompatibilité exon 2 codant pour la 'peptide-binding region' (PBR) et l'exon 3 ne codant pas pour la région PBR évoluent de manière distincte. L'exon 2 montre une histoire évolutive de sélection positive et recombinaison, tandis que l'exon 3 retrace l'histoire de duplication et révèle deux paralogues évoluant de façon divergente chez les chouettes, ainsi que chez un limicole, la bécassine double (Gallinago media). Les résultats découlant de l'analyse de l'exon 3 ont montré pour la première fois chez les oiseaux une orthologie de gènes chez des espèces ayant divergé il y a des dizaines de millions d'années. Dans une deuxième étude, nous avons voulu expliquer le pattern surprenant révélé par les arbres phylogénétiques lorsque les séquences CMHIIB des chouettes sont analysées avec les séquences d'autres oiseaux: un paralogue de chouette (appelé DABI) forme un groupe avec les séquences de passereaux et faucons, tandis que l'autre (DAB2) se regroupe avec les gallo-ansériformes, les manchots et les rapaces diurnes. Ceci pourrait être expliqué soit par une duplication qui a précédé l'évolution de ces ordres aviaires soit par évolution convergente dans un certain nombre d'ordres. Grâce à des analyses phylogénétiques approfondies, nous avons pu montrer qu'un événement de duplication a effectivement précédé la radiation aviaire principale d'il y a environ 100 millions d'années, et qu'après cette duplication les paralogues ont évolué sous sélection positive. De plus, les résidus d'acides aminés évoluant de façon divergente dans la chaîne β codée par le CMHIIB interagissent potentiellement avec la chaîne α codée par le CMHII, et que la coévolution moléculaire de ces résidus pourrait être à la base de l'évolution divergente des paralogues CMHIIB.Dans cette thèse sont discutés entre autres l'importance d'inclure la structure des protéines dans l'étude phylogénétique des familles multigéniques, ainsi que les rôles respectifs des pressions sélectives écologique et moléculaire. La conclusion comporte une perspective sur la génomique des populations du CMH aviaire, qui pourrait servir de base pour de futures recherches sur les rôles relatifs joués par Îes processus neutres comprenant les effets de la taille efficace des populations et l'adaptation dans l'évolution de la diversité et l'organisation du MHC aviaire.

Evolutionary patterns of MHC class II B in owls and their implications for the understanding of avian MHC evolution

Owing to its special mode of evolution and central role in the adaptive immune system, the major histocompatibility complex (MHC) has become the focus of diverse disciplines such as immunology, evolutionary ecology, and molecular evolution. MHC evolution has been studied extensively in diverse vertebrate lineages over the last few decades, and it has been suggested that birds differ from the established mammalian norm. Mammalian MHC genes evolve independently, and duplication history (i.e., orthology) can usually be traced back within lineages. In birds, this has been observed in only 3 pairs of closely related species. Here we report strong evidence for the persistence of orthology of MHC genes throughout an entire avian order. Phylogenetic reconstructions of MHC class II B genes in 14 species of owls trace back orthology over tens of thousands of years in exon 3. Moreover, exon 2 sequences from several species show closer relationships than sequences within species, resembling transspecies evolution typically observed in mammals. Thus, although previous studies suggested that long-term evolutionary dynamics of the avian MHC was characterized by high rates of concerted evolution, resulting in rapid masking of orthology, our results question the generality of this conclusion. The owl MHC thus opens new perspectives for a more comprehensive understanding of avian MHC evolution.

Combining molecular evolution and environmental genomics to unravel adaptive processes of MHC class IIB diversity in European minnows (Phoxinus phoxinus)

Host-pathogen interactions are a major evolutionary force promoting local adaptation. Genes of the major histocompatibility complex (MHC) represent unique candidates to investigate evolutionary processes driving local adaptation to parasite communities. The present study aimed at identifying the relative roles of neutral and adaptive processes driving the evolution of MHC class IIB (MHCIIB) genes in natural populations of European minnows (Phoxinus phoxinus). To this end, we isolated and genotyped exon 2 of two MHCIIB gene duplicates (DAB1 and DAB3) and 1665 amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers in nine populations, and characterized local bacterial communities by 16S rDNA barcoding using 454 amplicon sequencing. Both MHCIIB loci exhibited signs of historical balancing selection. Whereas genetic differentiation exceeded that of neutral markers at both loci, the populations' genetic diversities were positively correlated with local pathogen diversities only at DAB3. Overall, our results suggest pathogen-mediated local adaptation in European minnows at both MHCIIB loci. While at DAB1 selection appears to favor different alleles among populations, this is only partially the case in DAB3, which appears to be locally adapted to pathogen communities in terms of genetic diversity. These results provide new insights into the importance of host-pathogen interactions in driving local adaptation in the European minnow, and highlight that the importance of adaptive processes driving MHCIIB gene evolution may differ among duplicates within species, presumably as a consequence of alternative selective regimes or different genomic context.

Molecular characterization of HLA-C incompatibilities in HLA-ABDR-matched unrelated bone marrow donor-recipient pairs. Sequence of two new Cw alleles (Cw*02023 and Cw*0707) and recognition by cytotoxic T lymphocytes.

While the influence of HLA-AB and -DRB1 matching on the outcome of bone marrow transplantation (BMT) with unrelated donors is clear, the evaluation of HLA-C has been hampered by its poor serological definition. Because the low resolution of standard HLA-C typing could explain the significant number of positive cytotoxic T lymphocyte precursor frequency (CTLpf) tests found among HLA-AB-subtype, DRB1/B3/B5-subtype matched patient/donor pairs, we have identified by sequencing the incompatibilities recognized by CD8+ CTL clones obtained from such positive CTLpf tests. In most cases the target molecules were HLA-C antigens that had escaped detection by serology (e.g. Cw*1601, 1502 or 0702). Direct recognition of HLA-C by a CTL clone was demonstrated by lysis of the HLA class I-negative 721.221 cell line transfected with Cw*1601 cDNA. Because of the functional importance of Cw polymorphism, a PCR-SSO oligotyping procedure was set up allowing the resolution of 29 Cw alleles. Oligotyping of a panel of 382 individuals (including 101 patients and their 272 potential unrelated donors, 5 related donors and 4 platelet donors) allowed to determine HLA-C and HLA A-B-Cw-DRB1 allelic frequencies, as well as a number of A-Cw, B-Cw, and DRB1-Cw associations. Two new HLA-Cw alleles (Cw*02023 and Cw*0707) were identified by DNA sequencing of PCR-amplified exon 2-intron 2-exon 3 amplicons. Furthermore, we determined the degree of HLA-C compatibility in 287 matched pairs that could be formed from 73 patients and their 184 potential unrelated donors compatible for HLA-AB by serology and for HLA-DRB1/ B3/B5 by oligotyping. Cw mismatches were identified in 42.1% of these pairs, and AB-subtype oligotyping showed that 30% of these Cw-incompatible pairs were also mismatched for A or B-locus subtype. The degree of HLA-C incompatibility was strongly influenced by the linkage with B alleles and by the ABDR haplotypes. Cw alleles linked with B*4403, B*5101, B18, and B62 haplotypes were frequently mismatched. Apparently high resolution DNA typing for HLA-AB does not result in full matching at locus C. Since HLA-C polymorphism is recognized by alloreactive CTLs, such incompatibilities might be as relevant as AB-subtype mismatches in clinical transplantation.

A Dimerized HMX1 Inhibits EPHA6/epha4b in Mouse and Zebrafish Retinas.

HMX1 is a homeobox-containing transcription factor implicated in eye development and responsible for the oculo-auricular syndrome of Schorderet-Munier-Franceschetti. HMX1 is composed of two exons with three conserved domains in exon 2, a homeobox and two domains called SD1 and SD2. The function of the latter two domains remains unknown. During retinal development, HMX1 is expressed in a polarized manner and thus seems to play a role in the establishment of retinal polarity although its exact role and mode of action in eye development are unknown. Here, we demonstrated that HMX1 dimerized and that the SD1 and homeodomains are required for this function. In addition, we showed that proper nuclear localization requires the presence of the homeodomain. We also identified that EPHA6, a gene implicated in retinal axon guidance, is one of its targets in eye development and showed that a dimerized HMX1 is needed to inhibit EPHA6 expression.

Developmental constraints on vertebrate genome evolution.

Constraints in embryonic development are thought to bias the direction of evolution by making some changes less likely, and others more likely, depending on their consequences on ontogeny. Here, we characterize the constraints acting on genome evolution in vertebrates. We used gene expression data from two vertebrates: zebrafish, using a microarray experiment spanning 14 stages of development, and mouse, using EST counts for 26 stages of development. We show that, in both species, genes expressed early in development (1) have a more dramatic effect of knock-out or mutation and (2) are more likely to revert to single copy after whole genome duplication, relative to genes expressed late. This supports high constraints on early stages of vertebrate development, making them less open to innovations (gene gain or gene loss). Results are robust to different sources of data -- gene expression from microarrays, ESTs, or in situ hybridizations; and mutants from directed KO, transgenic insertions, point mutations, or morpholinos. We determine the pattern of these constraints, which differs from the model used to describe vertebrate morphological conservation ("hourglass" model). While morphological constraints reach a maximum at mid-development (the "phylotypic" stage), genomic constraints appear to decrease in a monotonous manner over developmental time.

A mild form of SLC29A3 disorder: a frameshift deletion leads to the paradoxical translation of an otherwise noncoding mRNA splice variant

We investigated two siblings with granulomatous histiocytosis prominent in the nasal area, mimicking rhinoscleroma and Rosai-Dorfman syndrome. Genome-wide linkage analysis and whole-exome sequencing identified a homozygous frameshift deletion in SLC29A3, which encodes human equilibrative nucleoside transporter-3 (hENT3). Germline mutations in SLC29A3 have been reported in rare patients with a wide range of overlapping clinical features and inherited disorders including H syndrome, pigmented hypertrichosis with insulin-dependent diabetes, and Faisalabad histiocytosis. With the exception of insulin-dependent diabetes and mild finger and toe contractures in one sibling, the two patients with nasal granulomatous histiocytosis studied here displayed none of the many SLC29A3-associated phenotypes. This mild clinical phenotype probably results from a remarkable genetic mechanism. The SLC29A3 frameshift deletion prevents the expression of the normally coding transcripts. It instead leads to the translation, expression, and function of an otherwise noncoding, out-of-frame mRNA splice variant lacking exon 3 that is eliminated by nonsense-mediated mRNA decay (NMD) in healthy individuals. The mutated isoform differs from the wild-type hENT3 by the modification of 20 residues in exon 2 and the removal of another 28 amino acids in exon 3, which include the second transmembrane domain. As a result, this new isoform displays some functional activity. This mechanism probably accounts for the narrow and mild clinical phenotype of the patients. This study highlights the"rescue" role played by a normally noncoding mRNA splice variant of SLC29A3, uncovering a new mechanism by which frameshift mutations can be hypomorphic.

Identificació de nous gens que participen en la remodelació del sistema traqueal de Drosophila melanogaster

Un dels organismes model més utilitzats en experimentació genètica és la Drosophila melanogaster ja que la facilitat de manipulació genètica i la seva simplicitat permeten estudiar processos biològics amb múltiples aplicabilitats en diferents àmbits d’estudi com el desenvolupament embrionari i la morfogènesis. La morfogènesi es un dels esdeveniments més importants durant el desenvolupament embrionari que permet la formació dels diferent teixits i òrgans, i que depèn de l'expressió genètica i de l'activació i coordinació de diferents vies de senyalització. Entendre com es coordinen aquest processos es fonamental per conèixer com es forma un òrgan. Així, l’objectiu principal d’aquest Treball de Final de Grau és identificar nous gens implicats en la formació del sistema traqueal (el nostre òrgan model) mitjançant un mini-­‐cribratge funcional de gens que s’expressen en la tràquea, a més de generar eines per a l'estudi de la via de senyalització FGF/Bnl durant la remodelació del sistema traqueal mitjançant la tècnica de knock in. Per a dur-­‐ho a terme, amb el suport de la base de dades de Gens i Genomes de Drosophila melanogaster (mod-­‐ENCODE Tissue Expression Data) s’han seleccionat gens candidats expressats a la tràquea en estat larvari. Un cop identificats, s'ha estudiat la seva possible funció en el desenvolupament de les tràquees mitjançant el seu silenciament amb el sistema UAS-­‐Gal4. Així hem vist que Vein (CG10491), CG17098, No Ocelli (CG4491) i Peptidasa (CG4017) presenten diversos fenotips que afecten la formació dels traqueoblasts. També hem vist que Vein, lligand de la via EGF és necessari per a la proliferació i supervivència de les cèl·∙lules traqueals del sac aeri. Finalment s’ha iniciat la generació d'un knock in en el gen branchless (bnl). Per aquest motiu s'han amplificat les regions 5’ i 3’ de l’exó 2 del gen Bnl i s'ha iniciat la seva clonació dirigida al vector de destí pTV-­‐Cherry. Aquesta tècnica generarà eines que permetran entendre la funció del gen bnl durant la remodelació del sistema traqueal.

The role of molecular, clinical and socioeconomic factors in the long-term survival of axillary node negative breast cancer patients

The overall objective of this study was to investigate factors associated with long-term survival in axillary node negative (ANN) breast cancer patients. Clinical and biological factors included stage, histopathologic grade, p53 mutation, Her-2/neu amplification, estrogen receptor status (ER), progesterone receptor status (PR) and vascular invasion. Census derived socioeconomic (SES) indicators included median individual and household income, proportions of university educated individuals, housing type, "incidence" of low income and an indicator of living in an affluent neighbourhood. The effects of these measures on breast cancer-specific survival and competing cause survival were investigated. A cohort study examining survival among axillary node negative (ANN) breast cancer patients in the greater Toronto area commenced in 1 989. Patients were followed up until death, lost-to-follow up or study termination in 2004. Data were collected from several sources measuring patient demographics, clinical factors, treatment, recurrence of disease and survival. Census level SES data were collected using census geo-coding of patient addresses' at the time of diagnosis. Additional survival data were acquired from the Ontario Cancer Registry to enhance and extend the observation period of the study. Survival patterns were examined using KaplanMeier and life table procedures. Associations were examined using log-rank and Wilcoxon tests of univariate significance. Multivariate survival analyses were perfonned using Cox proportional hazards models. Analyses were stratified into less than and greater than 5 year survival periods to observe whether known markers of short-tenn survival were also associated with reductions in long-tenn survival among breast cancer patients. The 15 year survival probabilities in this cohort were: for breast cancerspecific survival 0.88, competing causes survival 0.89 and for overall survival 0.78. Estrogen receptor (ER) and progesterone receptor (PR) status (Hazard Ratio (HR) ERIPR- versus ER+/PR+, 8.15,95% CI, 4.74, 14.00), p53 mutation (HR, 3.88, 95% CI, 2.00, 7.53) and Her-2 amplification (HR, 2.66, 95% CI, 1.36, 5.19) were associated with significant reductions in short-tenn breast cancer-specific survival «5 years following diagnosis), however, not with long-term survival in univariate analyses. Stage, histopathologic grade and ERiPR status were the clinicallbiologieal factors that were associated with short-term breast cancer specific survival in multivariate results. Living in an affluent neighbourhood (top quintile of median household income compared to the rest of the population) was associated with the largest significant increase in long-tenn breast cancer-specific survival after adjustment for stage, histopathologic grade and treatment (HR, 0.36, 95% CI, 0.12, 0.89).

Caractérisation cytogénétique et clinique des gènes de fusion impliquant MLL dans les leucémies

Le gène MLL (Mixed-Lineage Leukemia), un homologue du gène trithorax de la Drosophile, localisé à la bande chromosomique 11q23, est fréquemment réarrangé dans plusieurs types de leucémies, essentiellement suite à des translocations chromosomiques. Dans les différentes translocations chromosomiques, la partie N-terminale de MLL est fusionnée avec les séquences d’un gène partenaire. Malgré le grand nombre de partenaires de fusion rapportés, peu de fusions MLL ont été bien caractérisées sur le plan moléculaire. De plus, l’impact pronostique de plusieurs fusions moins fréquentes n’est pas bien établi. L’objectif de mon projet est de caractériser plusieurs translocations MLL qui ont été détectées dans 39 spécimens leucémiques collectés par la Banque de cellules leucémiques du Québec (www.bclq.gouv.qc.ca), et d’établir une corrélation entre les résultats de la cytogénétique et différents paramètres biologiques et cliniques des leucémies respectives. L’identification des gènes partenaires de fusion (GPF) dans notre série (30 échantillons étudiés), a révélé la fusion de MLL à un gène partenaire très récurrent dans 26 leucémies: MLLT3(AF9), AFF1(AF4), MLLT4(AF6), MLLT1(ENL), ELL; à un GPF modérément commun dans 1 leucémie : MLLT6(AF17); et à un partenaire rare de MLL dans 3 leucémies : GAS7 et AF15/CASC5 (2 cas). Nous avons poursuivi notre travail avec la caractérisation des points de cassure de deux fusions, soit MLL-ELL associée à un syndrome myéloprolifératif (une association rare), et MLL-GAS7 (une fusion rare de MLL), associée à une leucémie aiguë myéloïde. L’analyse des transcrits de fusion par RT-PCR et séquençage a révélé respectivement la fusion de l’exon 9 de MLL à l’exon 2 de ELL et des exons 7 ou 8 de MLL (deux transcrits) à l’exon 2 de GAS7. Ce travail permettra d’effectuer des études fonctionnelles et des projets de recherche translationnelle en utilisant ces spécimens de leucémies avec différents réarrangements de MLL, bien caractérisés sur le plan clinique et moléculaire.

Étude des déterminants moléculaires de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G et développement d'outils pour l'étude de l'effecteur bêta-arrestine.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de protéines membranaires du génome humain. Ils transmettent les signaux extracellulaires provenant de plusieurs stimuli comme les odeurs, les ions, les hormones et les neurotransmetteurs, à l'intérieur des cellules. En se liant aux RCPGs, ces molécules contribuent à la stabilisation des changements conformationnels activateurs qui se propagent jusqu'au domaine intracellulaire des récepteurs. Ces derniers engagent ensuite un ou plusieurs effecteurs, comme les protéines G hétérotrimériques et les β-arrestines (βarrs), qui activent une cascade d'événements moléculaires menant à la réponse cellulaire.Récemment, la publication de structures cristallines de RCPGs liant des ligands diffusibles a offert une opportunité de raffiner à une résolution atomique les modèles des mécanismes de transduction des signaux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons donc exploré les déterminants de la signalisation du récepteur prototypique β2-adrénergique (β2AR), induite par les β-bloqueurs. En ne tenant compte que de leur efficacités sur le β2AR dans les voies de l'adénylate cyclase (AC) et des protéines kinases activées par les facteurs mitogéniques (MAPK), les β-bloqueurs peuvent être classés en 3 groupes distincts (agoniste inverse AC / agoniste MAPK, antagoniste neutre AC / agoniste MAPK et agoniste inverse AC / agoniste inverse MAPK). Afin de déterminer le lien entre leur efficacité et leur mode de liaison, nous avons réalisé des expériences d'arrimages moléculaires in silico entre des β-bloqueurs de chacun des groupes et la structure cristalline du β2AR liée au carazolol. De manière intéressante, les ligands à l'intérieur d'un groupe partagent un mode de liaison, alors que ceux des ligands entre les groupes divergent, suggérant que le mode de liaison des β-bloqueurs pourrait être utilisé pour prédire leur l'efficacité. En accord avec cette hypothèse, nous avons prédit et confirmé l'efficacité agoniste MAPK du carazolol, un inverse agoniste AC du β2AR se liant au récepteur de manière similaire au groupe inverse agoniste AC / agoniste MAPK. De manière intéressante, le groupement aryl des ligands agonistes inverses agonistes AC / agoniste MAPK, le seul groupement chimique variable de ce groupe, est prédite pour lier la région des 3e et 5e hélices transmembranaires (TM3 et TM5). Nous avons donc émis l'hypothèse que cette région pourrait être un déterminant de l'efficacité de ces ligands. En accord avec cette dernière, la mutation de 2 résidus (T118I, S203A) localisés proches du site de liaison des groupements aryls des β-bloqueurs, prévient l'efficacité agoniste inverse de l'ICI-118551 sur la voie de l'AC sans affecter l'efficacité d'un agoniste, indiquant que cette région est importante pour la transmission de l'effet agoniste inverse, du moins sur la voie de l'AC. Les βarrs sont des protéines d'échafaudage qui coordonnent la formation de complexes avec plusieurs dizaines d'effecteurs de signalisation. Originalement identifiées pour leur rôle dans la désensibilisation et l'internalisation des RCPGs, elles sont aussi d'importants effecteurs de la signalisation des RCPGs indépendante des protéines G hétérotrimériques. Cependant, contrairement aux protéines G hétérotrimériques, il n'existe que peu d'outils pour les étudier. Ainsi, la deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'outils pour l'étude des βarrs. À cette fin, nous avons d'abord tenté de transposer une méthode de mesure de l'interaction entre 2 protéines par la technologie de transfert d'énergie de bioluminescence par résonance (BRET) en microscopie et chez des souris transgéniques afin de mesurer de manière subcellulaire et dans un contexte natif l'engagement de la βarr à des RCPGs. Ainsi, nous avons établi les preuves de principe que le BRET peut être utilisé pour localiser l'interaction entre la βarr et le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) sur une cellule au microscope et pour détecter l'interaction entre la βarr et le β2AR sur des tissus de souris transgéniques exprimant ces protéines fusionnées avec des partenaires BRET. Finalement, il n'existe aucun inhibiteur pharmacologique ciblant les βarrs. Ainsi, grâce à la combinaison d'approches de criblage virtuel sur un modèle de la structure des βarrs et d'essais de validation cellulaire, nous avons développé un inhibiteur pharmacologique des βarrs. À l'aide de cet outil, nous avons confirmé l'implication des βarrs dans l'activation des MAPK par le V2R, mais aussi montré un nouveau rôle des βarrs dans le recyclage du β2AR. Les connaissances et outils développés dans cette thèse permettront de mieux comprendre les déterminants moléculaires de la signalisation des RCPGs et entre autres, grâce à des nouvelles approches pour étudier le rôle cellulaire et physiologique des βarrs.

HLA-A Typing in formalin-fixed paraffin embedded tissue samples : towards potential retrospective analysis

El Antígeno Leucocitario Humano (HLA en inglés) ha sido descrito en muchos casos como factor de pronóstico para cáncer. La característica principal de los genes de HLA, localizados en el cromosoma 6 (6p21.3), son sus numerosos polimorfismos. Los análisis de secuencia de nucleótidos muestran que la variación está restringida predominantemente a los exones que codifican los dominios de unión a péptidos de la proteína. Por lo tanto, el polimorfismo del HLA define el repertorio de péptidos que se unen a los alotipos de HLA y este hecho define la habilidad de un individuo para responder a la exposición a muchos agentes infecciosos durante su vida. La tipificación de HLA se ha convertido en un análisis importante en clínica. Muestras de tejido embebidas en parafina y fijadas con formalina (FFPE en inglés) son recolectadas rutinariamente en oncología. Este procedimiento podría ser utilizado como una buena fuente de ADN, dado que en estudios en el pasado los ensayos de recolección de ADN no eran normalmente llevados a cabo de casi ningún tejido o muestra en procedimientos clínicos regulares. Teniendo en cuenta que el problema más importante con el ADN de muestras FFPE es la fragmentación, nosotros propusimos un nuevo método para la tipificación del alelo HLA-A desde muestras FFPE basado en las secuencias del exón 2, 3 y 4. Nosotros diseñamos un juego de 12 cebadores: cuatro para el exón 2 de HLA-A, tres para el exón 3 de HLA-A y cinco para el exón 4 de HLA-A, cada uno de acuerdo las secuencias flanqueantes de su respectivo exón y la variación en la secuencia entre diferentes alelos. 17 muestran FFPE colectadas en el Hospital Universitario de Karolinska en Estocolmo Suecia fueron sometidas a PCR y los productos fueron secuenciados. Finalmente todas las secuencias obtenidas fueron analizadas y comparadas con la base de datos del IMGT-HLA. Las muestras FFPE habían sido previamente tipificadas para HLA y los resultados fueron comparados con los de este método. De acuerdo con nuestros resultados, las muestras pudieron ser correctamente secuenciadas. Con este procedimiento, podemos concluir que nuestro estudio es el primer método de tipificación basado en secuencia que permite analizar muestras viejas de ADN de las cuales no se tiene otra fuente. Este estudio abre la posibilidad de desarrollar análisis para establecer nuevas relaciones entre HLA y diferentes enfermedades como el cáncer también.

Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica: estudio clínico, patológico y molecular de un caso

Generalidades. Las encefalopatías espongiformes transmisibles son enfermedades neurodegenerativas ocasionadas por la acumulación anormal de una variante mal plegada de la proteína priónica, lo cual induce la formación de conglomerados proteicos resistentes a la degradación. Además, son responsables de la disfunción sináptica, daño neuronal y de la sintomatología clásica acompañante. Esta proteína de membrana es codificada por el exón 2 del gen PRNP, ubicado en el brazo corto del cromosoma 20 y parece estar involucrada en la trasmisión sináptica, la transducción de señales, la actividad antioxidante de la superoxidodismutasa, neuroplasticidad y sobrevida celular. Un polimorfismo en el codón 129 se asocia con una susceptibilidad diferencial a la enfermedad Creutzfeldt-Jakob esporádica. Objetivo. Estudio clínico, patológico y molecular de un caso de una mujer de 58 años con diagnóstico de enfermedad de Creutzfeldt- Jakob esporádica. Métodos y resultados. Se presenta el caso de una mujer en quien aparece un trastorno depresivo del afecto con demencia progresiva y sintomatología general. Al final de la enfermedad, el cuadro progresó a un déficit neurológico focalizado en el área visual. La RMN mostró hiperintensidades inespecíficas córtico-subcorticales en el núcleo estriado; en el EEG se encontró pérdida de ritmos de fondo, patrón de descargas periódicas generalizadas y complejos trifásicos; en la biopsia cerebral postmorten se evidenció pérdida severa de la población neuronal en todas las capas, vacuolas en el neuropil, en el soma neuronal y en la glía. El análisis de secuencia del gen PRNP, a partir de extracción de DNA de sangre periférica, identificó homocigosis para metionina en el codón 129. La paciente fallece a los 3 meses del inicio de la sintomatología. Conclusión. Por epidemiología, curso clínico y exámenes paraclínicos se confirma el diagnóstico de enfermedad de Creutzfeldt- Jakob esporádica.La determinación del genotipo para los polimorfismos de riesgo se convierte en una herramienta útil para complementar por medios moleculares el diagnóstico y para profundizar la comprensión de la fisiopatología de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, tanto para formas esporádicas como para la nueva variante.

Variabilidade genética no Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) de três espécies de mamíferos marinhos da costa do Rio grande do Sul

O MHC (Major Histocompatibility Complex) é um sistema genético importante para a manutenção de espécies ameaçadas, uma vez que baixa variabilidade para locos MHC tem sido associada a uma menor capacidade de resposta a doenças e diminuição do sucesso reprodutivo. Deste modo, pesquisas sobre a variabilidade genética do MHC têm demonstrado ser bastante informativas em estudos populacionais voltados para aspectos referentes à conservação. No presente trabalho foi investigada a variabilidade genética do MHC para três espécies de mamíferos marinhos (toninha, baleia franca austral e lobo marinho sul-americano) do sul do Brasil, com intensa mortalidade provocada por atividades humanas atuais ou passadas. As amostras foram coletadas de animais mortos encalhados na costa, de animais capturados acidentalmente por barcos pesqueiros, e também através de um sistema de biópsia. A região variável do exon 2 do gene DQB do MHC foi amplificada por PCR (Polymerase Chain Reaction) em 109 amostras de toninhas (Rio de Janeiro n=32, Rio Grande do Sul n=52, Argentina n=25), 35 amostras de lobo marinho sul-americano e 30 amostras de baleia franca austral, utilizando-se um par de primers heterólogos. O fragmento resultante de 172 pares de bases foi analisado quanto ao polimorfismo de seqüência através da técnica de SSCP (Polimorfismo de Conformação de Fita Simples) em todas as amostras de toninha e de lobo marinho sul-americano e 14 amostras de baleia franca austral. Dificuldades associadas à amplificação resultaram em padrões de SSCP pouco informativos para as amostras de lobo marinho sul-americano e baleia franca austral Todas as amostras de toninha apresentaram um padrão de pelo menos 4 bandas por indivíduo. As 4 bandas de um único indivíduo do Rio Grande do Sul foram seqüenciadas, tendo sido possível verificar que 2 seqüências relacionadas ao genes DQB estão sendo amplificadas com estes primers. Pelas análises de SSCP foi possível detectar ausência de variabilidade para as amostras de toninha provenientes do Rio de Janeiro e diferenciá-las da população da Argentina, que é polimórfica. A população do Rio Grande do Sul parece apresentar níveis intermediários de variação em relação aos extremos da distribuição da espécie. Analisando as três populações amostradas, conclui-se que a espécie apresenta baixos níveis de variabilidade para o loco DQB, a exemplo do que é reportado para os genes de MHC de outros mamíferos marinhos.