UV-induced ubiquitination of RNA polymerase II: a novel modification deficient in Cockayne syndrome cells.

Damage to actively transcribed DNA is preferentially repaired by the transcription-coupled repair (TCR) system. TCR requires RNA polymerase II (Pol II), but the mechanism by which repair enzymes preferentially recognize and repair DNA lesions on Pol II-transcribed genes is incompletely understood. Herein we demonstrate that a fraction of the large subunit of Pol II (Pol II LS) is ubiquitinated after exposing cells to UV-radiation or cisplatin but not several other DNA damaging agents. This novel covalent modification of Pol II LS occurs within 15 min of exposing cells to UV-radiation and persists for about 8-12 hr. Ubiquitinated Pol II LS is also phosphorylated on the C-terminal domain. UV-induced ubiquitination of Pol II LS is deficient in fibroblasts from individuals with two forms of Cockayne syndrome (CS-A and CS-B), a rare disorder in which TCR is disrupted. UV-induced ubiquitination of Pol II LS can be restored by introducing cDNA constructs encoding the CSA or CSB genes, respectively, into CS-A or CS-B fibroblasts. These results suggest that ubiquitination of Pol II LS plays a role in the recognition and/or repair of damage to actively transcribed genes. Alternatively, these findings may reflect a role played by the CSA and CSB gene products in transcription.

Evidence that DNA damage triggers interleukin 10 cytokine production in UV-irradiated murine keratinocytes.

UV irradiation interferes with the induction of T cell-mediated immune responses, in part by causing cells in the skin to produce immunoregulatory cytokines. Recent evidence implicates UV-induced DNA damage as a trigger for the cascade of events leading to systemic immune suppression in vivo. However, to date, there has been no direct evidence linking DNA damage and cytokine production in UV-irradiated cells. Here we provide such evidence by showing that treatment of UV-irradiated murine keratinocytes in vitro with liposomal T4 endonuclease V, which accelerates the repair of cyclobutylpyrimidine dimers in these cells, inhibits their production of immunosuppressive cytokines, including interleukin 10. Application of these liposomes to murine skin in vivo also reduced the induction of interleukin 10 by UV irradiation, whereas liposomes containing heat-inactivated T4 endonuclease V were ineffective. These results support our hypothesis that unrepaired DNA damage in the skin activates the production of cytokines that down-regulate immune responses initiated at distant sites.

UV irradiation-induced apoptosis leads to activation of a 36-kDa myelin basic protein kinase in HL-60 cells.

UV irradiation induces apoptosis (or programmed cell death) in HL-60 promyelocytic leukemia cells within 3 h. UV-induced apoptosis is accompanied by activation of a 36-kDa myelin basic protein kinase (p36 MBP kinase). This kinase is also activated by okadaic acid and retinoic acid-induced apoptosis. Irrespective of the inducing agent, p36 MBP kinase activation is restricted to the subpopulation of cells actually undergoing apoptosis. Activation of p36 MBP kinase occurs in enucleated cytoplasts, indicating no requirement for a nucleus or fragmented DNA in signaling. We also demonstrate the activation of p36 kinase in tumor necrosis factor-alpha- and serum starvation-induced cell death using the human prostatic tumor cell line LNCap and NIH 3T3 fibroblasts, respectively. We postulate that p36 MBP kinase is a common component in diverse signaling pathways leading to apoptosis.

Reconstitution of repair-gap UV mutagenesis with purified proteins from Escherichia coli: a role for DNA polymerases III and II.

Using a cell-free system for UV mutagenesis, we have previously demonstrated the existence of a mutagenic pathway associated with nucleotide-excision repair gaps. Here, we report that this pathway can be reconstituted by using six purified proteins: UvrA, UvrB, UvrC, DNA helicase II, DNA polymerase III core, and DNA ligase. This establishes the minimal requirements for repair-gap UV mutagenesis. DNA polymerase II could replace DNA polymerase III, although less effectively, whereas DNA polymerase I, the major repair polymerase, could not. DNA sequence analysis of mutations generated in the in vitro reaction revealed a spectrum typical of mutations targeted to UV lesions. These observations suggest that repair-gap UV mutagenesis is performed by DNA polymerase III, and to a lesser extent by DNA polymerase II, by filling-in of a rare class of excision gaps that contain UV lesions.

Mutagenic specificity of solar UV light in nucleotide excision repair-deficient rodent cells.

To investigate the role of nucleotide excision repair (NER) in the cellular processing of carcinogenic DNA photoproducts induced by defined, environmentally relevant portions of the solar wavelength spectrum, we have determined the mutagenic specificity of simulated sunlight (310-1100 nm), UVA (350-400 nm), and UVB (290-320 nm), as well as of the "nonsolar" model mutagen 254-nm UVC, at the adenine phosphoribosyltransferase (aprt) locus in NER-deficient (ERCC1) Chinese hamster ovary (CHO) cells. The frequency distributions of mutational classes induced by UVB and by simulated sunlight in repair-deficient CHO cells were virtually identical, each showing a marked increase in tandem CC-->TT transitions relative to NER-proficient cells. A striking increase in CC-->TT events was also previously documented for mutated p53 tumor-suppressor genes from nonmelanoma tumors of NER-deficient, skin cancer-prone xeroderma pigmentosum patients, compared to normal individuals. The data therefore indicate that the aprt gene in NER-deficient cultured rodent cells irradiated with artificial solar light generates the same distinctive "fingerprint" for sunlight mutagenesis as the p53 locus in NER-deficient humans exposed to natural sunlight in vivo. Moreover, in strong contrast to the situation for repair-component CHO cells, where a significant role for UVA was previously noted, the mutagenic specificity of simulated sunlight in NER-deficient CHO cells and of natural sunlight in humans afflicted with xeroderma pigmentosum can be entirely accounted for by the UVB portion of the solar wavelength spectrum.

Differential replication of a single, UV-induced lesion in the leading or lagging strand by a human cell extract: fork uncoupling or gap formation.

We have constructed simian virus 40 minireplicons containing uniquely placed cis,syn-thymine dimers (T <> T) for the analysis of leading- and lagging-strand bypass replication. Assaying for replication in a human cell-free extract through the analysis of full-size labeled product molecules and restriction fragments spanning the T <> T site resulted in the following findings: (i) The primary site of synthesis blockage with T <> T in either the leading or lagging strand was one nucleotide before the lesion. (ii) Replicative bypass of T <> T was detected in both leading and lagging strands. The efficiency of synthesis past T <> T was 22% for leading-strand T <> T and 13% for lagging-strand T <> T. (iii) The lagging-strand T <> T resulted in blocked retrograde synthesis with the replication fork proceeding past the lesion, resulting in daughter molecules containing small gaps (form II' DNA). (iv) With T <> T in the leading-strand template, both the leading and lagging strands were blocked, representing a stalled replication fork. Uncoupling of the concerted synthesis of the two strands of the replication fork was observed, resulting in preferential elongation of the undamaged lagging strand. These data support a model of selective reinitiation downstream from the lesion on lagging strands due to Okazaki synthesis, with no reinitiation close to the damage site on leading strands [Meneghini, R. & Hanawalt, P.C. (1976) Biochim. Biophys. Acta 425, 428-437].

Synergism between UV-B radiation and a pathogen magnifies amphibian embryo mortality in nature.

Previous research has shown that amphibians have differential sensitivity to ultraviolet-B (UV-B) radiation. In some species, ambient levels of UV-B radiation cause embryonic mortality in nature. The detrimental effects of UV-B alone or with other agents may ultimately affect amphibians at the population level. Here, we experimentally demonstrate a synergistic effect between UV-B radiation and a pathogenic fungus in the field that increases the mortality of amphibian embryos compared with either factor alone. Studies investigating single factors for causes of amphibian egg mortality or population declines may not reveal the complex factors involved in declines.

Li-Fraumeni syndrome fibroblasts homozygous for p53 mutations are deficient in global DNA repair but exhibit normal transcription-coupled repair and enhanced UV resistance.

We investigated whether mutations in the p53 tumor suppressor gene alter UV sensitivity and/or repair of UV-induced DNA damage in primary human skin fibroblasts from patients with Li-Fraumeni syndrome, heterozygous for mutations in one allele of the p53 gene (p53 wt/mut) and sublines expressing only mutant p53 (p53 mut). The p53 mut cells were more resistant than the p53 wt/mut cells to UV cytotoxicity and exhibited less UV-induced apoptosis. DNA repair analysis revealed reduced removal of cyclobutane pyrimidine dimers from overall genomic DNA in vivo in p53 mut cells compared with p53 wt/mut or normal cells. However, p53 mut cells retained the ability to preferentially repair damage in the transcribed strands of expressed genes (transcription-coupled repair). These results suggest that loss of p53 function may lead to greater genomic instability by reducing the efficiency of DNA repair but that cellular resistance to DNA-damaging agents may be enhanced through elimination of apoptosis.

Expression of an Arabidopsis cryptochrome gene in transgenic tobacco results in hypersensitivity to blue, UV-A, and green light.

The Arabidopsis HY4 gene, required for blue-light-induced inhibition of hypocotyl elongation, encodes a 75-kDa flavoprotein (CRY1) with characteristics of a blue-light photoreceptor. To investigate the mechanism by which this photoreceptor mediates blue-light responses in vivo, we have expressed the Arabidopsis HY4 gene in transgenic tobacco. The transgenic plants exhibited a short-hypocotyl phenotype under blue, UV-A, and green light, whereas they showed no difference from the wild-type plant under red/far-red light or in the dark. This phenotype was found to cosegregate with overexpression of the HY4 transgene and to be fluence dependent. We concluded that the short-hypocotyl phenotype of transgenic tobacco plants was due to hypersensitivity to blue, UV-A, and green light, resulting from over-expression of the photoreceptor. These observations are consistent with the broad action spectrum for responses mediated by this cryptochrome in Arabidopsis and indicate that the machinery for signal, transduction required by the CRY1 protein is conserved among different plant species. Furthermore, the level of these photoresponses is seen to be determined by the cellular concentration of this photoreceptor.

Preparação e caracterização de nanopartículas de prata para aplicação no desenvolvimento de imunoensaio para imunoglobulina G humana

Neste trabalho, anticorpos anti-IgGh foram conjugados às nanopartículas de prata (NPAg) para detectar imunoglobulina G humana (IgGh). Um imunoensaio colorimétrico baseado na diminuição da agregação devido ao aumento da repulsão eletrostática após a interação ligante-alvo. A agregação é induzida pela variação da força iônica e uma mudança da coloração da suspensão coloidal de amarelo para vermelho pode ser observada. Na presença de IgGh, a agregação é inibida e a coloração da suspensão coloidal não se altera. As nanopartículas foram obtidas por meio de cinco procedimentos diferentes e caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz, difração de raios-X e microscopia eletrônica. Glicose e borohidreto de sódio foram utilizados como agentes redutores, enquanto CTAB e β-ciclodextrina foram utilizados como estabilizantes. Citrato de sódio foi utilizado como agente redutor e/ou estabilizante. Nanoesferas de carbono foram obtidas por tratamento hidrotérmico de uma solução aquosa de glicose e também foram utilizadas no preparo das nanopartículas. As nanopartículas foram funcionalizadas com ácido mercaptossuccínico e a conjugação ocorreu devido à interação entre grupos aminas e grupos carboxílicos ionizados, presentes no anticorpo e agente de acoplamento, respectivamente. A estabilidade dos conjugados e o efeito da adição de IgGh foram avaliados para todos os sistemas preparados. As nanopartículas de prata preparadas com borohidreto de sódio e citrato de sódio foram selecionadas para serem aplicadas no desenvolvimento do imunoensaio e as condições experimentais foram avaliadas. Em condições ótimas, observou-se uma correlação linear entre a diminuição da agregação do sistema (NPAg-anti-IgGh) e a concentração de IgGh (0 a 200 ng mL-1). O limite de detecção foi estimado em 25 ng mL-1. O método colorimétrico apresentou boa seletividade para a detecção de IgGh. Além disso, foi obtido um resultado satisfatório ao aplicar o método para determinação do fator IX de coagulação. Foi desenvolvido também um método para determinação de ATP baseado na agregação de nanopartículas de ouro. Aptâmeros foram utilizados como elemento de reconhecimento. Em princípio, o método pode ser aplicável à determinação de outros analitos, por meio da substituição do aptâmero utilizado neste trabalho pelo oligonucleotídeo específico para o alvo de interesse.

Método simples e rápido para seleção de fungos filamentosos produtores de compostos absorvedores de radiação UV para aplicação em protetores solares

Foram estudadas trinta e uma cepas fúngicas não identificadas, as quais foram denominadasX1 a X31. O potencial fotoprotetor foi avaliado pela medida espectrofotométrica da absorçãodos extratos na região do UV (280-400 nm). Os extratos com os melhores perfis de absorção em cultura estacionária foram X1, X2, X6, X12, X13, X18, X19, X22, X24 e X31 e, em cultura agitada X4 e X17. A reprodutibilidade do processo foi avaliada e as cepas fúngicas que apresentaram coeficiente de variação menor que 15% foram selecionadas para o estudo de fotoestabilidade. A fotoestabilidade dos extratos foi avaliada pela medida da viabilidade celular de fibroblastos L929 tratados com extratos previamente irradiados sob radiação UVA (11,2 J/cm2) e UVB (3,43 J/cm2) e extratos não irradiados, bem como, pela comparação das áreas sob as curvas de absorção na região do UV dos extratos irradiados e não irradiados. Os extratos selecionados para o estudo de fotoestabilidade foram X4, X12, X19, X22, X24 e X31. Os extratos não irradiados apresentaram os seguintes valores deIC50 para viabilidade celular (citotoxidade): X4-130µg/ml, X19-20µg/ml, X22-10 µg/ml e X24-60µg/ml. Após a radiação UVA e UVB, os extratos apresentaram redução significativa da viabilidade celular em relação ao IC50 dos extratos não irradiados. Sob luz UVB, os extratos X12 (IC50 35µg/ml) e X31 (IC50 70µg/ml) mantiveram a mesma porcentagem de redução da viabilidade celular quando comparado ao IC50 dos extratos não irradiados. No entanto após exposição à luz UVA, o extrato X12 aumentou a viabilidade celular de 50% (quando não irradiado) para 75% (irradiado). Enquanto que o extrato X31, mesmo após a radiação UVA, manteve a mesma redução de 50% da viabilidade celular. Nessa etapa os extratos selecionados foram os X12 e X31. O espectro de absorção na região do UV obtido para o extrato X12 mostrou uma redução da absorbância de 28,3% sob radiação UVB e de 60% sob radiação UVA em relação ao extrato não irradiado. O extrato X31 apresentou uma redução da absorbância de 17,6% e30% sob radiação UVB e UVA respectivamente, em relação ao extrato não irradiado. Os fungos selecionados foram identificados por PCR, sugerindo que o fungo X12 seja o Aspergillus terreus e o X31 seja o Talaromyces pinophilus. Por fim, foi feita a identificação da substância ativa do extrato X12 empregando a técnica de desreplicação, a qual fez o uso da instrumentação analítica acoplada UHPLC-DAD-(ESI)-HRMS associada ao banco de dados Chapman& Hall\'s Dictionary of Natural Products (DNP). No extrato X12 o composto majoritário foi identificado como sendo a citreoviridina. Assim, os resultados do presente trabalho permitiu estabelecer um procedimento para a seleção de fungos produtores de compostos absorvedores de radiação UV, que poderia ser aplicado na obtenção de novos filtros orgânicos naturais para protetores solares.

Filtro respiratório reduz efeitos cardiovasculares associados à poluição: estudo randomizado, duplo-cego, controlado e cruzado em pacientes com insuficiência cardíaca (FILTER-HF trial)

Introdução A poluição do ar é um fator de risco associado com descompensação e mortalidade em pacientes com insuficiência cardíaca (IC). Objetivo Avaliar o impacto de um filtro de polipropileno sobre desfechos cardiovasculares em pacientes com IC e voluntários saudáveis durante exposição controlada à poluição. Métodos Ensaio clínico duplocego, controlado e cruzado, incluindo 26 pacientes com IC e 15 voluntários saudáveis, expostos a três protocolos diferentes de inalação randomizados por ordem: Ar Limpo; Exposição à Partículas de Exaustão do Diesel (ED); e ED filtrada. Os desfechos estudados foram função endotelial por índice de hiperemia reativa (RHi) e índice de aumento (Aix), biomarcadores séricos, variáveis de teste cardiopulmonar submáximo (caminhada de seis-minutos [tc6m]; consumo de oxigênio [VO2]; equivalente ventilatório de gás carbônico [VE/VCO2 slope]; consumo de O2 por batida [PulsoO2]) e variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Resultados No grupo IC, a ED piorou o RHi [de 2,17 (IQR: 1,8-2,5) para 1,72 (IQR: 1,5-2,2); p=0,002], reduziu o VO2 [de 11.0 ± 3.9 para 8.4±2.8ml/Kg/min; p < 0.001], o tc6m [de 243,3±13 para 220,8 ± 14m; p=0,030] e o PulsoO2 [de 8.9 ± 1.0 para 7.8±0.7ml/bpm; p < 0.001]; e aumentou o BNP [de 47,0pg/ml (IQR: 17,3-118,0) para 66,5pg/ml (IQR: 26,5-155,5); p=0,004]. O filtro foi capaz de reduzir a concentração de poluição de 325±31 para 25±6?g/m3 (p < 0,001 vs. ED). No grupo IC, o filtro foi associado com melhora no RHi [2,06 (IQR: 1,5-2,6); p=0,019 vs. ED); aumento no VO2 (10.4 ± 3.8ml/Kg/min; p < 0.001 vs. ED) e PulsoO2 (9.7±1.1ml/bpm; p < 0.001 vs. ED); e redução no BNP [44,0pg/ml (IQR: 20,0-110,0); p=0,015 vs. ED]. Em ambos os grupos, a ED reduziu o Aix, sem efeito do filtro. O uso do filtro foi associado com maior ventilação e reinalação de CO2. Outras variáveis pesquisadas como VE/VCO2 slope e VFC não sofreram influências entre os protocolos. Conclusão A poluição do ar afetou adversamente o desempenho cardiovascular de pacientes com IC. Este é o primeiro ensaio clínico demonstrando que um simples filtrorespiratório pode prevenir a disfunção endotelial, a intolerância ao exercício e o aumento do BNP associados à poluição em pacientes com IC. O uso de máscaras com filtro tem o potencial de reduzir a morbidade associada à IC. Identificador ClinicalTrials.gov: NCT01960920

A novel information theory method for filter feature selection

In this paper, we propose a novel filter for feature selection. Such filter relies on the estimation of the mutual information between features and classes. We bypass the estimation of the probability density function with the aid of the entropic-graphs approximation of Rényi entropy, and the subsequent approximation of the Shannon one. The complexity of such bypassing process does not depend on the number of dimensions but on the number of patterns/samples, and thus the curse of dimensionality is circumvented. We show that it is then possible to outperform a greedy algorithm based on the maximal relevance and minimal redundancy criterion. We successfully test our method both in the contexts of image classification and microarray data classification.