Caracterização química de glucanas fúngicas e suas aplicações biotecnológicas

This article gives an overview of exopolysaccharides produced by fungi. The structural characterization of beta-D-(1->3) and beta-D-(1->3, 1->6)- glucans is discussed focusing on different chemical and physical procedures. The industrial applications are also considered mainly from the point of view of human health.

Constituintes químicos de Bombacopsis glabra (bombacaceae)

The chemical study of the barks of the stem and roots of Bombacopsis glabra (Bombacaceae) led to the isolation and identification of 5-hydroxy-3,7,4'-trimethoxyflavone (1), 5-hydroxy-3,6,7,4'-tetramethoxyflavone (2), the naphtoquinone isohemigossypolone (3), the ester triacontil p-coumarate (4) besides lupeol and a mixture of beta-sitosterol and stigmasterol. Their structures were elucidated by spectroscopic analysis, including IR, ¹H and 13C NMR and MS. All these compounds, except 3, were isolated for the first time in the family.

Monoterpenos di-hidroxilados e hidróxi-nitrogenados 1,2 e 1,3 como ligantes quirais em reação de reformatsky assimétrica

This study describes the use of three (-)-alpha-pinene derivatives, one diol-1,2 [(-)-(1R, 2R, 3S, 5R)-2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]heptane-2,3-diol 4] and two piridine-hydroxy derivatives [(+)-(1R,2S,3R,5S)-2,6,6-trimethyl-3-(2-pyridinylmethyl)bicyclo[3.1.1]heptan-3-ol 7 and (-)-(1R,2S,3R,5S)-2,6,6-trimethyl-3-[2-(2-pyridinyl) ethyl]bicyclo[3.1.1]heptan-3-ol 8]; one diol-1,3 [(-)-(1S,2R,5S)-2-(1-hydroxy-1-methylethyl)-5-methylcyclohexanol 5] derived from (+)-isopulegol 2 and one diol-1,3 [(+)-(1R,2R,5R)-2-(1-hydroxy-1-methylethyl)-5-methylcyclohexanol 6] derived from (+)-neo-isopulegol 3, as ligands in the asymmetric Reformatsky reaction. The best enantiomeric excess of beta-hydroxy ester obtained in the Reformatsky asymmetric reaction was 18% using ligand 6, and the chemical yield of the reactions was 65% on average.

Antioxidant flavonol glycosides from Nectandra grandiflora (Lauraceae)

The bioassay-guided fractionation of the ethanol extract from Nectandra grandiflora leaves led to the isolation of two flavonol glycosides which inhibited the bleaching of beta -carotene on the TLC assay. Both compounds had their molecular structures elucidated by means of extensive use of uni- and bidimensional NMR techniques and were identified as 3-O-beta -rhamnosylkaempferol and 3-O-beta -rhamnosylquercetine.

Starting Insulin Treatment in Type 2 Diabetes

Type 2 diabetes is a disorder of glucose metabolism characterized by chronic hyperglycemia. Initially type 2 diabetes is characterized by insulin resistance and impaired function of beta cells, leading progressively to insulin deficiency. Type 2 diabetes is treated with diet and other lifestyle changes, and with medication modulating e.g. insulin resistance, liver glucose production and insulin secretion. Injectable insulin is added to the treatment when lifestyle changes and other medication are insufficient to maintain adequate control of hyperglycemia. The aim of the treatment is to remove the symptoms of diabetes and to prevent late complications of diabetes. Insulin was traditionally started at hospital wards, but from the early 1990’s also in outpatient care. The first substudy of this thesis examined retrospectively initiation practices and how successfully insulin treatment was introduced in 1990 – 1996 in Southwestern Finland. This study aimed also at identifying the best methods of controlling plasma glucose. It showed that in the 1990’s the incidence of insulin treatment increased and was initiated more often in outpatient care than previously. The use of combination treatment also increased, first with sulfonylureas and later with metformin as the oral drug. In combination therapy the insulin dose was smaller than with insulin monotherapy. HbA1c improved similarly in middle-aged and older age groups. Weight increase associated with insulin initiation was smaller when combined with oral agents. A prospective insulin initiation study (1994 – 1998) tested the hypothesis that hyperglycemia (fasting and postprandial hyperglycemia) may affect the outcome of insulin initiation. The type of hyperglycemia was determined by the relation of fasting plasma glucose to HbA1c. Treatment was initiated with insulin Lente or human NPH insulin. In patients treated with insulin monotherapy twice daily the decline in HbA1c was markedly greater for postprandial than fasting hyperglycemia patients suggesting that hyperglycemia type has significance in the selection of the insulin regimen. Another insulin initiation study showed that patients with fasting hyperglycemia starting on insulin (2004-2005) were significantly more prone to overweight than patients with postprandial hyperglycemia. Irrespective of the insulin preparation (insulin NPH or insulin glargine), patients with fasting hyperglycemia had a greater weight increase compared to patients with postprandial hyperglycemia. Special attention should be paid to prevention of weight increase in these patients.

Electrophoretic analisys to detect and quantify additional whey in milk and dairy beverages

Polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE system, was adjusted to detect the presence of additional whey in dairy beverages distributed in a Brazilian Government School Meals Program. Aqueous solutions of samples in 8 M urea were submitted to a polyacrylamide gel gradient (10% to 18%). Gel scans from electrophoresis patterns of previously adulterated milk samples showed that caseins peak areas decreased while peak areas of beta -lactoglobulin plus alpha -lactalbumin increased as the percentage of raw milk powder replaced by whey powder increased. The relative densitometer areas of caseins or beta -lactoglobulin plus alpha -lactalbumin plotted against the percentage of whey added to the raw milk showed a linear correlation coefficient square higher than 0.97. The caseins plot was used to determine the percentage of additional whey in 116 dairy beverages, chocolate or coffee flavor. Considering that the lowest relative caseins concentration found in commercial milk powder samples by the present method was 72%, the dairy beverages containing caseins percentages equal to or higher than this value were considered free of additional whey. Based on this criterion, about 49% of the coffee-flavor dairy beverages and 29% of the chocolate-flavor beverages, among all the samples analyzed were adulterated with whey protein to reach the total protein contents specified on their labels. The present method showed a sensitivity of 5% to additional whey.

Évaluation de l'effet des antagonistes synthétiques du récepteur de chimiokine, CXCR4 sur CXCR7

Le récepteur de chimiokine CXCR7 a été récemment identifié comme liant la chimiokine SDF-1, anciennement considérée comme ligand exclusif du récepteur CXCR4. Ces deux récepteurs sont exprimés majoritairement dans les mêmes types cellulaires et, ainsi, la découverte de CXCR7 incite à réévaluer les effets respectifs de SDF-1 sur CXCR4. Étant donné son rôle dans le cancer, CXCR4 est une cible de choix pour le développement de molécules thérapeutiques. Également, CXCR7 semble être impliqué dans la croissance tumorale. AMD3100, un antagoniste «sélectif» pour CXCR4, est maintenant commercialisé. Cet antagoniste a été identifié comme liant lui aussi CXCR7. De plus, sur CXCR7, l’AMD3100 agit comme agoniste puisqu’il induit le recrutement de la β-arrestine, à l’opposé de son effet sur. En revanche, AMD3100 n’induit pas le recrutement de la β-arrestine à CXCR4. Basé sur ces résultats, il est nécessaire de revoir la sélectivité d’autres antagonistes synthétiques de CXCR4. À l’aide de la technique de BRET (Résonance d’un transfert d’énergie par bioluminescence), nos résultats montrent que le Tc14012, un autre antagoniste synthétique de CXCR4, et structurellement distinct de l’AMD3100, interagit avec CXCR7. Contrairement à CXCR4, les deux antagonistes de CXCR4 agissent comme agonistes sur CXCR7 en induisant le recrutement de la β-arrestine. Nos résultats suggèrent que l’organisation spatiale du corps du récepteur serait responsable de cet effet opposé. En conclusion, AMD3100 et Tc14012 ne sont pas sélectifs pour CXCR4, puisqu’ils interagissent avec CXCR7. Lors du développement de nouvelles molécules synthétiques ciblant CXCR4, il serait alors nécessaire d’en évaluer leur sélectivité, et leurs effets en les testant aussi sur CXCR7.

L’arbre de régression multivariable et les modèles linéaires généralisés revisités : applications à l’étude de la diversité bêta et à l’estimation de la biomasse d’arbres tropicaux

En écologie, dans le cadre par exemple d’études des services fournis par les écosystèmes, les modélisations descriptive, explicative et prédictive ont toutes trois leur place distincte. Certaines situations bien précises requièrent soit l’un soit l’autre de ces types de modélisation ; le bon choix s’impose afin de pouvoir faire du modèle un usage conforme aux objectifs de l’étude. Dans le cadre de ce travail, nous explorons dans un premier temps le pouvoir explicatif de l’arbre de régression multivariable (ARM). Cette méthode de modélisation est basée sur un algorithme récursif de bipartition et une méthode de rééchantillonage permettant l’élagage du modèle final, qui est un arbre, afin d’obtenir le modèle produisant les meilleures prédictions. Cette analyse asymétrique à deux tableaux permet l’obtention de groupes homogènes d’objets du tableau réponse, les divisions entre les groupes correspondant à des points de coupure des variables du tableau explicatif marquant les changements les plus abrupts de la réponse. Nous démontrons qu’afin de calculer le pouvoir explicatif de l’ARM, on doit définir un coefficient de détermination ajusté dans lequel les degrés de liberté du modèle sont estimés à l’aide d’un algorithme. Cette estimation du coefficient de détermination de la population est pratiquement non biaisée. Puisque l’ARM sous-tend des prémisses de discontinuité alors que l’analyse canonique de redondance (ACR) modélise des gradients linéaires continus, la comparaison de leur pouvoir explicatif respectif permet entre autres de distinguer quel type de patron la réponse suit en fonction des variables explicatives. La comparaison du pouvoir explicatif entre l’ACR et l’ARM a été motivée par l’utilisation extensive de l’ACR afin d’étudier la diversité bêta. Toujours dans une optique explicative, nous définissons une nouvelle procédure appelée l’arbre de régression multivariable en cascade (ARMC) qui permet de construire un modèle tout en imposant un ordre hiérarchique aux hypothèses à l’étude. Cette nouvelle procédure permet d’entreprendre l’étude de l’effet hiérarchisé de deux jeux de variables explicatives, principal et subordonné, puis de calculer leur pouvoir explicatif. L’interprétation du modèle final se fait comme dans une MANOVA hiérarchique. On peut trouver dans les résultats de cette analyse des informations supplémentaires quant aux liens qui existent entre la réponse et les variables explicatives, par exemple des interactions entres les deux jeux explicatifs qui n’étaient pas mises en évidence par l’analyse ARM usuelle. D’autre part, on étudie le pouvoir prédictif des modèles linéaires généralisés en modélisant la biomasse de différentes espèces d’arbre tropicaux en fonction de certaines de leurs mesures allométriques. Plus particulièrement, nous examinons la capacité des structures d’erreur gaussienne et gamma à fournir les prédictions les plus précises. Nous montrons que pour une espèce en particulier, le pouvoir prédictif d’un modèle faisant usage de la structure d’erreur gamma est supérieur. Cette étude s’insère dans un cadre pratique et se veut un exemple pour les gestionnaires voulant estimer précisément la capture du carbone par des plantations d’arbres tropicaux. Nos conclusions pourraient faire partie intégrante d’un programme de réduction des émissions de carbone par les changements d’utilisation des terres.

Étude de la collaboration entre les facteurs de transcription hématopoïétiques lors du développement et de la différenciation des cellules érythroïdes

La régulation transcriptionnelle des gènes est cruciale pour permettre le bon fonctionnement des cellules. Afin que les cellules puissent accomplir leurs fonctions, les gènes doivent être exprimés adéquatement dans le bon type cellulaire et au stade de développement et de différenciation approprié. Un dérèglement dans l’expression de un ou plusieurs gènes peut entraîner de graves conséquences sur le destin de la cellule. Divers éléments en cis (ex : promoteurs et enhancers) et en trans (machinerie transcriptionnelle et facteurs de transcription) sont impliqués dans la régulation de la transcription. Les gènes du locus humain beta-globine (hub) sont exprimés dans les cellules érythroïdes et sont finenement régulés lors du développement et de la différenciation. Des mutations dans différentes régions du locus causent entre autres les beta-thalassémies. Nous avons utilisé ce modèle bien caractérisé afin d’étudier différents mécanismes de régulation favorisés par les facteurs de transcription qui sont exprimés dans les cellules érythroïdes. Nous nous sommes intéressés à l’importance de l’élément en cis HS2 du Locus control region. Cet élément possède plusieurs sites de liaison pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes du locus hub. Nos résultats montrent que HS2 possède un rôle dans l’organisation de la chromatine du locus qui peut être dissocié de son rôle d’enhancer. De plus, HS2 n’est pas essentiel pour l’expression à haut niveau du gène beta alors qu’il est important pour l’expression des gènes gamma. Ceci suggère que le recrutement des différents facteurs au site HS2 lors du développement influence différement les gènes du locus. Dans un deuxième temps, nous avons investigué l’importance de HS2 lors de la différenciation des cellules érythroïdes. Il avait été rapporté que l’absence de HS2 influence grandement la potentialisation de la chromatine du gène beta. La potentialisation dans les cellules progénitrices favorise l’activation transcriptionnelle du gène dans les cellules matures. Nous avons caractérisé le recrutement de différents facteurs de transcription au site HS2 et au promoteur beta dans les cellules progénitrices hématopoïétiques (CPH) ainsi que dans les cellules érythroïdes matures. Nos résultats montrent que le facteur EKLF est impliqué dans la potentialisation de la chromatine et favorise le recrutement des facteurs BRG1, p45 et CBP dans les CPH. L’expression de GATA-1 dans les cellules érythroïdes matures permet le recrutement de GATA-1 au locus hub dans ces cellules. Ces données suggèrent que la combinaison de EKLF et GATA-1 est requise pour permettre une activation maximale du gène beta dans les cellules érythroïdes matures. Un autre facteur impliqué dans la régulation du locus hub est Ikaros. Nous avons étudié son recrutement au locus hub et avons observé que Ikaros est impliqué dans la répression des gènes gamma. Nos résultats montrent aussi que GATA-1 est impliqué dans la répression de ces gènes et qu’il interagit avec Ikaros. Ensemble, Ikaros et GATA-1 favorisent la formation d’un complexe de répression aux promoteurs gamma. Cette étude nous a aussi permis d’observer que Ikaros et GATA-1 sont impliqués dans la répression du gène Gata2. De façon intéressante, nous avons caractérisé le mécanisme de répression du gène Hes1 (un gène cible de la voie Notch) lors de la différenciation érythroïde. Similairement à ce qui a été observé pour les gènes gamma, Hes1 est aussi réprimé par Ikaros et GATA-1. Ces résultats suggèrent donc que la combinaison de Ikaros et GATA-1 est associée à la répression de plusieurs de gènes dans les cellules érythroïdes. Globalement cette thèse rapporte de nouveaux mécanismes d’action de différents facteurs de transcription dans les cellules érythroïdes. Particulièrement, nos travaux ont permis de proposer un modèle pour la régulation des gènes du locus hub lors du développement et de la différenciation. De plus, nous rapportons pour la première fois l’importance de la collaboration entre les facteurs Ikaros et GATA-1 dans la régulation transcriptionnelle de gènes dans les cellules érythroïdes. Des mutations associées à certains des facteurs étudiés ont été rapportées dans des cas de beta-thalassémies ainsi que de leucémies. Nos travaux serviront donc à avoir une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces facteurs afin de potentiellement pouvoir les utiliser comme cibles thérapeutiques.

Rôle de l’enzyme PAS kinase dans la régulation du facteur de transcription PDX-1 dans la cellule bêta pancréatique.

Le diabète de type 2 (DT2) se caractérise par une production insuffisante d'insuline par le pancréas ainsi qu'une résistance des tissus périphériques à l'action de l'insuline. Dans les cellules bêta pancréatiques, le glucose stimule la production de l'insuline en induisant la transcription de son gène et la traduction ainsi que la sécrétion de sa protéine. Paradoxalement, une exposition prolongée et simultanée de ces cellules à de hautes concentrations de glucose en présence d'acides gras conduit à la détérioration de la fonction bêta pancréatique et au développement du DT2. Toutefois, les mécanismes moléculaires responsables de ces effets du glucose ne sont que partiellement connus. L'objectif du travail décrit dans cette thèse est d'identifier les mécanismes responsables de la régulation de la transcription du gène de l'insuline. PDX-1 (de l’anglais pour pancreatic and duodenal homeobox 1) est un facteur de transcription majeur et essentiel tant pour le développement du pancréas que pour le maintien de sa fonction à l'état adulte. En réponse au glucose, PDX-1 se lie au promoteur du gène de l'insuline et induit sa transcription. Ceci est inhibé par l'acide gras palmitate. Dans la première partie des travaux effectués dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié deux mécanismes de régulation de la transcription du gène de l'insuline: le premier via ERK1/2 (de l'anglais pour extracellular-signal-regulated protein kinases 1 and 2) et le second par l’enzyme PASK (pour per-arnt-sim kinase). Nous avons également mis en évidence l'existence d'un troisième mécanisme impliquant l'inhibition de l'expression du facteur de transcription MafA par le palmitate. Nos travaux indiquent que la contribution de la signalisation via PASK est majeure. L'expression de PASK est augmentée par le glucose et inhibée par le palmitate. Sa surexpression dans les cellules MIN6 et les îlots isolés de rats, mime les effets du glucose sur l'expression du gène de l'insuline ainsi que sur l'expression de PDX-1 et prévient les effets délétères du palmitate. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons identifié un nouveau mécanisme par lequel PASK augmente la stabilité protéique de PDX-1, soit via la phosphorylation et l'inactivation de la protéine kinase GSK3 bêta (de l'anglais pour glycogen synthase kinase 3 beta). Le glucose induit la translocation de PDX-1 du cytoplasme vers le noyau, ce qui est essentiel à sa liaison au promoteur de ses gènes cibles. L'exclusion nucléaire de PDX-1 a été observée dans plusieurs modèles ex vivo et in vivo de dysfonction de la cellule bêta pancréatique. Dans le dernier volet de cette thèse, nous avons démontré l'importance de l'utilisation de cellules primaires (îlots isolés et dispersés) pour étudier la translocation nucléaire de PDX-1 endogène étant donné que ce mode de régulation est absent dans les lignées insulino-sécrétrices MIN6 et HIT-T15. Ces études nous ont permis d'identifier et de mieux comprendre les mécanismes régulant la transcription du gène de l'insuline via le facteur de transcription PDX-1. Les cibles moléculaires ainsi identifiées pourraient contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement du diabète de type 2. Mots-clés : Diabète, îlots de Langerhans, cellule bêta pancréatique, gène de l'insuline, PDX-1, PASK, GSK3 bêta, ERK1/2, PKB, glucose, palmitate.

2(3H)-Furanones and related substrates: Synthetic strategies and selectivity profile in their reactivity

The synthesis and reactions of simple derivatives of 2(3H)- and 3(2H)furanones have attracted considerable attention in recent years, primarily in connection with development of routes to antitumor agents that contain this ring as central structural unit. They also serve as useful synthetic building blocks for lactones and furans and are the precursors of a wide variety of biologically important heterocyclic systems. Although a number of syntheses of furanones were known they were in many cases limited to specific substitution pattems. The development of altemative strategies for the preparation of these heterocycles is therefore of considerable importance or continues to be a challenge.We propose to develop new and general approaches to the synthesis of furanone ring systems from simple and readily available starting materials since we were interested in examining their rich photochemistry. The photochemical reactivity of Beta,gama-unsaturated lactams and lactones is a subject of current interest. Some of the prominent photoreaction pathways of unsaturated lactones include decarbonylation, solvent addition to double bonds, decarboxylation, migration of aryl substituents and dimerisation. lt was reported earlier that the critical requirement for clean photochemical cleavage of the acyl-oxygen bond is the presence ofa double bond adjacent to the ether oxygen and 2(3H)-furanones possessing this structural requirement undergo facile decarbonylation. But related phenanthrofuranones are isolated as photostable end products upon irradiation. Hence we propose to synthesis a few phenanthro-2(3H)-furanones to study the effect of a radical stabilising group at 3-position of furanone ring on photolysis. To explore the tripletmediated transformations of 2(3H)-furanones in polar and nonpolar solvents a few 3,3-bis(4-chlorophenyl)-5-aryl-3H-furan-2-ones and 3,3-di(p-tolyl)-5-aryl- 3H-furan-2-ones were synthesised from the corresponding dibenzoylstyrene precursors by neat thermolysis. Our aim was to study the nature of intermediates involved in these transformations.We also explored the possibility of developing a new and general approach to the synthesis of 3(2H)-furanones from simple and readily available starting materials since such general procedures are not available. The protocol developed by us employs readily available phenanthrenequinone and various 4-substituted acetophenones as starting materials and provides easy access to the required 3(2H)-furanone targets. These furanone derivatives have immense potential for further investigations .We also aimed the synthesis of a few dibenzoylalkene-type systems such as acenaphthenone-2—ylidene ketones and phenanthrenone-9-ylidene ketones. These systems were expected to undergo thermal rearrangement to give furanones and spirofuranones. Also these systems can be categorised as quinonemethides which are valuable synthetic intermediates.

Current-density-functional approach to large quantum dots in intense magnetic fields

Within current-density-functional theory, we have studied a quantum dot made of 210 electrons confined in a disk geometry. The ground state of this large dot exhibits some features as a function of the magnetic field (Beta) that can be attributed in a clear way to the formation of compressible and incompressible states of the system. The orbital and spin angular momenta, the total energy, ionization and electron chemical potentials of the ground state, as well as the frequencies of far-infrared edge modes are calculated as a function of Beta, and compared with available experimental and theoretical results.

Dietary supplementation with a natural carotenoid mixture decreases oxidative stress

Objective: To determine whether dietary supplementation with a natural carotenoid mixture counteracts the enhancement of oxidative stress induced by consumption of fish oil. Design: A randomised double-blind crossover dietary intervention. Setting: Hugh Sinclair Unit of Human Nutrition, School of Food Biosciences, The University of Reading, Whiteknights PO Box 226, Reading RG6 6AP, UK. Subjects and intervention: A total of 32 free-living healthy nonsmoking volunteers were recruited by posters and e-mails in The University of Reading. One volunteer withdrew during the study. The volunteers consumed a daily supplement comprising capsules containing fish oil (4 x 1 g) or fish oil (4 x 1 g) containing a natural carotenoid mixture (4 x 7.6 mg) for 3 weeks in a randomised crossover design separated by a 12 week washout phase. The carotenoid mixture provided a daily intake of beta-carotene (6.0 mg), alpha-carotene (1.4 mg), lycopene (4.5 mg), bixin (11.7 mg), lutein (4.4 mg) and paprika carotenoids (2.2 mg). Blood and urine samples were collected on days 0 and 21 of each dietary period. Results: The carotenoid mixture reduced the fall in ex vivo oxidative stability of low-density lipoprotein (LDL) induced by the fish oil (P = 0.045) and it reduced the extent of DNA damage assessed by the concentration of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in urine (P = 0.005). There was no effect on the oxidative stability of plasma ex vivo assessed by the oxygen radical absorbance capacity test. beta- Carotene, alpha-carotene, lycopene and lutein were increased in the plasma of subjects consuming the carotenoid mixture. Plasma triglyceride levels were reduced significantly more than the reduction for the fish oil control (P = 0.035), but total cholesterol, HDL and LDL levels were not significantly changed by the consumption of the carotenoid mixture. Conclusions: Consumption of the natural carotenoid mixture lowered the increase in oxidative stress induced by the fish oil as assessed by ex vivo oxidative stability of LDL and DNA degradation product in urine. The carotenoid mixture also enhanced the plasma triglyceride-lowering effect of the fish oil.

Neuromuscular junction morphology, fiber-type proportions, and satellite-cell proliferation rates are altered in MyoD(-/-) mice

Gene compensation by members of the myogenic regulatory factor (MRF) family has been proposed to explain the apparent normal adult phenotype of MyoD(-/-) mice. Nerve and field stimulation were used to investigate contraction properties of muscle from MyoD(-/-) mice, and molecular approaches were used to investigate satellite-cell behavior. We demonstrate that MyoD deletion results in major alterations in the organization of the neuromuscular junction, which have a dramatic influence on the physiological contractile properties of skeletal muscle. Second, we show that the lineage progression of satellite cells (especially initial proliferation) in the absence of MyoD is abnormal and linked to perturbations in the nuclear localization of beta-catenin, a key readout of canonical Wnt signaling. These results show that MyoD has unique functions in both developing and adult skeletal muscle that are not carried out by other members of the MRF family.

Endothelin-converting enzyme 1 degrades neuropeptides in endosomes to control receptor recycling

Neuropeptide signaling requires the presence of G protein-coupled receptors (GPCRs) at the cell surface. Activated GPCRs interact with beta-arrestins, which mediate receptor desensitization, endocytosis, and mitogenic signaling, and the peptide-receptor-arrestin complex is sequestered into endosomes. Although dissociation of beta-arrestins is required for receptor recycling and resensitization, the critical event that initiates this process is unknown. Here we report that the agonist availability in the endosomes, controlled by the membrane metalloendopeptidase endothelin-converting enzyme 1 (ECE-1), determines stability of the peptide-receptor-arrestin complex and regulates receptor recycling and resensitization. Substance P (SP) binding to the tachykinin neurokinin 1 receptor (NK1R) induced membrane translocation of beta-arrestins followed by trafficking of the SP-NK1R-beta-arrestin complex to early endosomes containing ECE-1a-d. ECE-1 degraded SP in acidified endosomes, disrupting the complex; beta-arrestins returned to the cytosol, and the NK1R, freed from beta-arrestins, recycled and resensitized. An ECE-1 inhibitor, by preventing NK1R recycling in endothelial cells, inhibited resensitization of SP-induced inflammation. This mechanism is a general one because ECE-1 similarly regulated NK3R resensitization. Thus, peptide availability in endosomes, here regulated by ECE-1, determines the stability of the peptide-receptor-arrestin complex. This mechanism regulates receptor recycling, which is necessary for sustained signaling, and it may also control beta-arrestin-dependent mitogenic signaling of endocytosed receptors. We propose that other endosomal enzymes and transporters may similarly control the availability of transmitters in endosomes to regulate trafficking and signaling of GPCRs. Antagonism of these endosomal processes represents a strategy for inhibiting sustained signaling of receptors, and defects may explain the tachyphylaxis of drugs that are receptor agonists.