Caracterización genotípica de aislamientos clínicos de mycobacterium tuberculosis: perfiles de resistencia a antifímicos y mutaciones en genes asociados a resistencia.

Tesis (Doctor en Ciencias con orientación en Microbiología Médica) UANL, 2013.

Innate immunity genes as determinants of resistance/susceptibility to human disease : studies in leukemia patients

La leucémie lymphoblastique aiguë des cellules Pré-B (B-ALL) reste le type de cancer le plus souvent diagnostiqué chez les enfants. Des études ont montré que des déterminants génétiques jouent un rôle important dans la susceptibilité/résistance au développement de ce cancer. À cet égard, les gènes Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor (KIR) sont d'une importance particulière. Ces gènes sont fortement polymorphiques et codent pour des récepteurs qui contrôlent l’activité fonctionnelle des cellules Natural Killer (NK). Notre hypothèse est que les gènes activateurs des KIR s’associent avec la résistance innée pour développer la B-ALL. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons entrepris une étude de cas-contrôles chez des enfants canadiens-français dans laquelle nous avons utilisé l'ADN génomique de 100 patients atteints de B-ALL ainsi que l’ADN de 245 individus sains. La présence ou l'absence de chaque gène KIR a été détectée par PCR en utilisant des amorces de séquences spécifiques. Nous avons trouvé que la présence des gènes KIR activateurs est significativement diminuée chez les enfants leucémiques par rapport aux témoins. En outre, le nombre de ces gènes a aussi montré une association significative linéaire avec la résistance au développement d’une B-ALL. Cela suggère des effets additifs de ces gènes permettant de conférer une protection contre ce cancer. Ces résultats pourraient être utiles afin de déceler de façon précoce les enfants ayant un risque de développer cette leucémie. Enfin, des stratégies thérapeutiques basées sur les récepteurs KIR pourraient être envisagées et s'avérer utiles concernant le traitement de ce cancer chez les enfants.

Expression of steroidogenic proteins and genes in bovine placenta from conventional and somatic cell nuclear transfer (SCNT) gestations

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus.

Study of imprinted genes in bovine embryos produced by assisted reproductive technologies

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Differential regulation of early response genes by fibroblast growth factor (FGF) 8 and FGF18 in bovine granulosa cells in vitro

Les « Facteurs de croissance des fibroblastes» (FGF) agissent comme des régulateurs locaux sur la qualité des follicules et sont connus pour promouvoir la prolifération des cellules de granulosa, réduire l’apoptose et la stéroïdogenèse. Parmi la sous-famille FGF8, FGF18 est une exception puisqu’il semblerait avoir une fonction pro-apoptotique alors que FGF8 n’a pas été jusqu’à présent rapporté comme altérant la viabilité des cellules de la granulosa. Ces deux ligands ont un mode d’activation similaire et il pourrait être proposé que toute la sous-famille FGF8 ait la même réponse. L’objectif de cette étude était de déterminer si FGF8 et FGF18 activaient la même réponse précoce de gènes dans des cultures de granulosa bovine. Pour répondre à cette question, nous avons cultivé des cellules de la granulosa dans du milieu de culture sans sérum pendant 5 jours. Le jour 5, les cellules ont été traitées avec FGF8 ou FGF18. Nous avons eu recours à une approche de « puce à ADN » afin d’identifier la réponse précoce de gènes induite par FGF8 et FGF18, et les données ont été confirmées par des PCRs en temps réel lors d’une expérience in vitro où les cellules de granulosa ont été traitées avec FGF8 et FGF18 pendant différents temps. L’analyse du puce à ADN a identifié 12 gènes surexprimés par FGF8, incluant SPRY2, NR4A1, XIRP1, BAMBI, EGR1, FOS et FOSL1. A l’inverse, FGF18 n’a régulé aucun gène de manière significative. Les analyses de PCR ont confirmé l’augmentation d’ARNm codant pour EGR1, EGR3, FOS, XIRP1, FOSL1, SPRY2, NR4A1 et BAMBI après 2 h de traitement. FGF18 a entrainé seulement une augmentation de l’expression de EGR1 après 2 h de traitement parmi tous les gènes testés. Ces résultats démontrent donc que FGF8 et FGF18, malgré leur similarité dans le mode d’activation de leurs récepteurs, agissent sur les cellules de la granulosa via différentes voies de signalisation. FGF8 et FGF18, sont donc tous les deux capables de stimuler l’expression de EGR1, mais les voies de signalisation induites par la suite divergent.

Extensive characterization of Campylobacter jejuni chicken isolates to uncover genes involved in the ability to compete for gut colonization

Background: Campylobacter jejuni is responsible for human foodborne enteritis. This bacterium is a remarkable colonizer of the chicken gut, with some strains outcompeting others for colonization. To better understand this phenomenon, the objective of this study was to extensively characterize the phenotypic performance of C. jejuni chicken strains and associate their gut colonizing ability with specific genes. Results: C. jejuni isolates (n = 45) previously analyzed for the presence of chicken colonization associated genes were further characterized for phenotypic properties influencing colonization: autoagglutination and chemotaxis as well as adhesion to and invasion of primary chicken caecal cells. This allowed strains to be ranked according to their in vitro performance. After their in vitro capacity to outcompete was demonstrated in vivo, strains were then typed by comparative genomic fingerprinting (CGF). In vitro phenotypical properties displayed a linear variability among the tested strains. Strains possessing higher scores for phenotypical properties were able to outcompete others during chicken colonization trials. When the gene content of strains was compared, some were associated with different phenotypical scores and thus with different outcompeting capacities. Use of CGF profiles showed an extensive genetic variability among the studied strains and suggested that the outcompeting capacity is not predictable by CGF profile. Conclusion: This study revealed a wide array of phenotypes present in C. jejuni strains, even though they were all recovered from chicken caecum. Each strain was classified according to its in vitro competitive potential and its capacity to compete for chicken gut colonization was associated with specific genes. This study also exposed the disparity existing between genetic typing and phenotypical behavior of C. jejuni strains.

Studies on Ribotyping, Integron Genes and Pathogenicity of Marine Vibrios

A rare horizontal gene transfer event could be traced. The movement of the SXT element among the Vibrionaceae could be followed. This element was first reported from Vibrio cholerae and in this study the same could be confirmed in Vibrio alginolyticus. Events such as these, which take place with respect to other virulence/virulence associated genes, may lead to the emergence of pathogenic strains from hitherto non-pathogens or may even give rise to new pathogens. The results generated in the course of this study paves way for further characterization and detailed study, especially with respect to those strains which showed gastric fluid accumulation in the in vivo suckling mouse assay. Antibiotic resistance pattern shown by a sample population of Vibrios can be used for deciding treatment options. There is enough scope for further research on these topics towards generating basic knowledge, which can be of immense significance in human and aquaculture health.

Molecular genetic profiling of functional genes of pearl oyster, Pinctada fucata

There are a number of genes involved in the regulation of functional process in marine bivalves. In the case of pearl oyster, some of these genes have major role in the immune/defence function and biomineralization process involved in the pearl formation in them. As secondary filter feeders, pearl oysters are exposed to various kinds of stressors like bacteria, viruses, pesticides, industrial wastes, toxic metals and petroleum derivatives, making susceptible to diseases. Environmental changes and ambient stress also affect non-specific immunity, making the organisms vulnerable to infections. These stressors can trigger various cellular responses in the animals in their efforts to counteract the ill effects of the stress on them. These include the expression of defence related genes which encode factors such as antioxidant genes, pattern recognition receptor proteins etc. One of the strategies to combat these problems is to get insight into the disease resistance genes, and use them for disease control and health management. Similarly, although it is known that formation of pearl in molluscs is mediated by specialized proteins which are in turn regulated by specific genes encoding them, there is a paucity of sufficient information on these genes.In view of the above facts, studies on the defence related and pearl forming genes of the pearl oyster assumes importance from the point of view of both sustainable fishery management and aquaculture. At present, there is total lack of sufficient knowledge on the functional genes and their expressions in the Indian pearl oyster Pinctada fucata. Hence this work was taken up to identify and characterize the defence related and pearl forming genes, and study their expression through molecular means, in the Indian pearl oyster Pinctada fucata which are economically important for aquaculture at the southeast coast of India. The present study has successfully carried out the molecular identification, characterization and expression analysis of defence related antioxidant enzyme genes and pattern recognition proteins genes which play vital role in the defence against biotic and abiotic stressors. Antioxidant enzyme genes viz., Cu/Zn superoxide dismutase (Cu/Zn SOD), glutathione peroxidise (GPX) and glutathione-S-transferase (GST) were studied. Concerted approaches using the various molecular tools like polymerase chain reaction (PCR), random amplification of cDNA ends (RACE), molecular cloning and sequencing have resulted in the identification and characterization of full length sequences (924 bp) of the Cu/Zn SOD, most important antioxidant enzyme gene. BLAST search in NCBI confirmed the identity of the gene as Cu/Zn SOD. The presence of the characteristic amino acid sequences such as copper/zinc binding residues, family signature sequences and signal peptides were found out. Multiple sequence alignment comparison and phylogenetic analysis of the nucleotide and amino acid sequences using bioinformatics tools like BioEdit,MEGA etc revealed that the sequences were found to contain regions of diversity as well as homogeneity. Close evolutionary relationship between P. fucata and other aquatic invertebrates was revealed from the phylogenetic tree constructed using SOD amino acid sequence of P. fucata and other invertebrates as well as vertebrates

Selecting Relevant Genes with a Spectral Approach

Array technologies have made it possible to record simultaneously the expression pattern of thousands of genes. A fundamental problem in the analysis of gene expression data is the identification of highly relevant genes that either discriminate between phenotypic labels or are important with respect to the cellular process studied in the experiment: for example cell cycle or heat shock in yeast experiments, chemical or genetic perturbations of mammalian cell lines, and genes involved in class discovery for human tumors. In this paper we focus on the task of unsupervised gene selection. The problem of selecting a small subset of genes is particularly challenging as the datasets involved are typically characterized by a very small sample size ?? the order of few tens of tissue samples ??d by a very large feature space as the number of genes tend to be in the high thousands. We propose a model independent approach which scores candidate gene selections using spectral properties of the candidate affinity matrix. The algorithm is very straightforward to implement yet contains a number of remarkable properties which guarantee consistent sparse selections. To illustrate the value of our approach we applied our algorithm on five different datasets. The first consists of time course data from four well studied Hematopoietic cell lines (HL-60, Jurkat, NB4, and U937). The other four datasets include three well studied treatment outcomes (large cell lymphoma, childhood medulloblastomas, breast tumors) and one unpublished dataset (lymph status). We compared our approach both with other unsupervised methods (SOM,PCA,GS) and with supervised methods (SNR,RMB,RFE). The results clearly show that our approach considerably outperforms all the other unsupervised approaches in our study, is competitive with supervised methods and in some case even outperforms supervised approaches.

Variability in the Stability and Productivity of Transfected Genes in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells

In the field of biologics production, productivity and stability of the transfected gene of interest are two very important attributes that dictate if a production process is viable. To further understand and improve these two traits, we would need to further our understanding of the factors affecting them. These would include integration site of the gene, gene copy number, cell phenotypic variation and cell environment. As these factors play different parts in the development process, they lead to variable productivity and stability of the transfected gene between clones, the well-known phenomenon of “clonal variation”. A study of this phenomenon and how the various factors contribute to it will thus shed light on strategies to improve productivity and stability in the production cell line. Of the four factors, the site of gene integration appears to be one of the most important. Hence, it is proposed that work is done on studying how different integration sites affect the productivity and stability of transfected genes in the development process. For the study to be more industrially relevant, it is proposed that the Chinese Hamster Ovary dhfr-deficient cell line, CHO-DG44, is used as the model system.

En busca de los or??genes del hombre : un recorrido did??ctico por la antropolog??a f??sica

Se trata de un CD multimedia que desarrolla de una forma did??ctica, pero sin perder el rigor cient??fico y filos??fico, una serie de materiales de antropolog??a evolutiva pensados para el Bachillerato. Se pretende que el alumnado comprenda cu??les han sido los or??genes del hombre. Para ello se desarrollan: un tema introductorio sobre c??mo entender la evoluci??n org??nica y c??mo ha ido evolucionando la idea de evoluci??n desde Arist??teles a la Teor??a Sint??tica y otro, que es propiamente el contenido del CD, sobre la evoluci??n humana desde los primates hasta el hombre moderno.

Polimorfismos de los genes P53, CYP1A1, CYP1B1, GSTM1, GSTT1 y GSTP1 en cáncer de seno familiar en una población colombiana

Se considera que la susceptibilidad al cáncer de seno es poligenética1; es necesario estudiar otros factores genéticos. Se realizó un estudio analítico de casos y controles (1:2) 120:240. Se tomó una muestra de sangre periférica, y posteriormente se realizó la extracción de ADN (PROBE) y se determinó la presencia de los polimorfismos. Se encontraron asociaciones estadísticamente significativas con el cáncer de seno para: del grupo p53 exón 4, la Arginina con un OR 1,923 IC 95% (1,117 – 3.309); del grupo p53 intrón 3 el I3wm con OR 30,887 IC 95% (3,709 – 257,209); del grupo p53 intrón 6 el I6wm con OR 2.061 IC 95% (1.059 - 4,013); del grupo CYP1B1 Val432leu, la Valina con un OR 2.273 con un IC del 95% (1.084 – 4.855); del grupo CYP1B1 Asn453se la Asparagina/Serina con un OR 1,987 con IC 95% (1.076 – 3.670). El polimorfismo gstm 1r reporta un OR 0,366 con IC 95% (0,219 – 0,613) el cual se considera como protector para cáncer de seno.

Estudio molecular de los genes cdkn1b y cited2 en mujeres con falla ovárica prematura idiopática

En los últimos años el aumento sustancial de la incidencia de la infertilidad humana ha convertido esta patología en un problema real de salud pública: alrededor del 15% de las parejas consultan por esta causa. Entre las causas femeninas de infertilidad, la falla ovárica prematura (FOP) es extremadamente frecuente puesto que afecta entre el 1 y el 3% de las mujeres de la población general. Múltiples etiologías de FOP se han descrito (e.g. autoinmunes, infecciosas, iatrogénicas) pero desafortunadamente en más de 80% de los casos no se conocen las causas, lo que sugiere mecanismos genéticos subyacentes. Algunas causas genéticas se han descrito, especialmente relacionadas con formas sindrómicas de la enfermedad (e.g. síndromes de Turner y BPES). En estos casos se evidencian principalmente alteraciones cromosómicas y mutaciones específicas en genes participantes en la foliculogénesis. En otros casos, la presentación de la enfermedad es aislada y se relaciona con mutaciones en genes específicos localizados en los autosomas y en el cromosoma X. Sin embargo, la complejidad genética, la baja heredabilidad y el carácter cuantitativo de los fenotipos asociados a la reproducción en los mamíferos implica que en casos fisiológicos y patológicos (hipofertilidad e infertilidad) cientos de genes participen en una red de sutil regulación. En este contexto, recientemente se han propuesto una cantidad significativa de genes candidato para la FOP. Por consiguiente el estudio de genes potencialmente candidatos en la etiología de la FOP por aproximaciones gen candidato, entre ellos CDKN1B y CITED2, es de especial interés en la comprensión de los mecanismos subyacentes de esta en enfermedad. Además, es una etapa necesaria en la búsqueda de nuevos marcadores de esta patología que permitan en un futuro mejorar el asesoramiento genético y proponer alternativas terapéuticas. Durante este trabajo de tesis nos hemos focalizado en la búsqueda de variantes en la secuencia codificante de CDKN1B y CITED2 en mujeres FOP. Nuestros resultados sugieren que estos genes son dos nuevos factores etiológicos de la enfermedad.