Klebsiella pneumoniae survives within macrophages by avoiding delivery to lysosomes

Klebsiella pneumoniae is an important cause of community-acquired and nosocomial pneumonia. Evidence indicates that Klebsiella might be able to persist intracellularly within a vacuolar compartment. This study was designed to investigate the interaction between Klebsiella and macrophages. Engulfment of K. pneumoniae was dependent on host cytoskeleton, cell plasma membrane lipid rafts and the activation of PI 3-kinase (PI3K). Microscopy studies revealed that K. pneumoniae resides within a vacuolar compartment, the Klebsiella containing vacuolae (KCV), which traffics within vacuoles associated with the endocytic pathway. In contrast to UV-killed bacteria, the majority of live bacteria did not colocalize with markers of the lysosomal compartment. Our data suggest that K. pneumoniae triggers a programmed cell death in macrophages displaying features of apoptosis. Our efforts to identify the mechanism(s) whereby K. pneumoniae prevents the fusion of the lysosomes to the KCV uncovered the central role of the PI3K-Akt-Rab14 axis to control the phagosome maturation. Our data revealed that the capsule is dispensable for Klebsiella intracellular survival if bacteria were not opsonized. Furthermore, the environment found by Klebsiella within the KCV triggered the downregulation of the expression of cps. Altogether, this study proves evidence that K. pneumoniae survives killing by macrophages by manipulating phagosome maturation which may contribute to Klebsiella pathogenesis.

KATNAL1 regulation of sertoli cell microtubule dynamics is essential for spermiogenesis and male fertility

Spermatogenesis is a complex process reliant upon interactions between germ cells (GC) and supporting somatic cells. Testicular Sertoli cells (SC) support GCs during maturation through physical attachment, the provision of nutrients, and protection from immunological attack. This role is facilitated by an active cytoskeleton of parallel microtubule arrays that permit transport of nutrients to GCs, as well as translocation of spermatids through the seminiferous epithelium during maturation. It is well established that chemical perturbation of SC microtubule remodelling leads to premature GC exfoliation demonstrating that microtubule remodelling is an essential component of male fertility, yet the genes responsible for this process remain unknown. Using a random ENU mutagenesis approach, we have identified a novel mouse line displaying male-specific infertility, due to a point mutation in the highly conserved ATPase domain of the novel KATANIN p60-related microtubule severing protein Katanin p60 subunit A-like1 (KATNAL1). We demonstrate that Katnal1 is expressed in testicular Sertoli cells (SC) from 15.5 days post-coitum (dpc) and that, consistent with chemical disruption models, loss of function of KATNAL1 leads to male-specific infertility through disruption of SC microtubule dynamics and premature exfoliation of spermatids from the seminiferous epithelium. The identification of KATNAL1 as an essential regulator of male fertility provides a significant novel entry point into advancing our understanding of how SC microtubule dynamics promotes male fertility. Such information will have resonance both for future treatment of male fertility and the development of non-hormonal male contraceptives.

Clathrin is spindle-associated but not essential for mitosis

BACKGROUND: Clathrin is a multimeric protein involved in vesicle coat assembly. Recently clathrin distribution was reported to change during the cell cycle and was found to associate with the mitotic spindle. Here we test whether the recruitment of clathrin to the spindle is indicative of a critical functional contribution to mitosis.

METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Previously a chicken pre-B lymphoma cell line (DKO-R) was developed in which the endogenous clathrin heavy chain alleles were replaced with the human clathrin heavy chain under the control of a tetracycline-regulatable promoter. Receptor-mediated and fluid-phase endocytosis were significantly inhibited in this line following clathrin knockout, and we used this to explore the significance of clathrin heavy chain expression for cell cycle progression. We confirmed using confocal microscopy that clathrin colocalised with tubulin at mitotic spindles. Using a propidium iodide flow cytometric assay we found no statistical difference in the cell cycle distribution of the knockout cells versus the wild-type. Additionally, we showed that the ploidy and the recovery kinetics following cell cycle arrest with nocodazole were unchanged by repressing clathrin heavy chain expression.

CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: We conclude that the association of clathrin with the mitotic spindle and the contribution of clathrin to endocytosis are evolutionarily conserved. However we find that the contribution of clathrin to mitosis is less robust and dependent on cellular context. In other cell-lines silencing RNA has been used by others to knockdown clathrin expression resulting in an increase in the mitotic index of the cells. We show an effect on the G2/M phase population of clathrin knockdown in HEK293 cells but show that repressing clathrin expression in the DKO-R cell-line has no effect on the size of this population. Consequently this work highlights the need for a more detailed molecular understanding of the recruitment and function of clathrin at the spindle, since the localisation but not the impact of clathrin on mitosis appears to be robust in plants, mammalian and chicken B-cells.

Low-grade malignant Triton tumor of the oral cavity:a case report

Malignant Triton tumor (MTT) is a malignant peripheral nerve sheath tumor showing rhabdomyoblastic differentiation. It is considered a high-grade neoplasm with poor outcome. This report describes an MTT appearing in the oral cavity. On histologic examination the encapsulated lesion was composed of interlacing fascicles of spindle cells and scattered, large, strap-like pleomorphic cells with abundant eosinophilic cytoplasm. No cross striations were seen. Examination of levels through the tissue showed a total of only 4 normal mitoses and no necrosis. Immunohistochemistry demonstrated diffuse S100 positivity in the spindle cells. The large pleomorphic cells were weakly positive for alpha-sarcomeric actin and myoglobin, although variably but strongly positive for desmin. Management involved a small en bloc resection of the maxilla. After 33 months there was no sign of recurrence or distant metastasis. It was concluded that low-grade variants of MTT occur that do not have an aggressive clinical course.

Reference gene selection in human periodontal ligament cells

Background: Real-time quantitative PCR (qPCR) is a highly sensitive and specific method which is used extensively for determining gene expression profiles in a variety of cell and tissue types. In order to obtain accurate and reliable gene expression quantification, qPCR data are generally normalised against so-called reference or housekeeping genes. Ideally, reference genes should have abundant and stable RNA transcriptomes under the experimental conditions employed. However, reference genes are often selected rather arbitrarily and indeed some have been shown to have variable expression in a variety of in vitro experimental conditions.
Objective: The objective of the current study was to investigate reference gene expression in human periodontal ligament (PDL) cells in response to treatment with lipopolysaccharide (LPS).
Method: Primary human PDL cells were grown in Dulbecco’s Modified Eagle Medium with L-glutamine supplemented with 10% fetal bovine serum, 100UI/ml penicillin and 100µg/ml streptomycin. RNA was isolated using the RNeasy Mini Kit (Qiagen) and reverse transcribed using the QuantiTect Reverse Transcription Kit (Qiagen). The expression of a total of 19 reference genes was studied in the presence and absence of LPS treatment using the Roche Reference Gene Panel. Data were analysed using NormFinder and Bestkeeper validation programs.
Results: Treatment of human PDL cells with LPS resulted in changes in expression of several commonly used reference genes, including GAPDH. On the other hand the reference genes β-actin, G6PDH and 18S were identified as stable genes following LPS treatment.
Conclusion: Many of the reference genes studied were robust to LPS treatment (up to 100 ng/ml). However several commonly employed reference genes, including GAPDH varied with LPS treatment, suggesting they would not be ideal candidates for normalisation in qPCR gene expression studies.

A Burkholderia Type VI Effector Deamidates Rho GTPases to Activate the Pyrin Inflammasome

Burkholderia cenocepacia is an opportunistic pathogen of the cystic fibrosis lung that elicits a strong inflammatory response. B. cenocepacia employs a type VI secretion system (T6SS) to survive in macrophages by disarming Rho-type GTPases, causing actin cytoskeletal defects. Here, we identified TecA, a non-VgrG T6SS effector responsible for actin disruption. TecA and other bacterial homologs bear a cysteine protease-like catalytic triad, which inactivates Rho GTPases by deamidating a conserved asparagine in the GTPase switch-I region. RhoA deamidation induces caspase-1 inflammasome activation, which is mediated by the familial Mediterranean fever disease protein Pyrin. In mouse infection, the deamidase activity of TecA is necessary and sufficient for B. cenocepacia-triggered lung inflammation and also protects mice from lethal B. cenocepacia infection. Therefore, Burkholderia TecA is a T6SS effector that modifies a eukaryotic target through an asparagine deamidase activity, which in turn elicits host cell death and inflammation through activation of the Pyrin inflammasome.

Aß biology and its contribution to Alzheimer's disease

A doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa progressiva patologicamente caracterizada pela presença de placas de amilóide (placas senis) insolúveis e também pela presença de tranças neurofibrilhares,formadas pela proteína Tau hiperfosforiladada. O principal constituinte das placas senis é o peptídeo beta-amilóide (Ab), que deriva do processamento proteolítico da proteína precursora de amilóide de Alzheimer (APP). Embora Ab exista como um agregado pouco solúvel nas placas senis, ele é secretado pelas células como uma molécula solúvel. O Ab “per se” pode afectar o metabolismo da APP. Alguns autores sugerem que o Ab exerce o seu efeito alterando o processamento ou catabolismo da APP, outros sugerem que ele também induz a transcrição da APP, onde aumentando os níveis da APP pode estar a contribuir para a sua própria produção (mecanismo de “feedback” positivo). Assim sendo, torna-se difícil consolidar todas estas observações e identificar as potenciais funções fisiológicas do Ab “in vivo”, ou as consequências da sua produção. Neste trabalho caracterizaram-se os efeitos do Ab no metabolismo da APP. Os nossos estudos revelaram que um dos mecanismos induzidos pelo Ab é a acumulação intracelular do fragmento neuroprotector sAPP (isAPPa) em estruturas com características vesiculares associadas ao citosqueleto. Estudos adicionais em culturas primárias revelaram que o Ab estava a exercer o seu efeito ao nível da secreção vesicular, provavelmente interferindo com o transporte de APP/sAPP ao longo da rede do citosqueleto. Esta hipótese é sustentada pelo facto do Ab estar a afectar a estabilidade e a polimerização de proteínas envolvidas na dinâmica do citosqueleto. Contrariamente a publicações anteriores o Ab não induziu a transcrição da APP, na verdade em culturas primárias neuronais foi observado uma diminuição nos níveis de expressão da APP. Isto foi acompanhado por um aumento nos fragmentos C-terminais da APP (CTFs) e uma diminuição na localização nuclear do seu domínio intracelular (AICD), sugerindo alterações na sinalização nuclear da APP. O Ab pode afectar outras vias de sinalização, particularmente alterando o balanço entre as actividades das proteínas cinases e fosfatases, o que pode ter consequências para o desenvolvimento da doença. Os dados obtidos indicam que o Ab é capaz de inibir a actividade da proteína fosfatase1, a sua importância numa perspectiva de futuras terapias é discutida. Devido à relevância da agregação do Ab para a sua toxicidade, a formação de complexos com proteínas que promovem a sua desagregação/degradação e o seu efeito no processamento da APP foi avaliado. Na presença destes complexos observou-se uma reversão da acumulação isAPP, demonstrando o potencial terapêutico destas proteínas como moduladores do metabolismo da APP. Este trabalho permitiu compreender melhor os mecanismos envolvidos nos efeitos do Ab no processamento da APP e descobrir algumas moléculas que podem ser relevantes numa perspectiva de diagnóstico e terapia na DA.

PP1 interactomes as a means of characterizing protein functions

A maioria das funções celulares, incluindo expressão de genes, crescimento e proliferação celulares, metabolismo, morfologia, motilidade, comunicação intercelular e apoptose, é regulada por interações proteína-proteína (IPP). A célula responde a uma variedade de estímulos, como tal a expressão de proteínas é um processo dinâmico e os complexos formados são constituídos transitoriamente mudando de acordo com o seu ciclo funcional, adicionalmente, muitas proteínas são expressas de uma forma dependente do tipo de célula. Em qualquer instante a célula pode conter cerca de centenas de milhares de IPPs binárias, e encontrar os companheiros de interação de uma proteína é um meio de inferir a sua função. Alterações em redes de IPP podem também fornecer informações acerca de mecanismos de doença. O método de identificação binário mais frequentemente usado é o sistema Dois Hibrido de Levedura, adaptado para rastreio em larga escala. Esta metodologia foi aqui usada para identificar os interactomas específicos de isoforma da Proteína Fosfatase 1 (PP1), em cérebro humano. A PP1 é uma proteína fosfatase de Ser/Thr envolvida numa grande variedade de vias e eventos celulares. É uma proteína conservada codificada por três genes, que originam as isoformas α, β, e γ, com a última a originar γ1 e γ2 por splicing alternativo. As diferentes isoformas da PP1 são reguladas pelos companheiros de interação – proteínas que interagem com a PP1 (PIPs). A natureza modular dos complexos da PP1, bem como a sua associação combinacional, gera um largo reportório de complexos reguladores e papéis em circuitos de sinalização celular. Os interactomas da PP1 específicos de isofoma, em cérebro, foram aqui descritos, com um total de 263 interações identificadas e integradas com os dados recolhidos de várias bases de dados de IPPs. Adicionalmente, duas PIPs foram selecionadas para uma caracterização mais aprofundada da interação: Taperina e Sinfilina-1A. A Taperina é uma proteína ainda pouco descrita, descoberta recentemente como sendo uma PIP. A sua interação com as diferentes isoformas da PP1 e localização celulares foram analisadas. Foi descoberto que a Taperina é clivada e que está presente no citoplasma, membrana e núcleo e que aumenta os níveis de PP1, em células HeLa. Na membrana ela co-localiza com a PP1 e a actina e uma forma mutada da Taperina, no motivo de ligação à PP1, está enriquecida no núcleo, juntamente com a actina. Mais, foi descoberto que a Taperina é expressa em testículo e localiza-se na região acrossómica da cabeça do espermatozoide, uma estrutura onde a PP1 e a actina estão também presentes. A Sinfilina-1A, uma isoforma da Sinfilina-1, é uma proteína com tendência para agregar e tóxica, envolvida na doença de Parkinson. Foi mostrado que a Sinfilina-1A liga às isoformas da PP1, por co-transformação em levedura, e que mutação do seu motivo de ligação à PP1 diminuiu significativamente a interação, num ensaio de overlay. Quando sobre-expressa em células Cos-7, a Sinfilina-1A formou corpos de inclusão onde a PP1 estava presente, no entanto a forma mutada da Sinfilina-1A também foi capaz de agregar, indicando que a formação de inclusões não foi dependente de ligação à PP1. Este trabalho dá uma nova perspetiva dos interactomas da PP1, incluindo a identificação de dezenas de companheiros de ligação específicos de isoforma, e enfatiza a importância das PIPs, não apenas na compreensão das funções celulares da PP1 mas também, como alvos de intervenção terapêutica.

Identification of reliable reference genes for quantitative gene expression in the Mozambique tilapia, Oreochromis mossambicus

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Aquacultura), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010

Interacção do vanádio com a miosina de músculo esquelético de coelho

Relatório de projecto de licenciatura, Bioquímica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, 2009

Identification of the cellular and molecular mechanism by which CD2AP, a regulator of neuronal intracellular transport contributes to the development of Alzheimer’s disease

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Molecular e Genética). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências,2014

The role of AmotL2 in organ formation and tumorigenesis

Tese de mestrado, Oncobiologia, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Development of a new cellular model for the visualization and study of GFAP oligomerization in living cells

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2016

Cancer-associated fibroblasts in brain metastases

Tese de mestrado. Oncobiologia, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2015

Cellular polarity in aging: role of redox regulation and nutrition

Cellular polarity concerns the spatial asymmetric organization of cellular components and structures. Such organization is important not only for biological behavior at the individual cell level, but also for the 3D organization of tissues and organs in living organisms. Processes like cell migration and motility, asymmetric inheritance, and spatial organization of daughter cells in tissues are all dependent of cell polarity. Many of these processes are compromised during aging and cellular senescence. For example, permeability epithelium barriers are leakier during aging; elderly people have impaired vascular function and increased frequency of cancer, and asymmetrical inheritance is compromised in senescent cells, including stem cells. Here, we review the cellular regulation of polarity, as well as the signaling mechanisms and respective redox regulation of the pathways involved in defining cellular polarity. Emphasis will be put on the role of cytoskeleton and the AMP-activated protein kinase pathway. We also discuss how nutrients can affect polarity-dependent processes, both by direct exposure of the gastrointestinal epithelium to nutrients and by indirect effects elicited by the metabolism of nutrients, such as activation of antioxidant response and phase-II detoxification enzymes through the transcription factor nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2). In summary, cellular polarity emerges as a key process whose redox deregulation is hypothesized to have a central role in aging and cellular senescence.