Regulation of the expression of components of the exocytotic machinery of insulin-secreting cells by microRNAs

Fine-tuning of insulin secretion from pancreatic beta-cells participates in blood glucose homeostasis. Defects in this process can lead to chronic hyperglycemia and diabetes mellitus. Several proteins controlling insulin exocytosis have been identified, but the mechanisms regulating their expression remain poorly understood. Here, we show that two non-coding microRNAs, miR124a and miR96, modulate the expression of proteins involved in insulin exocytosis and affect secretion of the beta-cell line MIN6B1. miR124a increases the levels of SNAP25, Rab3A and synapsin-1A and decreases those of Rab27A and Noc2. Inhibition of Rab27A expression is mediated by direct binding to the 3'-untranslated region of Rab27A mRNA. The effect on the other genes is indirect and linked to changes in mRNA levels. Over-expression of miR124a leads to exaggerated hormone release under basal conditions and a reduction in glucose-induced secretion. miR96 increases mRNA and protein levels of granuphilin, a negative modulator of insulin exocytosis, and decreases the expression of Noc2, resulting in lower capacity of MIN6B1 cells to respond to secretagogues. Our data identify miR124a and miR96 as novel regulators of the expression of proteins playing a critical role in insulin exocytosis and in the release of other hormones and neurotransmitters

Adipose tissue gene expression of factors related to lipid processing in obesity.

BACKGROUND Adipose tissue lipid storage and processing capacity can be a key factor for obesity-related metabolic disorders such as insulin resistance and diabetes. Lipid uptake is the first step to adipose tissue lipid storage. The aim of this study was to analyze the gene expression of factors involved in lipid uptake and processing in subcutaneous (SAT) and visceral (VAT) adipose tissue according to body mass index (BMI) and the degree of insulin resistance (IR). METHODS AND PRINCIPAL FINDINGS VLDL receptor (VLDLR), lipoprotein lipase (LPL), acylation stimulating protein (ASP), LDL receptor-related protein 1 (LRP1) and fatty acid binding protein 4 (FABP4) gene expression was measured in VAT and SAT from 28 morbidly obese patients with Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) or high IR, 10 morbidly obese patients with low IR, 10 obese patients with low IR and 12 lean healthy controls. LPL, FABP4, LRP1 and ASP expression in VAT was higher in lean controls. In SAT, LPL and FABP4 expression were also higher in lean controls. BMI, plasma insulin levels and HOMA-IR correlated negatively with LPL expression in both VAT and SAT as well as with FABP4 expression in VAT. FABP4 gene expression in SAT correlated inversely with BMI and HOMA-IR. However, multiple regression analysis showed that BMI was the main variable contributing to LPL and FABP4 gene expression in both VAT and SAT. CONCLUSIONS Morbidly obese patients have a lower gene expression of factors related with lipid uptake and processing in comparison with healthy lean persons.

Mycobacterial laminin-binding histone-like protein mediates collagen-dependent cytoadherence

When grown in the presence of exogenous collagen I, Mycobacterium bovis BCG was shown to form clumps. Scanning electron microscopy examination of these clumps revealed the presence of collagen fibres cross-linking the bacilli. Since collagen is a major constituent of the eukaryotic extracellular matrices, we assayed BCG cytoadherence in the presence of exogenous collagen I. Collagen increased the interaction of the bacilli with A549 type II pneumocytes or U937 macrophages, suggesting that BCG is able to recruit collagen to facilitate its attachment to host cells. Using an affinity chromatography approach, we have isolated a BCG collagen-binding protein corresponding to the previously described mycobacterial laminin-binding histone-like protein (LBP/Hlp), a highly conserved protein associated with the mycobacterial cell wall. Moreover, Mycobacterium leprae LBP/Hlp, a well-characterized adhesin, was also able to bind collagen I. Finally, using recombinant fragments of M. leprae LBP/Hlp, we mapped the collagen-binding activity within the C-terminal domain of the adhesin. Since this protein was already shown to be involved in the recognition of laminin and heparan sulphate-containing proteoglycans, the present observations reinforce the adhesive activities of LBP/Hlp, which can be therefore considered as a multifaceted mycobacterial adhesin, playing an important role in both leprosy and tuberculosis pathogenesis.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

CB1 blockade potentiates down-regulation of lipogenic gene expression in perirenal adipose tissue in high carbohydrate diet-induced obesity.

De novo lipogenesis and hypercaloric diets are thought to contribute to increased fat mass, particularly in abdominal fat depots. CB1 is highly expressed in adipose tissue, and CB1-mediated signalling is associated with stimulation of lipogenesis and diet-induced obesity, though its contribution to increasing fat deposition in adipose tissue is controversial. Lipogenesis is regulated by transcription factors such as liver X receptor (LXR), sterol-response element binding protein (SREBP) and carbohydrate-responsive-element-binding protein (ChREBP). We evaluated the role of CB1 in the gene expression of these factors and their target genes in relation to lipogenesis in the perirenal adipose tissue (PrAT) of rats fed a high-carbohydrate diet (HCHD) or a high-fat diet (HFD). Both obesity models showed an up-regulated gene expression of CB1 and Lxrα in this adipose pad. The Srebf-1 and ChREBP gene expressions were down-regulated in HFD but not in HCHD. The expression of their target genes encoding for lipogenic enzymes showed a decrease in diet-induced obesity and was particularly dramatic in HFD. In HCHD, CB1 blockade by AM251 reduced the Srebf-1 and ChREBP expression and totally abrogated the remnant gene expression of their target lipogenic enzymes. The phosphorylated form of the extracellular signal-regulated kinase (ERK-p), which participates in the CB1-mediated signalling pathway, was markedly present in the PrAT of obese rats. ERK-p was drastically repressed by AM251 indicating that CB1 is actually functional in PrAT of obese animals, though its activation loses the ability to stimulate lipogenesis in PrAT of obese rats. Even so, the remnant expression levels of lipogenic transcription factors found in HCHD-fed rats are still dependent on CB1 activity. Hence, in HCHD-induced obesity, CB1 blockade may help to further potentiate the reduction of lipogenesis in PrAT by means of inducing down-regulation of the ChREBP and Srebf-1 gene expression, and consequently in the expression of lipogenic enzymes.

Localization of the cannabinoid CB1 receptor and the 2-AG synthesizing (DAGLα) and degrading (MAGL, FAAH) enzymes in cells expressing the Ca(2+)-binding proteins calbindin, calretinin, and parvalbumin in the adult rat hippocampus.

The retrograde suppression of the synaptic transmission by the endocannabinoid sn-2-arachidonoylglycerol (2-AG) is mediated by the cannabinoid CB1 receptors and requires the elevation of intracellular Ca(2+) and the activation of specific 2-AG synthesizing (i.e., DAGLα) enzymes. However, the anatomical organization of the neuronal substrates that express 2-AG/CB1 signaling system-related molecules associated with selective Ca(2+)-binding proteins (CaBPs) is still unknown. For this purpose, we used double-label immunofluorescence and confocal laser scanning microscopy for the characterization of the expression of the 2-AG/CB1 signaling system (CB1 receptor, DAGLα, MAGL, and FAAH) and the CaBPs calbindin D28k, calretinin, and parvalbumin in the rat hippocampus. CB1, DAGLα, and MAGL labeling was mainly localized in fibers and neuropil, which were differentially organized depending on the hippocampal CaBPs-expressing cells. CB(+) 1 fiber terminals localized in all hippocampal principal cell layers were tightly attached to calbindin(+) cells (granular and pyramidal neurons), and calretinin(+) and parvalbumin(+) interneurons. DAGLα neuropil labeling was selectively found surrounding calbindin(+) principal cells in the dentate gyrus and CA1, and in the calretinin(+) and parvalbumin(+) interneurons in the pyramidal cell layers of the CA1/3 fields. MAGL(+) terminals were only observed around CA1 calbindin(+) pyramidal cells, CA1/3 calretinin(+) interneurons and CA3 parvalbumin(+) interneurons localized in the pyramidal cell layers. Interestingly, calbindin(+) pyramidal cells expressed FAAH specifically in the CA1 field. The identification of anatomically related-neuronal substrates that expressed 2-AG/CB1 signaling system and selective CaBPs should be considered when analyzing the cannabinoid signaling associated with hippocampal functions.

CREB-2, a cellular CRE-dependent transcription repressor, functions in association with Tax as an activator of the human T-cell leukemia virus type 1 promoter.

The Tax protein of the human T-cell leukemia virus type 1 (HTLV-1) has been implicated in human T-cell immortalization. The primary function of Tax is to transcriptionally activate the HTLV-1 promoter, but Tax is also known to stimulate expression of cellular genes. It has been reported to associate with several transcription factors, as well as proteins not involved in transcription. To better characterize potential cellular targets of Tax present in infected cells, a Saccharomyces cerevisiae two-hybrid screening was performed with a cDNA library constructed from the HTLV-1-infected MT2 cell line. From this study, we found 158 positive clones representing seven different cDNAs. We focused our attention on the cDNA encoding the transcription factor CREB-2. CREB-2 is an unconventional member of the ATF/CREB family in that it lacks a protein kinase A (PKA) phosphorylation site and has been reported to negatively regulate transcription from the cyclic AMP response element of the human enkephalin promoter. In this study, we demonstrate that CREB-2 cooperates with Tax to enhance viral transcription and that its basic-leucine zipper C-terminal domain is required for both in vitro and in vivo interactions with Tax. Our results confirm that the activation of the HTLV-1 promoter through Tax and factors of the ATF/CREB family is PKA independent.

The loss of GLUT2 expression in the pancreatic beta-cells of diabetic db/db mice is associated with an impaired DNA-binding activity of islet-specific trans-acting factors.

GLUT2 expression is reduced in the pancreatic beta-cells of several diabetic animals. The transcriptional control of the gene in beta-cells involves at least two islet-specific DNA-binding proteins, GTIIa and PDX-1, which also transactivates the insulin, somatostatin and glucokinase genes. In this report, we assessed the DNA-binding activities of GTIIa and PDX-1 to their respective cis-elements of the GLUT2 promoter using nuclear extracts prepared from pancreatic islets of 12 week old db/db diabetic mice. We show that the decreased GLUT2 mRNA expression correlates with a decrease of the GTIIa DNA-binding activity, whereas the PDX-1 binding activity is increased. In these diabetic animals, insulin mRNA expression remains normal. The adjunction of dexamethasone to isolated pancreatic islets, a treatment previously shown to decrease PDX-1 expression in the insulin-secreting HIT-T15 cells, has no effect on the GTIIa and PDX-1 DNA-binding activities. These data suggest that the decreased activity of GTIIa, in contrast to PDX-1, may be a major initial step in the development of the beta-cell dysfunction in this model of diabetes.

Differential regulation of vascular endothelial growth factor expression by peroxisome proliferator-activated receptors in bladder cancer cells.

The growth of any solid tumor depends on angiogenesis. Vascular endothelial growth factor (VEGF) plays a prominent role in vesical tumor angiogenesis regulation. Previous studies have shown that the peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) was involved in the angiogenesis process. Here, we report for the first time that in two different human bladder cancer cell lines, RT4 (derived from grade I tumor) and T24 (derived from grade III tumor), VEGF (mRNA and protein) is differentially up-regulated by the three PPAR isotypes. Its expression is increased by PPARalpha, beta, and gamma in RT4 cells and only by PPARbeta in T24 cells via a transcriptional activation of the VEGF promoter through an indirect mechanism. This effect is potentiated by an RXR (retinoid-X-receptor), selective retinoid LG10068 providing support for a PPAR agonist-specific action on VEGF expression. While investigating the downstream signaling pathways involved in PPAR agonist-mediated up-regulation of VEGF, we found that only the MEK inhibitor PD98059 reduced PPAR ligand-induced expression of VEGF. These data contribute to a better understanding of the mechanisms by which PPARs regulate VEGF expression. They may lead to a new therapeutic approach to human bladder cancer in which excessive angiogenesis is a negative prognostic factor.

SV40-induced expression of calretinin protects mesothelial cells from asbestos cytotoxicity and may be a key factor contributing to mesothelioma pathogenesis.

The calcium-binding protein calretinin has emerged as a useful marker for the identification of mesotheliomas of the epithelioid and mixed types, but its putative role in tumor development has not been addressed previously. Although exposure to asbestos fibers is considered the main cause of mesothelioma, undoubtedly, not all mesothelioma patients have a history of asbestos exposure. The question as to whether the SV40 virus is involved as a possible co-factor is still highly debated. Here we show that increased expression of SV40 early gene products in the mesothelial cell line MeT-5A induces the expression of calretinin and that elevated calretinin levels strongly correlate with increased resistance to asbestos cytotoxicity. Calretinin alone mediates a significant part of this protective effect because cells stably transfected with calretinin cDNA were clearly more resistant to the toxic effects of crocidolite than mock-transfected control cells. Down-regulation of calretinin by antisense methods restored the sensitivity to asbestos toxicity to a large degree. The protective effect observed in clones with higher calretinin expression levels could be eliminated by phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitors, implying an important role for the PI3K/AKT signaling (survival) pathway in mediating the protective effect. Up-regulation of calretinin, resulting from either asbestos exposure or SV40 oncoproteins, may be a common denominator that leads to increased resistance to asbestos cytotoxicity and thereby contributes to mesothelioma carcinogenesis.

Expression and one-step purification of Plasmodium proteins in dictyostelium.

Nearly full-length Circumsporozoite protein (CSP) from Plasmodium falciparum, the C-terminal fragments from both P. falciparm and P. yoelii CSP and a fragment comprising 351 amino acids of P.vivax MSPI were expressed in the slime mold Dictyostelium discoideum. Discoidin-tag expression vectors allowed both high yields of these proteins and their purification by a nearly single-step procedure. We exploited the galactose binding activity of Discoidin Ia to separate the fusion proteins by affinity chromatography on Sepharose-4B columns. Inclusion of a thrombin recognition site allowed cleavage of the Discoidin-tag from the fusion protein. Partial secretion of the protein was obtained via an ER independent pathway, whereas routing the recombinant proteins to the ER resulted in glycosylation and retention. Yields of proteins ranged from 0.08 to 3 mg l(-1) depending on the protein sequence and the purification conditions. The recognition of purified MSPI by sera from P. vivax malaria patients was used to confirm the native conformation of the protein expressed in Dictyostelium. The simple purification procedure described here, based on Sepharose-4B, should facilitate the expression and the large-scale purification of various Plasmodium polypeptides.

Long-term cerebral plasticity-related gene expression : a study of the respective role of CBP and CRTC1 in CREB transcriptional activation

1.1 AbstractThe treatment of memory disorders and cognitive deficits in various forms of mental retardation may greatly benefit from a better understanding of the molecular and cellular mechanisms of memory formation. Different forms of memory have distinct molecular requirements.Short-term memory (STM) is thought to be mediated by covalent modifications of existing synaptic molecules, such as phosphorylation or dephosphorylation of enzymes, receptors or ion channels. In contrast, long-term memoiy (LTM) is thought to be mediated by growth of new synapses and restructuring of existing synapses. There is extensive evidence that changes in gene expression and de novo protein synthesis are key processes for LTM formation. In this context, the transcription factor CREB (cAMP-response element-binding protein) was shown to be crucial. Activation of CREB requires phosphorylation of a serine residue (Ser-133), and the subsequent recruitment of a coactivator called CREB-binding protein (CBP). Moreover, we have recently shown that another coactivator called CREB Regulated Transcription Coactivator 1 (CRTC1) functions as a calcium- and cAMP-sensitive coincidence detector in neurons, and is involved in hippocampal long-term synaptic plasticity. Given the importance of cAMP and calcium signaling for plasticity-related gene expression in neurons and in astrocytes, we sought to determine the respective involvement of the CREB coactivators CBP and CRTC1 in CREB-mediated transcription.We developed various strategies to selectively interfere with these CREB coactivators in mouse primary neurons and in astrocytes in vitro. However, despite several pieces of evidence implicating CBP and/or CRTC1 in the regulation of neuronal plasticity genes, we could not clearly determine the respective requirement of these coactivators for the activation of these genes. Nevertheless, we showed that calcineurin activity, which is important for CRTC1 nuclear translocation, is necessary for the expression of some CREB-regulated plasticity genes. We associated this phenomena to physiopathological conditions observed in Down's syndrome. In addition, we demonstrated that in astrocytes, noradrenaline stimulates CREB-target gene expression through β-adrenergic receptor activation, intracellular cAMP pathway activation, and CRTC-induced CREB transactivation.Defining the respective role of CREB and its coactivators CBP and CRTC1 in neuronal and astrocytic cultures in vitro sets the stage for future in vivo studies and for the possible development of new therapeutic strategies to improve the treatment of memoiy and cognitive disorders.1.2 RésuméUne meilleure connaissance des mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de la formation de la mémoire pourrait grandement améliorer le traitement des troubles de la mémoire ainsi que des déficits cognitifs observés dans différentes formes de pathologies psychiatriques telles que le retard mental. Les différentes formes de mémoire dépendent de processus moléculaires différents.La mémoire à court terme (STM) semble prendre forme suite à des modifications covalentes de molécules synaptiques préexistantes, telles que la phosphorylation ou la déphosphorylation d'enzymes, de récepteurs ou de canaux ioniques. En revanche, la mémoire à long terme (LTM) semble être due à la génération de nouvelles synapses et à la restructuration des synapses existantes. De nombreuses études ont permis de démontrer que les changements dans l'expression des gènes et la synthèse de protéine de novo sont des processus clés pour la formation de la LTM. Dans ce contexte, le facteur de transcription CREB (cAMP-response element-binding protein) s'est avéré être un élément crucial. L'activation de CREB nécessite la phosphorylation d'un résidu sérine (Ser-133), et le recrutement d'un coactivateur nommé CBP (CREB binding protein). En outre, nous avons récemment démontré qu'un autre coactivateur de CREB nommé CRTC1 (CREB Regulated Transcription Coactivator 1) agit comme un détecteur de coïncidence de l'AMP cyclique (AMPc) et du calcium dans les neurones et qu'il est impliqué dans la formation de la plasticité synaptique à long terme dans l'hippocampe. Etant donné l'importance des voies de l'AMPc et du calcium dans l'expression des gènes impliqués dans la plasticité cérébrale, nous voulions déterminer le rôle respectif des coactivateurs de CREB, CBP et CRTC1.Nous avons développé diverses stratégies pour interférer de façon sélective avec les coactivateurs de CREB dans les neurones et dans les astrocytes chez la souris in vitro. Nos résultats indiquent que CBP et CRTC1 sont tous deux impliqués dans la transcription dépendante de CREB induite par l'AMPc et le calcium dans les neurones. Cependant, malgré plusieurs évidences impliquant CBP et/ou CRTC1 dans l'expression de gènes de plasticité neuronale, nous n'avons pas pu déterminer clairement leur nécessité respective pour l'activation de ces gènes. Toutefois, nous avons montré que l'activité de la calcineurine, dont dépend la translocation nucléaire de CRTC1, est nécessaire à l'expression de certains de ces gènes. Nous avons pu associer ce phénomène à une condition physiopathologique observée dans le syndrome de Down. Nous avons également montré que dans les astrocytes, la noradrénaline stimule l'expression de gènes cibles de CREB par une activation des récepteurs β- adrénergiques, l'activation de la voie de l'AMPc et la transactivation de CREB par les CRTCs.Définir le rôle respectif de CREB et de ses coactivateurs CBP et CRTC1 dans les neurones et dans les astrocytes in vitro permettra d'acquérir les connaissances nécessaires à de futures études in vivo et, à plus long terme d'éventuellement développer des stratégies thérapeutiques pour améliorer les traitements des troubles cognitifs.

Expression of foraging and Gp-9 are associated with social organization in the fire ant Solenopsis invicta.

The aim of this study was to investigate levels of expression of two major genes, the odorant binding protein Gp-9 (general protein-9) and foraging, that have been shown to be associated with behavioural polymorphisms in ants. We analysed workers and young nonreproductive queens collected from nests of the monogyne (single reproductive queen per nest) and polygyne (multiple reproductive queens) social forms of Solenopsis invicta. In workers but not young queens, the level of foraging expression was significantly associated with social form and the task performed (ie localization in the nest or foraging area). The level of expression of Gp-9 was also associated with social form and worker localization. In addition there was a higher level of expression of the Gp-9(b) allele compared with the Gp-9(B) allele in the heterozygote workers and the young nonreproductive queens. Finally, in the polygyne colonies the level of expression of foraging was not significantly associated with the Gp-9 genotype for either workers or young nonreproductive queens, suggesting that both genes have independent non-epistatic effects on behaviour in S. invicta.

Downregulation of cannabinoid receptor 1 from neuropeptide Y interneurons in the basal ganglia of patients with Huntington's disease and mouse models.

Cannabinoid receptor 1 (CB(1) receptor) controls several neuronal functions, including neurotransmitter release, synaptic plasticity, gene expression and neuronal viability. Downregulation of CB(1) expression in the basal ganglia of patients with Huntington's disease (HD) and animal models represents one of the earliest molecular events induced by mutant huntingtin (mHtt). This early disruption of neuronal CB(1) signaling is thought to contribute to HD symptoms and neurodegeneration. Here we determined whether CB(1) downregulation measured in patients with HD and mouse models was ubiquitous or restricted to specific striatal neuronal subpopulations. Using unbiased semi-quantitative immunohistochemistry, we confirmed previous studies showing that CB(1) expression is downregulated in medium spiny neurons of the indirect pathway, and found that CB(1) is also downregulated in neuropeptide Y (NPY)/neuronal nitric oxide synthase (nNOS)-expressing interneurons while remaining unchanged in parvalbumin- and calretinin-expressing interneurons. CB(1) downregulation in striatal NPY/nNOS-expressing interneurons occurs in R6/2 mice, Hdh(Q150/Q150) mice and the caudate nucleus of patients with HD. In R6/2 mice, CB(1) downregulation in NPY/nNOS-expressing interneurons correlates with diffuse expression of mHtt in the soma. This downregulation also occludes the ability of cannabinoid agonists to activate the pro-survival signaling molecule cAMP response element-binding protein in NPY/nNOS-expressing interneurons. Loss of CB(1) signaling in NPY/nNOS-expressing interneurons could contribute to the impairment of basal ganglia functions linked to HD.

Regional variations in ABC transporter expression along the mouse intestinal tract.

The ATP-binding cassette (ABC) family of proteins comprise a group of membrane transporters involved in the transport of a wide variety of compounds, such as xenobiotics, vitamins, lipids, amino acids, and carbohydrates. Determining their regional expression patterns along the intestinal tract will further characterize their transport functions in the gut. The mRNA expression levels of murine ABC transporters in the duodenum, jejunum, ileum, and colon were examined using the Affymetrix MuU74v2 GeneChip set. Eight ABC transporters (Abcb2, Abcb3, Abcb9, Abcc3, Abcc6, Abcd1, Abcg5, and Abcg8) displayed significant differential gene expression along the intestinal tract, as determined by two statistical models (a global error assessment model and a classic ANOVA, both with a P < 0.01). Concordance with semiquantitative real-time PCR was high. Analyzing the promoters of the differentially expressed ABC transporters did not identify common transcriptional motifs between family members or with other genes; however, the expression profile for Abcb9 was highly correlated with fibulin-1, and both genes share a common complex promoter model involving the NFkappaB, zinc binding protein factor (ZBPF), GC-box factors SP1/GC (SP1F), and early growth response factor (EGRF) transcription binding motifs. The cellular location of another of the differentially expressed ABC transporters, Abcc3, was examined by immunohistochemistry. Staining revealed that the protein is consistently expressed in the basolateral compartment of enterocytes along the anterior-posterior axis of the intestine. Furthermore, the intensity of the staining pattern is concordant with the expression profile. This agrees with previous findings in which the mRNA, protein, and transport function of Abcc3 were increased in the rat distal intestine. These data reveal regional differences in gene expression profiles along the intestinal tract and demonstrate that a complete understanding of intestinal ABC transporter function can only be achieved by examining the physiologically distinct regions of the gut.